南昌DT-JC300 南昌DT-JC300 直流系统绝缘监测装置

南昌DT-JC300 直流系统绝缘监测装置

一、概述

★  电力系统中的直流系统接地故障是一种易发生且对电力系统危害性较大的故障。无论是正极接地或者负极接地，在两点接地的情况下，都可能造成保护误动或者保护拒动，危害一次系统正常运行。

★  由于直流系统的复杂性和动态性，直流接地故障往往难以定位。同时由于微机保护和综合自动化系统的广泛应用，又对直流系统接地监测装置的准确性和安全性提出了更高的要求。

★  根据监测原理的不同，直流系统接地监测装置可分为主动式和被动式两种。主动式需要向系统注入特定的信号，然后通过传感器探测该信号来判断接地回路，其信号又可分为注入式和乒乓原理。被动式不向系统注入任何信号，直接检测各回路的漏电流来判断接地与否。被动式监测不发送任何特定信号作为判断基准，而直流系统中又含有各种干扰信号，因此监测难度远大于主动式。然而被动式监测以其安全性，代表了直流系统监测装置的发展方向，随着现代微电子技术的不断进步，将成为市场的主流。

★  直流系统绝缘监测装置平衡了监测的准确性和运行的安全性两方面的要求，可实现各类接地故障、绝缘下降、环网状态、交流窜电、直流互串等故障的检测。

★  该装置结合了主动式中的乒乓原理及被动监测原理，以多16位CPU并行运算为基础，通过创新的分布式系统构架DADC和先进的全系统分析SynSystem算法，重新定义了直流系统接地故障监测水平的标准。

二、系统结构及原理

2-1       
系统结构

系统结构框架图：

 

★  主机固定于直流屏上，为整个系统的核心控制单元，也是监控信息显示和设置信息输入的主界面。传感器安装在各个直流屏各出线回路处（一般在各回路保险的出口处）。子机位于主机和传感器之间，可根据需要灵活选择安装位置。

★  主机和子机之间支持两种联结模式：星形联结和链形联结。每个子机既可以和主机通过SynBus总线直接相联，也可以通过另一个子机的级联口和主机间接相联，便于安装和布线。主机和子机之间的通信由子机的地址码决定，和子机的物理位置无关，给现场系统配置带来了高度的灵活性。主机和子机可带电热插拔，主机可自动识别子机，无须人工设置。

 

★  每个子机可以挂接8只传感器，当传感器通过专用接口接入子机后，子机可自动识别传感器，无须人工设置。

2-2         系统原理

★  系统采用了以分布式采集和分布式运算为核心的主从构架（DADC构架）方案。将数据采集和数据处理任务均衡的分配于主机和子机之间，充分的利用系统处理潜能，获得的处理效果和短的处理时间。

★  系统主机采用双16位CPU，分别用于系统控制和数据处理。系统控制CPU负责通信，时钟，输入输出，系统调度等控制任务；数据处理CPU负责对子机上传的每个回路信息进行综合算法分析。

★  子机采用单16位CPU，对10通道16位高速AD转换器的输出数据进行预处理和预分析，AD转换器前端由高精度运放构成的信号调理电路进行缓冲保护。

★  传感器为高精度的专用直流传感器，可监测回路电流的微小变化并保持在全寿命周期内的高稳定度。

★  基于先进的DADC构架，系统引入了采样实时性和采用同时性两大概念。区别于传统的巡检模式，系统每0.001秒对所有回路电流进行时间完全同步的数据采集，数据精度达到五万分之一。数据在传感器对应的子机中进行FIR数字信号预处理，滤除噪声后提取小波时频谱。时频谱信息通过SynBus总线实时上传至主机，主机的数据处理CPU综合所有回路的时频谱特征进行人工智能分析，和主机内置的特征规则进行多维模式匹配，后作出回路接地与否的判断并计算接地阻抗。

★  上述监测方法为结合数字信号处理技术和模式匹配技术的全系统分析技术（SynSystem技术），和DADC构架共同为我公司的专有技术。具有强大计算能力的DADC构架结合SynSystem技术，从根本上改变了直流接地监测的传统，能在快1秒内作出接地判断并报警，回路接地检测精度达到500K以上。并且能完全排除分布电容的影响，对系统无任何干扰。对多点接地，环路接地，高阻接地，非金属动态接地也能作出准确判断。同时，系统还具有诊断功能，能提示系统环路状态和预测回路接地发展动态，便于运维人员掌握系统的变化律。

