直流系統(tǒng)中的各類絕緣故障、直流互竄故障、交流竄電故障檢測.doc

GDF-3000A直流接地故障查找儀GDF-3000A直流接地故障查找儀一、概述直流系統(tǒng)絕緣故障、直流互竄故障及交流竄電故障是一種易發(fā)生且對電力系統(tǒng)危害性較大的故障，危害電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。為了能夠更好的幫助現(xiàn)場維護(hù)人員快速準(zhǔn)確地找出直流故障，我公司通過多年努力，總結(jié)大量現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出了直流故障查找儀。直流接地查找儀采用高精度電流鉗表，利用故障回路中的直流電流差值進(jìn)行故障查找與定位，將快速FFT變換技術(shù)引入到直流故障查找設(shè)備中，可以檢測出各電壓等級（24V，48V，110V，220V）直流系統(tǒng)中的各類絕緣故障、直流互竄故障、交流竄電故障。隨著電力系統(tǒng)對安全運(yùn)行的要求越來越高，電力系統(tǒng)中對各類直流故障查找的要求也將越來越高，因此，高精度、絕緣趨勢分析將成為電力系統(tǒng)對新一代直流接地查找儀的基本要求?；谥绷麟娏鞑钪禉z測原理的新型直流接地查找儀引入快速FFT變換技術(shù)，通過對檢測量幅頻特性的詳細(xì)分析平衡了直流接地故障查找安全性與靈敏度方面的矛盾，將直流接地故障技術(shù)推向了一個(gè)新的高度，具有廣泛的應(yīng)用前景。二、裝置結(jié)構(gòu)及原理： 2.1裝置組成直流接地查找儀由系統(tǒng)分析儀、支路探測儀、采集器三部分組成，如下圖示：22 裝置原理2.2.1 絕緣故障查找原理系統(tǒng)分析儀與被測直流母線相連，采用乒乓原理計(jì)算被測直流系統(tǒng)的平衡橋電阻及對地絕緣電阻，如果被測直流系統(tǒng)存在絕緣故障，系統(tǒng)分析儀則向直流系統(tǒng)投入設(shè)定好頻率和幅值的檢測橋，探測儀通過對各支路中電流信號的檢測來實(shí)現(xiàn)接地故障點(diǎn)的定位，檢測原理如下圖示： 圖中饋線1為正常饋線，饋線n為存在負(fù)對地絕緣故障的饋線，為絕緣故障阻值，R為系統(tǒng)平衡電橋。分析儀檢測到絕緣故障后向直流系統(tǒng)投入檢測橋，該檢測橋以圖示中的E、F表示，該檢測橋的投入使直流系統(tǒng)對地電壓產(chǎn)生一個(gè)已知頻率的周期性變化量，設(shè)該變化量的頻率為、使直流系統(tǒng)產(chǎn)生的對地電壓變化幅值為，則流過上的電流變化幅值為，變化頻率與檢測橋投入頻率相同。探測儀分別在A，B，C處進(jìn)行檢測。在A處檢測不到該變化電流信號，說明饋線1沒有絕緣故障，在B處可以檢測到該變化電流信號，說明饋線n存在絕緣故障，而在C處檢測不到該變化電流信號，從而可以確定絕緣故障點(diǎn)處于B、C之間。2.2.2 直流互竄查找原理系統(tǒng)分析儀與被測兩段直流母線相連，向其中一段母線切換檢測橋，比較兩段母線電壓變化波形，通過電壓變化關(guān)系判斷系統(tǒng)是否存在環(huán)網(wǎng)故障或絕緣故障，如果存在環(huán)網(wǎng)故障或絕緣故障，則持續(xù)啟動(dòng)檢測橋，以供支路探測儀實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)的定位。當(dāng)兩段支路存在環(huán)網(wǎng)故障時(shí)，可使用探測儀和采集器對可能存在環(huán)網(wǎng)故障的支路進(jìn)行逐一檢測，根據(jù)探測儀顯示波形和方向最終實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)的查找。