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电力系统继电保护装置直流接地问题的处理发布时间：2023-02-21T04:51:46.628Z 来源：《福光技术》2023年2期作者：邱洪杰[导读] 监视电力系统的正常运行，当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。
呼和浩特供电分公司内蒙古自治区呼和浩特市 010000摘要：继电保护装置作为电力系统的主要组成部分，其能否安全高效的运行，对全社会各大产业用电效率有很大影响。
本文基于理论实践，对电力系统继电保护装置直流接地问题的处理做了如下分析。
关键词：电力系统；继电保护装置；直流接地；问题；处理1继电保护装置的作用（1）监视电力系统的正常运行，当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。
当系统和设备发生的故障足以损坏设备或危及电网安全时，继电保护装置能最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。
（如：单相接地、变压器轻、重瓦斯信号、变压器温升过高等）。
（2）反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，提示值班员迅速采取措施，使之尽快恢复正常，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。
反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。
（3）实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制。
如：自动重合闸、备用电源自动投入、遥控、遥测等。
2直流接地故障危害（1）直流系统多点接地会造成断路器误跳闸。
图1为直流系统接地模拟，A、B两点直流完全接地，继电器KA触点被短接，跳闸线圈TQ两端电压达到动作值，造成断路器误跳闸。
Equipment technology 装备技术147直流系统接地故障分析与处理宋华文（甘肃电投河西水电开发有限责任公司甘肃张掖 734000）中图分类号：TM930 文献标识码：A 文章编号1007-6344（2017）05-0147-01摘要：随着电力系统和工业自动化控制的迅速发展，直流操作系统在电力系统发电厂、变电站等大型工矿企业中被广泛应用，是运行控制系统的重要组成部分。
然而，电缆或设备的绝缘老化会导致直流系统的接地故障。
在运行过程中由于各种原因，可能造成对主要设备损坏、继电保护和自动装置故障、拒动、烧坏继电器触点等重大问题。
基于此，本文就直流系统接地故障分析与处理进行详细探究，以期为有关方面的研究提供参考借鉴。
关键词：直流系统；接地故障；发电厂；电力系统1引言直流系统由于对应急电源、信号设备、断路器分合闸操作、自动控制等设备，提供电流电源服务，使系统用电处于一个安全的状态下，为此，直流系统不仅仅在变电站中得到使用，在水力发电厂、火力发电厂中均得到广泛使用。
但是，随着电网规模的复杂化，直流系统在运行的过程中难免会出现故障现象，无法确保电网安全，为了避免该问题，需加强直流系统日常维护力度，采取有效的接地处理方法。
2危害直流系统的可靠性决定了电厂系统的稳定性，作为电厂的重要组成部分，其作用是不容忽视的。
在电厂的运行过程中，不可避免的会出现各种问题，间接的引起断路器出现错误的操作或直接拒绝动作。
虽然这些故障是直接对回路产生不利的影响，但是回路却能决定电厂是否能正常工作，从而决定电力企业的发展。
而直流接地首先是直接导致直流系统出现故障，如果发生的是一点接地，不会对系统造成大的影响，但如果是两点接地，很可能会导致严重事故。
如果DC系统两点接地，造成故障，系统会出现短路、跳闸等问题，造成继电保护装置、自动装置、信号装置等故障甚至拒动。
在每一个设备拒动的情况下，都会造成电流系统中的保险丝熔断，使控制回路和设备因功率损耗而无法正常运行。
一种变电站直流系统绝缘选线试验装置的研究与设计摘要广东电网有限责任公司中山供电局的研究人员毛焱、冯灿成，在2018年第11期《电气技术》杂志上撰文指出，直流系统是变电站安全运行的重要组成部分。
变电站直流系统绝缘选线试验是直流定检工作中的重要一环，可在直流负载支路绝缘降低时，有效检验直流系统中安装的绝缘监测装置能否准确发出绝缘降低支路选线告警。
本文通过设计简易合理的控制电路，利用转换开关实现接地母线选择，并通过接地电阻调节及漏电流传感器线夹设计，提高变电站直流系统绝缘选线试验效率，降低试验过程误碰直流母线的风险，达到提高人机功效的最终目的。
变电站直流馈线柜中的每条支路都安装有漏电流传感器，用于检测支路绝缘情况。
漏电流传感器环绕安装在直流回路的正负出线上，装置运行时会实时检测各支路传感器输出的信号。