 南昌DT-JC300 直流系统绝缘监测装置

 

三、系统功能及特点

3-1         系统功能

★  实时监控系统交直流电压并告警

  ★  实时监控系统绝缘并告警

  ★  实时接地回路检测

  ★  系统电流检测诊断

  ★  回路绝缘分级预警

  ★  接地历史记录分析

★  电压平衡功能

★  蓄电池回路监测功能

★  系统分布电容检测功能

3-1-1     交直流电压监控

Ø  主机实时监控系统母线对地电压，包括系统电压，正对地电压，负对地电压及交流窜电电压并实时显示。

Ø  当直流系统发生故障，系统电压偏高或者偏低超过预设整定值时，或交流电压超过预设整定值时主机液晶屏显示告警信息，电压越限指示灯和蜂鸣器同时告警。

Ø  告警信息还可通过YX开关量和RS485接口上传到综合自动化系统或调度自动化系统上位机。

3-1-2     绝缘监控

Ø  主机实时监控系统母线对地阻抗，包括正对地电阻，负对地电阻并实时显示。

Ø  当直流系统发生故障，正负对地电压不再平衡并超过预设整定值时，主机液晶屏显示告警信息，系统接地指示灯和蜂鸣器同时告警。

 

Ø  告警信息还可通过YX开关量和RS485接口上传到综合自动化系统或调度自动化系统上位机。

3-1-3        接地检测

Ø  主机实时接收子机上传的各回路特征状态信息，并通过模式匹配技术进行智能分析，区分出不同的接地状态，排除系统充电脉冲干扰，起伏电平干扰以及环路带来的影响，终准确判断接地回路，并计算接地阻抗。

Ø  接地阻抗数值在液晶屏显示，并可通过RS485接口上传到综合自动化系统或调度自动化系统上位机。

3-1-4       电流诊断

Ø  该功能由传感器采集回路电流信号，经过子机模块实时反馈给主机，并显示于液晶屏上。能有效帮助运维人员准确了解直流系统当前的状态，迅速地排除故障。

3-1-5        绝缘预警

Ø  由于主机的检测精度极高，可以达到500K以上，因此可通过检测未接地回路的对地阻抗判断其长期变化的趋势，提供回路接地的预警信息。

Ø  绝缘降低预警和环路匹配监测为系统的诊断提供了有效手段。

3-1-6        历史记录

Ø  系统交流窜电及接地记录将自动保存在EEPROM中以供查阅。该记录包括了窜电或接地的日期时间，接地阻抗，窜电电压，接地回路等信息并可掉电后保存。

Ø  接地记录数Z大保存1000条。

 

3-1-7        电压平衡

Ø  当直流系统正负母线对地电压的比值超出保护误动风险因数1.222时，装置内部通过对地电压偏差补偿桥使直流系统对地电压恢复到平衡状态，即正极对地电压与负极对地电压之比大于0.869，或负极对地电压与正极对地电压之比小于1.150。