直流互竄檢測原理圖如下： 2.2.3 交流竄電查找原理系統(tǒng)分析儀與被測直流母線相連，分析儀實(shí)時(shí)檢測直流系統(tǒng)中的交流電壓分量，如果檢測到直流系統(tǒng)中的交流電壓分量超過整定值，則判斷直流系統(tǒng)中存在交流竄電故障。 交流竄電故障點(diǎn)的查找過程與絕緣故障點(diǎn)的查找過程一樣。三、功能特點(diǎn)3.1主要功能介紹（1）系統(tǒng)對地電壓測量功能，儀器可測量系統(tǒng)正對地電壓，負(fù)對地電壓，系統(tǒng)電壓，可實(shí)現(xiàn)0300V的電壓監(jiān)測范圍；（2）系統(tǒng)絕緣阻抗測量功能，儀器可測量系統(tǒng)正對地絕緣阻抗，負(fù)對地絕緣阻抗，平衡橋大小檢測，測量范圍0999.9K；（3）交流竄電檢測功能，儀器可判斷直流系統(tǒng)中的交流竄電故障，并可測量直流系統(tǒng)中竄入的交流電壓值，交流電壓測量范圍為0280V；（4）系統(tǒng)分布電容測量功能，儀器可測量系統(tǒng)的分布電容并實(shí)時(shí)顯示；（5）環(huán)網(wǎng)檢測及定位功能，儀器可以檢測兩段母線中存在的各種環(huán)網(wǎng)故障，包括正極環(huán)、負(fù)極環(huán)、兩極環(huán)及異極環(huán)等，并可通過波形顯示及方向顯示來實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)的定位；（6）裝置具有調(diào)幅、復(fù)位、電流波形選擇和工作模式選擇功能，可實(shí)現(xiàn)高阻環(huán)網(wǎng)故障的查找定位。（7）支路絕緣阻抗測量及絕緣故障定位功能，儀器測量每條支路對地絕緣阻抗大小，并可通過波形顯示及方向顯示實(shí)現(xiàn)絕緣故障點(diǎn)的定位；（8）故障電流頻譜分析功能，裝置通過快速FFT變換實(shí)現(xiàn)電流變化的頻譜分析功能，有效提取被測電流頻點(diǎn)的信號幅值，提高檢測精度；（9）電流表功能，裝置可做高精度電流表使用，電流測量分辨率可達(dá)0.01mA;（10）波形曲線顯示及方向顯示功能，在使用探測儀對被測支路進(jìn)行檢測時(shí)，顯示屏?xí)圆ㄐ吻€形式顯示被測支路電流變化情況，方便使用者快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的查找,有環(huán)網(wǎng)故障及接地故障時(shí)顯示故障點(diǎn)方向。32 設(shè)備特點(diǎn)（1）高可靠性的設(shè)計(jì)裝置采用進(jìn)口32位微控制器做主系統(tǒng)，硬件設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵照電力及電磁兼容相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，內(nèi)部采用多處冗余方式保證裝置與被測設(shè)備的可靠性。（2）精密選材裝置采用高精度采集器作為信號采集單元，電壓采樣采用高精度的進(jìn)口模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，電壓與阻抗的測量準(zhǔn)確；（3）人性化的人機(jī)交互界面“分析儀”與“探測儀”均采用TFT液晶顯示屏供用戶查看信息；操作簡單快捷，在實(shí)現(xiàn)對不同支路的檢測時(shí)，只需要按一次啟動(dòng)鍵即可完成； 測試結(jié)果顯示直觀明了，測試結(jié)果可通過多種顯示形式呈現(xiàn)給用戶，包括接地與否，波形曲線，絕緣等級，絕緣阻抗，漏電流大小，方向信息等。（4）智能化的檢測識別系統(tǒng)“分析儀”可以自動(dòng)識別系統(tǒng)電壓等級；“分析儀”可判斷環(huán)網(wǎng)故障類別；“探測儀”與“分析儀”信息同步一次之后，不受檢測距離的影響；“探測儀”在進(jìn)行檢測時(shí)，采集器既可鉗單根電源線，也可鉗多根電源線，提高檢測效率；“探測儀”檢測完成之后，如被測支路有環(huán)網(wǎng)或絕緣故障，會(huì)判斷出故障點(diǎn)相對測試點(diǎn)的方向信息。