当支路绝缘情况正常时，流过传感器的电流大小相等，方向相反，其输出信号为零；当支路有接地时，漏电流传感器有差流流过，传感器将差流信号传输至绝缘监测装置，装置通过参数计算及时选出接地母线、接地支路，发出告警信号，并将信号上送至厂站和主站监控系统。
变电站直流系统绝缘选线工作原理示意图如图1所示。
图1 变电站直流系统绝缘选线工作原理示意图1.2 绝缘选线试验装置工作原理试验装置的结构[3-6]主要由接地母线切换回路、线夹导通检测回路及接地电流控制回路三部分组成，如图2所示。
图2 绝缘选线试验装置原理示意图具体原理如下：可伸缩导线从直流母线（控制母线+和控制母线）取电，利用转换开关实现接地母线选择，并通过钳形线夹将接地电流穿过各直流支路漏电流传感器，辅助于可调电阻调整接地电流，最终达到直流系统绝缘选线试验要求。
如图2所示，当转换开关YK切换至“0”位置时，线框1中的线夹导通检测回路的YK 接点闭合。
当线夹插入J2孔并闭合时，L2指示灯点亮[7]，表示J2线夹闭合完好，L3—L7指示灯的功能同理于L2指示灯。
当L2—L7指示灯均点亮时，J2—J7线夹均可正常使用。
变电站直流系统接地的危害及预防摘要：直流系统通常由充电模块、蓄电池组、在线绝缘监测系统、直流馈线等部分构成，负荷采用辐射型供电方式，其分支庞杂，遍布变电站各个位置。
站用直流系统的可靠工作关系到整座变电站乃至区域电网的安全运行，而接地故障是直流系统最常见的故障，因此研究如何快速准确地检测出直流接地故障具有重大意义。
本文介绍了直流系统接地故障的成因及危害，概述了几类直流接地故障预防方法，为直流接地检测技术给出了参考。
关键词：变电站；直流系统；接地危害；预防1变电站直流接地产生的原因（1）直流系统、电气设备及二次回路所处环境严重污秽或运行在阴雨潮湿的环境下，电气设备对地绝缘强度严重下降，易诱发直流接地。
如大雨天气，雨水飘入户外二次接线盒，使接线头和外壳导通，引发直流接地。
（2）二次回路、二次设备绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久失修、严重老化，或存在某些损伤缺陷，如磨伤、砸伤或过流引起的烧伤。
（3）小动物爬入或者小金属零件掉落在元件上造成的直流接地。
（4）电气设备和二次回路由于设计、安装、维护及运行不合理或错误，可产生平时不易发现的潜在的接地故障。
例如二次回路的带电端固定不牢固或断线，设备遭到震动或人为误碰等影响，造成直流接地故障。
2变电站直流系统接地的危害接地故障是直流系统的常见故障，这一故障的发生概率非常高。
通常情况下，户外天气比较潮湿的区域的直流系统容易出现接地故障；空间面积较小，直流系统也容易出现接地故障。
在接地故障发生之后，直流系统仍能运行，因此这一问题在刚出现的时候很难被管理人员发现。
但是，如果接地故障长期存在，会对直流系统运行造成隐性影响，致使系统最终发生十分严重的故障。
因此，管理人员在定期检查系统时要特别重视接地故障，使用正确的方法查找直流系统接地故障。
依照具体检测情况，直流系统接地故障可以分为金属性接地故障和非金属性接地故障两种。
其中，金属性接地故障的点电压和支路绝缘电阻都是零，故障发生的原因基本可以排除天气原因，因此排查起来较为简单；非金属性接地故障通常情况下涉及数量较多的支路，支路共同作用致使故障，而且受天气（尤其是雨天）影响比较明显，接地电压很难维持在稳定状态，支路绝缘电阻也没有固定数值范围，因此故障查找起来比较困难。
直流接地查找方法及注意事项直流电路中的接地是指将一个节点与大地相连，形成电路中的参考零点。
接地的主要目的是为了保护设备和人员的安全，同时也能减少电磁干扰和维护电路的稳定性。
本文将探讨直流接地的方法和注意事项。
一、直流接地的方法1.单点接地法：将直流电路中的其中一点与地相连，形成单点接地。
单点接地方法简单直接，适合小型直流电路。
但是，由于单点接地时，电路中的其他节点都带有一定的电位，可能会引起电流倾斜和电压漂移。
2.多点接地法：将直流电路中的多个节点与地相连，形成多点接地。
多点接地方法可以减少节点的电位，降低电流倾斜问题。
在工业控制系统中，多点接地方法比较常见。
3.整体接地法：将整个直流电路与地相连，形成整体接地。
整体接地方法适合大型直流电路，能够有效保护设备和人员的安全，减少电磁干扰。
二、直流接地的注意事项1.接地电阻的选择：接地电阻的选取要根据具体的情况来确定。
一般情况下，接地电阻的阻值应小于10欧姆，以确保有效地把电流引入地下。
2.接地装置的布置：接地装置应尽量远离电源装置和其他干扰源，以避免电磁干扰。
接地装置应采用可靠的连接方式，保证接地的稳定性。
3.接地线的材料选择：接地线应采用导电性能好的材料，如铜或铝。
接地线的截面积应根据电流大小来确定，确保接地的安全可靠。
4.接地系统的维护：接地系统应定期进行检测和维护，确保接地的有效性。
检查接地电阻的阻值和连接是否正常，以及接地线是否受损。
5.安全防护措施：在接地过程中应采取安全防护措施，确保操作人员的安全。
