[发明专利]监测交流电串入直流系统的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及监测交流电串入直流系统的装置及方法，属于直流系统监控领域。

背景技术

在电力系统中，直流电源的可靠运行对系统的安全稳定起着十分重要的作用，直流系统一般都安装直流绝缘监测装置等监控装置。但是，由于交、直流电缆在长期运行中的磨损，或交、直流装置元器件的损坏，或人为操作的不慎，会导致交流电串入直流系统。近些年在发电厂和变电站发生的事故表明，交流电串入直流系统后，容易导致继电保护误动或断路器误跳，如《交流串入直流回路引起开关跳闸的原因分析》(继电器，2007年第14期)一文介绍了西柏坡发电厂220kV升压站中间开关跳闸的事故概况，并分析了交流电串入直流回路后对继电保护的影响，提出了方法措施；《220V工频交流混入直流控制回路造成的开关误跳问题分析》(山东电力技术，2009年第4期)一文介绍了莱芜电厂由于电弧引起的工频交流串入直流控制回路造成厂用备用电源开关误合闸的故障情况，通过试验、检查和分析找到了问题的原因，并采取相应的处理和防范措施；《交流窜入直流系统的分析》(直流电源技术，2011年第1期)一文对两所电厂由于交流串入直流系统引起的事故现象进行了分析和描述。

图1～图3为交流电串入直流系统的电路示意图，其中，图1为交流电通过直流母线正极和负极串入直流系统的示意图，即交流电的两极分别接到直流母线正极和负极，其表现为在直流电压上叠加一个交流电压；图2为交流电通过直流母线负极和大地串入直流系统的示意图，其表现为在直流母线负极和大地之间的直流电压上叠加一个交流电压；图3为交流电通过直流母线正极和大地串入直流系统的示意图，其表现为直流母线正极和大地之间的直流电压上叠加一个交流电压。在发电厂或变电站中，由于交流电一般是接地或通过消弧线圈接地，所以，图2和图3所示的交流电串入直流系统的故障较为常见。

交流电串入直流系统具有间歇性、隐蔽性等特点，事故发生后，往往带来较为严重的后果，目前市场上尚无可以及时检测交流电串入直流系统的装置，对交流电串入直流系统无法进行监测和报警。

发明内容

本发明的目的是提供一种监测交流电串入直流系统的装置及方法，该装置具有交流电串入直流系统监测功能，在检测到交流电串入直流系统后报警，并能记录直流母线的电压波形。

本发明的技术解决方案包括监测交流电串入直流系统的装置和方法。

一种监测交流电串入直流系统的装置，其特征在于包括：

交流电量采集电路，用于提取串入到直流系统的交流电信号；采样信号调理电路，用于对提取的交流电信号进行调理，其输入接自交流电量采集电路的输出；AD转换器，用于将调理后的交流模拟电信号转换成数字信号，其输入接采样信号调理电路的输出；处理器，用于对AD转换器输出的数字信号进行运算，计算串入交流电压，并进行判断，在检测到交流电串入直流系统后，发出报警并记录直流母线的电压波形。

进一步地：

所述的交流电量采集电路包括两个平衡电阻，两个平衡电阻分别连接在直流母线正极与地之间、直流母线负极与地之间。

所述的交流电量采集电路包括两个平衡电阻、至少两个由分压电阻和隔直电容串联组成的交流信号提取电路；两个平衡电阻分别连接在直流母线正极与地之间以及直流母线负极与地之间；若是一个交流信号提取电路，则该交流信号提取电路接在直流母线正极和大地之间或接在直流母线负极和大地之间；若是两个交流信号提取电路，则直流母线正极与大地之间及直流母线负极与大地之间各自连接一个交流信号提取电路。

所述的交流电量采集电路包括至少一个由隔直电容和交流电压互感器的初级串联组成的交流信号提取电路；若是一个交流信号提取电路，则该交流信号提取电路接在直流母线正极和大地之间或接在直流母线负极和大地之间；若是两个交流信号提取电路，则直流母线正极与大地之间及直流母线负极与大地之间各自连接一个交流信号提取电路；交流电压互感器的次级与采样信号调理电路连接。

一种监测交流电串入直流系统的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)用以下方法采集直流母线正极对地的电压U+和直流母线负极对地的电压U-：

设直流系统内可能串入的交流电频率为f，电压采样时间间隔为Δt，则在一个周期内的采样点数为：