（5）完備的測試功能與處理故障能力 “分析儀”與“探測儀”之間內(nèi)置了無線數(shù)傳模塊進(jìn)行通信，測試功能與顯示信息完備，可以處理直流系統(tǒng)中的各類環(huán)網(wǎng)及絕緣故障情況?！胺治鰞x”具備“調(diào)幅”、“波形”、“模式”多種組合工作模式選擇功能，可適應(yīng)各種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境。（6）高安全性裝置采用微安級的檢測信號配合高分辨率的直流檢測采集器實(shí)現(xiàn)故障檢測及定位，對直流系統(tǒng)無任何影響。四、主要技術(shù)指標(biāo)41分析儀主要技術(shù)指標(biāo)使用環(huán)境 工作電源：DC40V-300V, 環(huán)境溫度：-2055 相對濕度：090%直流電壓測量 直流電壓測量范圍:0-300V 直流電壓測量分辨率：0.1V 直流電壓測量精度：0.2%交流電壓測量 測量交流與直流竄電電壓：0-280v 交流電壓測量分辨率：0.1V 交流電壓測量精度：0.5%絕緣電阻測量 絕緣電阻測量范圍:0-999.9K 絕緣電阻測量分辨率：0.1K 絕緣電阻測量精度：5%檢測橋幅值調(diào)節(jié)范圍：0mA，0.25mA，0.5mA ，1mA，2mA檢測環(huán)網(wǎng)阻值范圍：50K以內(nèi)系統(tǒng)分布電容測量 系統(tǒng)分布電容測量范圍：0-999.9uF 系統(tǒng)對地容抗測量：01000k檢測波形類型選擇：正弦波、方波工作模式：強(qiáng)制信號啟動(dòng)、自動(dòng)信號啟動(dòng)顯示介質(zhì)及分辨率：TFT,320x24042 探測儀主要技術(shù)指標(biāo)絕緣電阻測量 絕緣電阻測量范圍:0-500K 絕緣電阻測量分辨率：0.1K 絕緣電阻測量精度：10%頻譜分析范圍 頻譜分析通道數(shù)量:1 頻譜分析頻段范圍:0.125-12.5Hz 頻率分辨率: 0.125Hz電流波形顯示周期：8s；可檢測饋線電流范圍：02A；電流測量范圍：-100+100mA；電流測量分辨率： 0.01 mA顯示介質(zhì)及分辨率：TFT,320x24043無線通信技術(shù)指標(biāo)速率：2Mbps，由于空中傳輸時(shí)間很短，極大的降低了無線傳輸中的碰撞現(xiàn)象多頻點(diǎn)：125頻點(diǎn)，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要超小型：內(nèi)置2.4GHz天線，體積小巧，15x29mm低功耗：當(dāng)工作在應(yīng)答模式通信時(shí)，快速的空中傳輸及啟動(dòng)時(shí)間，極大的降低了電流消耗。五、使用方法51 接線511 分析儀接線分析儀共配有兩段連接插頭，其中I段包括一條紅色連接線、一條黑色連接線以及一條黃色連接線；II段包括一條紅色連接線以及一條黑色連接線。將配備的紅、黃、黑三條連接線插座一端按顏色標(biāo)記插入分析儀I段插頭處；斷開電源開關(guān)，將紅、黃、黑三條連接線的另一端按如下述接入：將紅色連接線的紅夾連接到第I段母線的正極處；將黃色連接線的黃夾連接到第I段母線的地；將黑色連接線的黑夾連接到第I段母線的負(fù)極處；如果要檢測直流互竄，需將配備的紅、黑兩條線按下述接入裝置與系統(tǒng)：將紅色連接線與黑色連接線插座一端按顏色標(biāo)記插入分析儀II段插頭處；將紅色連接線的紅夾連接到第II段母線的正極處；將黑色連接線的黑夾連接到第II段母線的負(fù)極處；如下圖示： 不做直流互竄檢測時(shí)不接第II段母線的兩條連接線。