在进行接地操作时，应切断电源，使用绝缘手套和绝缘工具，避免触电事故的发生。
6.地下电力设施的协调：在进行直流接地时，应与相关部门协调，确保地下电力设施的安全。
避免对地下电缆或管道造成损害。
7.接地系统设计的合理性：接地系统的设计应合理可靠，确保电流能够有效引入地下。
在设计过程中要考虑到电流的大小、电压的稳定性和电流倾斜等因素。
总结：直流接地是保证电路稳定性和人身安全的重要环节。
[导读]直流系统是否能够安全可靠运行直接影响着电力系统的安全与稳定，它的绝缘性能降低直接会导致电力系统安全故障。
直流系统是否能够安全可靠运行直接影响着电力系统的安全与稳定，它的绝缘性能降低直接会导致电力系统安全故障。
因此基于现有绝缘监测技术的基础，利用ST公司Cotex-m3芯片开发了一款模块化的直流绝缘监测模块，可实现直流绝缘在线检测并及时给出告警。
在100V直流系统中测试，实验结果证明该装置具有高可靠性、高稳定性。
1.系统绝缘检测原理1.1 平衡桥-非平衡桥检测法平衡桥-非平衡桥检测法是通过模拟平衡状态和非平衡状态来实现的。
绝缘电阻对地检测原理如图1所示。
在需要检测直流系统绝缘时，首先控制K1闭合，K2、K3断开，CPU采集到CL+对地电压UL1及CL-对地电压UN1，得出公式（1）：注：R1：平衡桥CL+对地电阻；R2：平衡桥CL-对地电阻；R5:CL+对地电阻；R6:CL-对地电阻。
然后对CL+对地电压及CL-对地电压进行比较，当CL+对地电压大于CL-对地电压时，CPU控制K2闭合，采集到CL+对地电压UL2及CL-对地电压UN2，得出公式（2）：注：R1：平衡桥CL+对地电阻；R2：平衡桥CL-对地电阻；R3：非平衡桥CL+对地电阻；R4：非平衡桥CL-对地电阻；R5:CL+对地电阻；R6:CL-对地电阻。
如果当CL+对地电压小于CL-对地电压时，CPU控制K3闭合，采集到CL+对地电压UL3及CL-对地电压UN3，得出公式（3）：注：R1：平衡桥CL+对地电阻；R2：平衡桥CL-对地电阻；R5:CL+对地电阻；R6:CL-对地电阻；R3：非平衡桥CL+对地电阻；R4：非平衡桥CL-对地电阻。
通过公式（1）与公式（2）或公式（3）可以计算出CL+对地电阻R5及CL-对地电阻R6.1.2 系统整体功能介绍直流绝缘监测模块整体框图如图2所示：系统在收到后台监控的命令后开始检测绝缘状态，通过控制切换平衡桥与非平衡桥采集相关电压数据，经处理后送人CPU，CPU根据平衡桥-非平衡桥检测法对数据进行处理后得到实际直流母线对地绝缘值，然后通过通讯送到后台，当绝缘值达到一定范围时，向后台发出告警，后台提示相关人员进行处理。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------直流系统接地的查找直流系统接地的查找在变电站日常运行维护和异常处理工作中，最复杂的就是直流系统接地的查找与处理。
直流系统发生一点接地时对设备系统不会造成影响，不及时处理查找，出现两点接地后，就可能发生短路、装置误动、拒动等严重后果。
一、发生直流接地的原因 1 、外部因素直流回路在运行中常常受到多种不利因素的影响，如雨天或雾天可能导致室外的直流系统接地或绝缘降低引发直流接地。
直流电缆受到外力挤压、直流系统绝缘老化可引起接地，电缆穿管进水导致冬季电缆冻断造成接地等。
2、内部因素因设计上或人员失误造成的接地。
如在带电二次回路上工作将直流电源误碰设备外壳；在电缆沟施工将控制电缆损伤造成接地；室外外部控制设备未加防雨罩、二次回路漏接线头、误将控制电缆外皮绝缘损伤，施工时交直流混用同一电缆引发直流接地等都为直流接地留下隐患。
此时接地信号不一定立即发出，但具备一定外部条件如潮湿或操作设备时就可能引起直流接地。
二、变电站直流系统绝缘监查系统的配置及工作原理我站曾先后投入使用三种绝缘监察装置，最初的一种是在系统内老型变电所应用最广的绝缘监察装置．装置由电压测量部分，测量直流系统1/ 11对地总绝缘电阻的直流绝缘检查部分、直流系统发生接地故障时用作自动发信号的接地信号部分三部分组成。
此电路的工作状态与切换开关的位置有直接关系。
切换开关 CK 有三个位置：母线位置，正对地位置；负对地位置。
切换开关 1 XK 也有三个位置：信号位置，在测量 I位置，在测量 II位置。
正常运行时，切换开关 CK 置于母线位置。
电压表 2V 指示母线电压。
切换开关置于信号位置，使接地信号部分构成右图所示的电桥接线。
直流系统接地检测电路设计摘要目前在我国电力系统中运行的直流接地检测装置，多是通过整定平衡电阻桥的门限来进行接地检测的，但其具有整定值不准确、不灵活、接地电压（接地电阻）无法检测等缺点；还有的是通过在母线或支线上加入交流信号来实现检测的，但这种检测方式精度很难保证，而且还会对直流系统造成影响。
