带交流窜入检测功能的新型绝缘监测装置的设计研究

摘要

直流电源是电力系统的重要组成部分，主要通过高频电源模块将交流电源变换为直流电流，一方面为蓄电池组充电，同时为继电保护及自动化控制装置提供稳定可靠的电源。直流电源的安全可靠性对变电站的安全运行起着至关重要的作用，因此必须对直流系统进行不间断的在线监视，同时还要实现对直流系统各种故障的快速诊断和直流系统运行状态的实时评估。
　　为避免直流系统当发生直流接地故障，而导致信号回路、控制回路、继电保护等的不正确动作，必须在一点接地故障时，系统能够及时发现并发出告警信号。为此厂家和用户研制出不同类型的微机绝缘监测装置，微机绝缘监测装置作为直流系统正常运行的保证，可以满足直流接地故障检测的要求。但是随着直流系统的应用推广，系统设计越来越复杂，出现交流窜入直流系统，并且交流电窜入直流系统的方式多样化，对直流系统的危害和影响也多样化。所以研究带有交流窜入直流系统检测功能的新型绝缘监测装置有重大意义。
　　本文详细分析叙述了直流电源系统的组成，各模块的功能及工作原理，以及直流母线的接线方式。
　　然后对微机绝缘监测装置的工作原理进行了阐述，对直流系统接地故障的三种检测方法:电桥法、交流检测法和直流检测法进行分别叙述分析。并对不同检测原理的优缺点进行了对比。
　　之后对带有交流窜入检测功能的新型微机绝缘监测装置进行了设计。先对微机绝缘监测仪新增加交流窜入检测以及直流互联检测的原理进行了分析介绍。然后对新型微机绝缘监测仪的各部分硬件电路进行了设计，包括ADC模数转换电路、电桥电路、显示电路、通信电路、输入输出电路以及电源电路。再对微机绝缘监测仪的软件实现部分进行开发，分别从交流检测软件实现、直流绝缘检测软件实现以及互联检测软件实现部分进行了设计。
　　最后通过实验:直流正负对地电压测试、直流系统绝缘降低测试、交流窜入直流系统信号量测试、直流系统互联测试，对带有交流窜入检测功能的新型微机绝缘监测装置进行了功能验证，证明了新型微机绝缘监测仪可以实现预定功能。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究的背景

1．2 国内外研究现状分析

1．3 交流窜入直流的危害

1．4 本论文的主要研究内容

第2章 直流电源系统分析

2．1 充电模块

2．1．1 主电路

2．1．2 控制电路

2．1．3 检测电路

2．1．4 辅助电源

2．2 监控器

2．3 绝缘监测装置

2．4 直流母线接线方式

2．5 本章小结

3．1 引言

3．2 电桥检测法

3．3 交流检测法

3．4 直流检测法

3．4．1 平衡电桥检测法

3．4．2 不平衡电桥检测法

3．4．3 两种检测方法对比

3．4．4 支路检测原理

3．5 本章小结

4．1 引言

4．2 检测原理

4．2．1 交流信号检测原理

4．2．2 母线互连检测原理

4．2．3 支路漏电流传感器

4．3 新型微机绝缘监测仪方案设计

4．3．1 ADC模数转换硬件设计

4．3．2 电桥硬件设计

4．3．3 显示硬件设计

4．3．4 通信硬件设计

4．3．5 输入和输出硬件设计

4．3．6 电源和恒流源硬件设计

4．4 软件实现

4．4．1 交流检测软件实现

4．4．2 直流绝缘检测软件实现

4．4．3 互联检测软件实现

4．5 实验测试

4．5．1 总体试验方案

4．5．2 测试环境、仪器及测试电路

4．5．3 直流正负对地电压测试

4．5．4 直流系统绝缘降低测试

4．5．5 交流窜入直流系统信号量测试

4．5．6 直流系统互连测试

4．6 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

附录

致谢

作者简介