512 探測儀與采集器連接將充滿電量的4節(jié)5號充電電池裝入探測儀的電池倉內(nèi)；將采集器航空插一端與探測儀插座相連接。513上電檢查各部分接線無誤后，開啟分析儀電源開關(guān)，電源指示燈與液晶屏均被點(diǎn)亮，設(shè)備進(jìn)入工作狀態(tài)，如果系統(tǒng)不存在接地，則分析儀正常指示燈亮，如果存在正接地則正接地指示燈亮，如果存在負(fù)接地則負(fù)接地指示燈亮。52 操作521 分析儀操作分析儀面板上共有四個(gè)按鍵，可對分析儀的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，按鍵排列圖如下： 調(diào)幅：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)電流信號幅值大小的調(diào)節(jié)，電流信號幅值可在0mA,0.25mA,0.5mA,1mA,2mA之間進(jìn)行循環(huán)設(shè)定，開機(jī)默認(rèn)為1mA。復(fù)位：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)程序重新初始化重新運(yùn)行。波形：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)電流波形的選擇，電流波形可選擇為方波或正弦波，當(dāng)設(shè)定為方波時(shí)分析儀狀態(tài)欄波形顯示為“”，當(dāng)設(shè)定為正弦波時(shí)分析儀狀態(tài)欄顯示為“”，開機(jī)默認(rèn)為“”。模式：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)分析儀工作模式的選擇，分析儀工作模式可選擇為自動(dòng)模式或強(qiáng)制模式，當(dāng)設(shè)定為自動(dòng)模式時(shí)分析儀狀態(tài)欄模式顯示為“Auto”，當(dāng)設(shè)定為強(qiáng)制模式時(shí)分析儀狀態(tài)欄模式顯示Force”開機(jī)默認(rèn)為“Auto”。關(guān)于強(qiáng)制模式與自動(dòng)模式的說明：當(dāng)分析儀式工作在自動(dòng)模式時(shí)，只有檢測到第I段母線系統(tǒng)對地電壓發(fā)生一定偏差之后才啟動(dòng)檢測橋進(jìn)行故障判斷，當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常后會(huì)自動(dòng)停止檢測橋的投入；當(dāng)分析儀工作在強(qiáng)制模式時(shí)，分析儀會(huì)主動(dòng)啟動(dòng)檢測橋進(jìn)行故障檢測，檢測完成之后無論是否存在接地或環(huán)網(wǎng)故障都將會(huì)向系統(tǒng)對地投入檢測橋。522 探測儀操作探測儀面板共設(shè)有三個(gè)按鍵，分別為“電源”“功能”“測試”，探測儀所有的檢測功能均可通過這三個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)，探測儀兼容D型采集器和A型采集器，使用時(shí)請注意接入的采集器類型以及不同采集器類型對應(yīng)的分析儀的“”和“”波形狀態(tài)。 電源：電源開關(guān)按鍵；功能：按功能鍵選擇所需要的測試功能項(xiàng)；測試：選擇需要的功能后按此鍵開始測試。53 顯示53 .1分析儀顯示開機(jī)后分析儀進(jìn)入主界面顯示，分析儀有一個(gè)顯示畫面，顯示內(nèi)容如下：分析儀開機(jī)便會(huì)對系統(tǒng)進(jìn)行檢測，檢測完畢后分析儀主界面上顯示系統(tǒng)當(dāng)前電壓、系統(tǒng)正負(fù)對地電壓、正負(fù)對地絕緣電阻大小、系統(tǒng)分布電容大小、交流竄電狀態(tài)及是否存在環(huán)網(wǎng)故障。