本检测电路的工作原理是首先由漏电流传感器检测出母线各支路的进线与出线之间的电流差，然后经过A/D转换生成单片机能够识别处理的数字信号，再由单片机判断出是否有接地状态，若有则计算出接地电阻和接地电压。
本设计采用了高精度漏电流传感器和单片机控制技术；并使用了汉字化液晶显示屏人机界面，可方便直观地了解系统运行状态；又通过键盘设定母线电压上下限报警值及母线接地电阻的报警值，以适应对各种特殊功能的要求；还应用了扩展I/O口和数据选择芯片来实现多路检测数据输入。
当直流系统的某条支路发生接地故障时，本电路可迅速查出接地极性、路号、阻值和母线段号，同时由日历时钟芯片DS12887提供接地时间，通过面板红色指示灯及音响报警。
关键词：接地检测，漏电流传感器，单片机，液晶显示屏The Circuit Design of The Direct-current Grounding Detection SystemAbstractAt present, in the domestic electric power system, most of the direct-current grounding detector work by setting up the threshold of the balance resistor bridge. But this way has its disadvan tages, for instance, it can’t make the adjusted value correct, hasn’t agility and can’t check the grounding voltage (earth resistance) and so on. And some of the direct-current grounding detector work by joining the alternating-current signal in the busbar or the branch. But this way is hard to guarantee the precision and can affect the direct-current system.This detecting circuit’s principle is to check the current difference between the input line and output line of each brand of busbar by the drain current sensor at first, and then through A/D converter, generate digital signal that can be distinguished and tackled by single-chip microcomputer, finally the single-chip microcomputer judges whether there’s the grounding state, and if the state is being, then calculates the earth resistance and the grounding voltage. This design adopts drain current sensor of high accuracy and the controlling technique of the single-chip microcomputer, and also adopts the man-machine interface of the Chinese-character LCD display to observe the working state of the system conveniently and visually, it can set up the maximum and minimum alarming value of the busbar resistance and voltage to fit all kinds of special function’s requirements. The system can finish multi-way detecting data inputs by adopting patulous I/O port and data selector chip. When there are faults in a certain spur track of the direct-current system, the circuit can find out the earthed pole, the mark of the spur track, the resistance and the mark of busbar section quickly, at the