  3-1-8    蓄电池回路监测功能

Ø  蓄电池回路监测功能，本装置通过数据采集器和霍尔传感器，实时监测当前运行蓄电池回路是否发生绝缘降低或接地故障。

Ø  使用蓄电池回路监测功能时，对应霍尔传感器（CT）采集的数据就是相应的蓄电池回路的实时数据。

  3-1-9     系统分布电容检测功能

Ø  系统分布电容检测功能，可检测本装置所接入的直流系统的分布电容大小。

3-1-10       输入输出接口

Ø  巡航式人机界面，积木式菜单，操作简洁，功能强大。

Ø  多组LED系统状态显示，通信状态显示。

Ø  内置双音蜂鸣器报警。

Ø  多组YX开关量输出。

Ø  RS485通信接口。

3-1-11             后台分析诊断软件

Ø  选配件

3-1-12     通讯中断检测

Ø  在“系统”主页面，实时循环显示和主机通讯的子机地址号。

Ø  如出现通讯异常，会停留在出现通讯异常的子机地址号。

3-2       系统特点 3-2-1       高性能硬件

Ø  整个系统采用工业级芯片和元器件进行设计和生产。

主机为高速双16位工控CPU，子机为单16位工控CPU。系统总处理能力随直流系统回路数（子机数）动态调整，多可支持数十个CPU同步运行。

Ø  每条直流回路数据采集通道（对应每个传感器）都采用独立的高精度16位AD转换器，转换速度在每秒1000次以上，分辨率在1/50000以上。

Ø  传感器采用分辨度达到0.1mA，精度高于1/1000的高稳定直流传感器，长时稳定性极高，能自动跟踪系统的细微变化。

3-2-2       先进的构架

Ø  系统采用了独有的DADC构架，将现场工程实施的灵活性，系统扩展的灵活性和强大的处理能力相结合。

Ø  DADC构架可根据用户需要灵活配置子机数量，节省了一次成本，并能灵活的进行系统升级。

Ø  DADC构架可根据现场环境灵活安排子机安装位置，便于传感器安装和布线，减小强电干扰。

Ø  DADC构架将高速，高精度的AD采样和大负荷的运算量平衡的分配到主机和子机之间，是运行GX而复杂的SynSystem智能算法的基础平台。

3-2-3       智慧型软件

Ø  数字信号增强DSE技术，基于FIR数字信号处理方法对海量AD采样数据进行滤波，筛选和增强，可将传感器0.1mA原始分辨度提高10倍。

Ø  小波时频特征提取SCA技术，不同于传统傅立叶变换，通过小波分析可提取信号在不同时间尺度上的特征，可精确的发掘信号的瞬时特征和长时变化特征。

Ø  特征模式匹配CMM技术，将所有回路的时频特征信息进行综合，并和系统预设的几十条特征规则进行匹配运算，作出类似人脑分析过程的智慧型判断。

3-2-4       人性化界面

Ø  标签式页面显示，不同的菜单功能都采用统一的图形页面进行显示，为简洁清晰的人机工程学设计。

Ø  人性化的界面设计，系统可以通过前页键和后页键灵活地进行页面的选择，按一下前页键即页面向前翻一页，按一下后页键即页面向后翻一页。用户也可以通过特定的向上、向下键对每一页中每一项进行选择。功能一目了然，方便快捷。

Ø  全功能数字键盘，标准的键盘除输入数字信息外，还可进行快捷键操作和高级功能操作，适合高级用户。

Ø  液晶显示更直观。上面是菜单栏，显示按功能划分的六个页面标题。下面是状态栏，一个区域为时钟指示，第二个区域为时间显示，第三个区域为工作状态：静止状态，检测状态，平衡桥状态。第四个区域为工作模式，第五个区域为蜂鸣器开关显示。

3-2-5       高安全性

Ø  纯直流设计，采用直流传感器直接检测回路漏电流，不注入任何信号，不对直流系统的运行造成任何影响。

Ø  所有采样单元均采用隔离设计，设备故障不影响直流系统正常的运行。

3-2-6                   高可靠性

Ø  软件陷阱和监控芯片双重抗干扰设计，能保证在强电干扰环境下长时间稳定运行。

Ø  传感器在初次校准后将定时进行自动校准，保证其精度。

Ø  传感器支持热插拔和自动识别，支持传感器失效自动检测。

Ø  子机支持热插拔和自动识别，主机定时校准子机时钟。

Ø  主机和子机之间SynBus总线定时自检，并实时显示通信状态。

南昌DT-JC300 直流系统绝缘监测装置

 

四、主要指标

 

Ø  可监测对地绝缘阻抗值范围：

接地阻抗：  0 － 50K

绝缘降低：  51－500K

Ø  可监测电压范围：

正对地电压： 0 － 300V

负对地电压： 0 － 300V

系统总电压： 0 － 300V

交流窜电电压： 0 － 300V

二段正极对地电压：0－300V

Ø  可监测系统分布电容范围：

        
系统分布电容：  0－999uF

 

 

Ø  抗直流系统分布电容干扰：

大于    10000uF

Ø  适用直流系统电压等级：

220V，110V，48V，24V或用户提出其它电压等级

Ø  可监测直流回路数：

500路

Ø  主机接入直流系统对地阻抗值：

大于 1000 K

Ø  电压监测误差

小于 0.5%

Ø  对地绝缘告警

带YX输出接点

Ø  系统电压低越限告警        

198V（带YX输出接点）

Ø  系统电压高越限告警

242V（带YX输出接点）

Ø  标准RS232/RS485/RS422接口

与综合自动化系统、调度自动化系统接口。 

Ø  工作环境温度：-30℃—+50℃。

Ø  相对湿度：   ≤96%

Ø  直流电压允许纹波电压系数   2%

南昌DT-JC300 直流系统绝缘监测装置