如果分析儀檢測到系統(tǒng)存在正極或負(fù)極絕緣故障，則對應(yīng)的“正接地”或“負(fù)接地”故障指示燈閃爍。如果分析儀檢測到系統(tǒng)存在環(huán)網(wǎng)故障，則“正接地”與“負(fù)接地”故障指示燈同時(shí)閃爍。指示燈閃爍時(shí)表示分析儀正在向被測系統(tǒng)對地按設(shè)定的信號幅度和頻率切換檢測橋，指示燈處于非閃爍狀態(tài)時(shí)則分析儀沒有切換檢測橋。開機(jī)后分析儀將主動(dòng)啟動(dòng)檢測橋?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行檢測。主界面狀態(tài)欄顯示了當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)：電流：該值大小表示分析儀工作在當(dāng)前檢測橋投入大小模式下,可通過“調(diào)幅”鍵進(jìn)行設(shè)定；頻率：系統(tǒng)默認(rèn)顯示0.25HZ；波形：顯示分析儀當(dāng)前投入檢測橋的波形類型，可通過“波形”鍵進(jìn)行設(shè)定；模式：顯示分析儀當(dāng)前工作模式，可通過“模式”鍵進(jìn)行設(shè)定；53 .2探測儀界面操作與顯示將充好電的5號充電電池裝入探測儀電池倉，并將采集器與探測儀相連后，開啟探測儀“電源”開關(guān)，即進(jìn)入探測儀功能選擇界面： 顯示接入采集器類型 顯示波形形狀檢測橋投入頻率通信狀態(tài)功能選擇畫面在該界面下，用戶可以通過“功能”鍵在“故障定位波形分析”、“故障信號頻譜分析”、“直流漏電電流測試”三個(gè)功能之間切換。當(dāng)“”符號位于該功能項(xiàng)前時(shí)表示該功能項(xiàng)處于激活狀態(tài)。狀態(tài)欄分別顯示了當(dāng)前接入采集器的類型，分析儀投入檢測橋時(shí)形成的波形狀態(tài)，電壓幅值，檢測橋投入的頻率，通信狀態(tài)，電池電量等信息，采集器類型有“N”表示未接任何采集器，“D”表示接入的是D型采集器，“A”表示接入的是A型采集器；波形狀態(tài)顯示：“”表示當(dāng)前分析儀投入檢測橋時(shí)形成的波形形態(tài)為方波，“”表示當(dāng)前分析儀投入檢測橋時(shí)形成的波形形態(tài)為正弦波。選定好功能項(xiàng)，將探測儀采集器鉗入被測支路，按下“測試”鍵即可按選定的功能對被測支路進(jìn)行檢測。注意：當(dāng)使用A型采集器進(jìn)行檢測時(shí)分析儀波形狀態(tài)必須調(diào)節(jié)為“”，使用D型采集器極進(jìn)行檢測時(shí)，必須調(diào)節(jié)波形狀態(tài)為“”。故障定位畫面如下： 故障定位畫面該畫面顯示了被測回路的電流波形圖、絕緣阻抗大小、故障點(diǎn)方向等信息。上圖中左圖為接A型采集器時(shí)對故障支路進(jìn)行檢測的顯示界面，右圖為接D型采集器對故障支路檢測的顯示界面。 對于存在故障支路的檢測，從圖中可以看出探測儀檢測到了與分析儀所發(fā)同頻率信號和投入檢測橋同頻率的電流信息，并以波形的形式顯示出來，檢測完成之后并指出故障點(diǎn)的方向。故障點(diǎn)方向顯示為“同向”或“反向”，該方向是相對于檢測點(diǎn)的采集器標(biāo)識方向而言。如果同向，表示故障點(diǎn)方向和采集器標(biāo)識的方向一樣；反之，相反。對于純電阻回路，同步點(diǎn)箭頭，指示在電流波形的波峰或者波谷位置；對于有分布電容的回路，指示在電流波形的波峰和波谷之間。故障電流頻譜分析畫面如下： 故障電流頻譜分析由兩幅畫面組成，上圖中左圖為故障電流頻譜原始電流波形圖，右圖為經(jīng)FFT變換后的頻譜圖。該功能先將原始電流信號以波形顯示出來，然后進(jìn)行快速FFT變換，再將該故障電流的頻譜圖顯示出來，并計(jì)算出最大電