[实用新型]一种直流接地系统电流监测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力系统量测和在线监测技术领域，尤其涉及一种直流接地系统电流监测装置。

背景技术

换流和接地是直流输电系统最为关键的两个环节，也是故障率最高的环节。接地系统对直流输电系统的安全运行有着至关重要的作用。直流输电系统运行方式通常有两种，一种是双极运行，在此种运行方式下，正负两极线路构成完整回路，两极线路中的电流差为不平衡电流，流入接地系统中；另一种是单极运行，包括单极大地回路运行和单极金属回路运行，单极金属回路运行时，一根直流线路作为极线路与另一根直流线路构成直流回路，此时流入接地系统的电流较小，而单极大地回路运行中，极线路和大地构成回路，此时有上kA的巨大电流注入大地。根据上述运行方式，接地系统主要有两种作用：1）双极运行时，钳制换流站中性点电位，防止两极对地电压不平衡对换流站设备造成损害；2）单极大地回路运行时，提供直流回路。无论何种作用，接地极系统都在直流输电系统中有着至关重要的作用。

对直流接地系统进行实时在线监测可有效获取直流接地系统的关键信息，增加直流运行经验，预防接地系统故障发生。对直流系统接地极进行实时在线监测的必要性体现在以下三个方面：1）当前直流系统投入运行时间短，缺乏运行维护经验，且没有接地极设计以及运行的相关标准和规范，对直流接地系统电流进行监测可有效积累相关数据和经验；2）单极大地回路运行时，有巨大电流流入大地，会带来严重的跨步电压问题和直流偏磁问题，前者会对人带来潜在危险，后者会导致接地极附近的电力设备（变压器、发电机、继电保护装置和无功补偿装置）受直流偏磁影响而振动发热、效率降低、电网谐波增加，此时对入地电流进行监测可快速准确定位故障原因，避免潜在风险；3）由于电化学腐蚀的作用，长期电流流入大地会导致接地极和附近管道严重腐蚀，对入地电流进行长期监测可有效评估接地极和附近管道腐蚀程度，及时进行采取保护措施（阴极保护等措施）。

虽然对直流接地系统的监测非常有必要，当前的监测系统仍然有诸多问题，集中体现在下面四个方面：1）市场上成熟且廉价的电流传感器，如CT线圈、罗氏线圈，测量频率范围不包括直流，而测量范围包括直流的高精度电流传感器（例如光电流互感器）又较为昂贵；2）待测量电流幅值跨度大，所需电流传感器需精确测量小至1A的不平衡电流，大至几kA的单极大地回路运行的入地电流，需要电流传感器量程范围至少横跨4个数量级；3）电流传感器寿命短，直流接地极的设计使用寿命通常是30年，现有传感器使用寿命罕有十年以上的，对接地极电流监测系统的频繁维护会带来大量额外运营成本；4）考虑到直流系统单极大地回路运行时的巨大入地电流，接地极系统通常远离变电站等控制中心（10km以上），当前已投入使用的CAN总线监测系统布线复杂，且长距离布线费用昂贵，故障率高，使用无线通讯，而超远距离无线通讯是一大难题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种直流接地系统电流监测装置。

本实用新型是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种直流接地系统电流监测装置，包括巨磁电阻传感器、信号处理电路以及屏蔽绝缘保护盒；在所述屏蔽绝缘保护盒上开设有供直流接地系统导线穿过的通孔，所述巨磁电阻传感器和信号处理电路相连接，且固定在屏蔽绝缘保护盒内；所述巨磁电阻传感器的灵敏轴方向沿直流接地系统导线的切向方向，使灵敏轴方向的磁场正比于直流接地系统导线中的电流幅值；

所述巨磁电阻传感器包括微压电桥、巨磁敏感元件、绝缘基底以及位于绝缘基底上的垫片，所述微压电桥包括基座、桥身和压电片，所述基座包括第一基座和第二基座，并通过垫片固定在绝缘基底的两端，所述桥身连接于第一基座和第二基座之间，所述压电片设置于桥身上并位于第一基座和第二基座之间；所述巨磁敏感元件设置在桥身的下方并沿桥身的中线呈对称状布置，所述巨磁敏感元件包括通过金属电极串联连接的巨磁阻抗感测单元和巨磁电阻感测单元，所述巨磁阻抗感测单元的另一端具有第一电极作为整个巨磁电阻传感器的输入或输出电极，所述巨磁电阻感测单元的另一端具有第二电极作为整个巨磁电阻传感器的输出或输入电极。

进一步的，所述压电片采用压电陶瓷薄片，形状为长方形，所述压电片的宽度与所述桥身的宽度一致，所述压电片两端距基座留有间隔，且距基座的距离相等。

进一步的，所述桥身的厚度为所述基座厚度的一半。