same time, can provide the time of the grounding by calendar clock chip DS12887, and alarm by the panel red LED and sounder.Keywords:ground detection, drain current sensor, single-chip microcomputer, LCD目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 工作原理 (1)1.2.1 电路特点 (1)1.2.2 主要功能 (2)1.3 设计思路 (2)2 硬件电路设计 (4)2.1 系统结构 (4)2.2 信号采集电路 (5)2.2.1 电压信号采集 (6)2.2.2 电流信号采集 (6)2.2.3 接地电阻阻值判断 (7)2.3 单片机电路 (9)2.3.1 89C51简介 (9)2.3.2 可编程外围并行接口8255 (10)2.4 键盘电路 (11)2.5 液晶显示电路 (11)2.5.1 T6963C的介绍 (11)2.5.2 T6963C指令集 (11)3 软件设计 (13)3.1 主程序设计 (13)3.2 液晶显示子程序 (13)结论 (20)致谢...................................................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献. (21)附录A 外文文献 (22)附录B 中文译文 (27)附录C 电路图 (32)1 绪论1.1 引言为了保障电力系统的安全运行，发电厂和变电所的控制及保护回路均采用直流电源供电。
该电源采用对地绝缘的方式，当直流馈线发生一点接地时，不会影响系统的正常运行，但必须及时找出接地点，排除故障。
否则，当第二点接地时，将造成严重事故。
故在电力系统中往往要加入系统接地故障保护装置。
可是以前的检测装置多是通过整定平衡电阻桥的门限来运行接地检测的，存在整定值不准确，不灵活，误差大，接地电压（接地电阻）无法检测等缺点；或是因为检测装置是通过在母线或支线路上加入交流信号，检测各支路的电流互感器的输出值，来实现对接地支路的判断和接地电阻的检测，这种检测方式因受母线对地电容影响较大，故精度很难保证，而且还或多或少的对直流系统造成影响。
1.2 工作原理在本设计中，母线电压信号采集是通过对母线的电势差进行采样来实现的，支路电流信号采集是通过对套在各支路上的漏电流传感器输出信号进行采样得到的。
通过DC —DC电压传感器直接从母线上采集正母线与地之间的电势差和正母线与负母线之间的电势差，然后计算出负母线与地之间的电势差。
通过套在各支路上的漏电流传感器得到各支路的电流信号。
由于采集到的电压信号和电流信号都是模拟量，所以我采用了通过AD574A模数转换芯片把模拟信号转换成单片机能够识别的数字信号，然后由单片机根据这些参数计算出接地电阻值。
通过单片机控制[1]可以实现对电压信号和电流信号进行自动巡回检测，也就是可以自动巡回检测出各支路的接地电阻值。
当检测发现直流母线对地电阻阻值低于要求的标准时，通过面板上的红色指示灯闪烁和蜂鸣器鸣叫来报警，此时可以自动或手动进入支路对地漏电流的巡回检测状态，如果发现某条支路或某几条支路漏电流超越限定值，装置会自动定位报警，并通过大屏图形LCD全汉化显示漏电流越限的支路数、支路号和相应的支路对地漏电流（或接地电阻及接地极性），同时显示由日历时钟提供的报警时间。
通过这些信息可以让工程人员尽快的排除故障。
1.2.1 电路特点1、检测过程中无需在直流系统中加入交流信号，克服了外加交流信号对系统运行造成的不利影响，提高了安全可靠性；2、采用专用直流传感器，套接在直流支路上，安装维护方便，与直流系统没有任何电的联系，系统丝毫不受监测仪的运行状态影响；3、测量到支路漏电流后微型计算机根据母线电压换算得到支路接地电阻；4、具有母线电压监测、异常报警及系统绝缘监察等常规监测功能，而母线电压与确定支路是否接地没有直接联系，即在不接入直流母线电压的情况下，同样可以通过漏电流判断直流支路的接地状态，能够实现多电压等级下直流支路的接地检测。
1.2.2 主要功能1、直流系统母线电压监测，电压异常报警；2、直流系统绝缘监测，实时检测正母线对地电阻、负母线对地电阻；3、自动或手动进入直流支路漏电流(支路接地)巡回检测，检测各直流支路对地漏电流，计算接地电阻，判断支路接地极性，实现接地故障选线功能；4、定点监测某固定直流支路，长期监测固定支路的绝缘状况；5、基本配置64路，最大配置96路1.3 设计思路在设计信号采集电路[2]时，考虑到既要避免对直流系统造成影响又要对支路电流测量准确，我们选择了漏电流传感器。
由于漏电流传感器是套在支路上工作的，与直流系统没有任何电的联系并且测量精度符合标准，所以选择了通过漏电流传感器进行电流信号采集。
