直流系統(tǒng)中的各類絕緣故障直流互竄故障交流竄電故障檢測(cè)

1、GDF-3000A 直流接地故障查找儀一、概述直流系統(tǒng)絕緣故障、 直流互竄故障及交流竄電故障是一種易發(fā)生且對(duì) 電力系統(tǒng)危害性較大的故障，危害電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。為了能夠更好的幫助現(xiàn)場維護(hù)人員快速準(zhǔn)確地找出直流故障， 我公司 通過多年努力，總結(jié)大量現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出了直流故障查找儀。直流接地查找儀采用高精度電流鉗表， 利用故障回路中的直流電流差 值進(jìn)行故障查找與定位，將快速 FFT 變換技術(shù)引入到直流故障查找設(shè)備 中，可以檢測(cè)出各電壓等級(jí)（ 24V ，48V ， 110V ， 220V ）直流系統(tǒng)中的 各類絕緣故障、直流互竄故障、交流竄電故障。隨著電力系統(tǒng)對(duì)安全運(yùn)行的要求越來越高， 電力系統(tǒng)中對(duì)各類

2、直流故 障查找的要求也將越來越高， 因此，高精度、 絕緣趨勢(shì)分析將成為電力系 統(tǒng)對(duì)新一代直流接地查找儀的基本要求?；谥绷麟娏鞑钪禉z測(cè)原理的新型直流接地查找儀引入快速 FFT 變 換技術(shù)，通過對(duì)檢測(cè)量幅頻特性的詳細(xì)分析平衡了直流接地故障查找安全 性與靈敏度方面的矛盾， 將直流接地故障技術(shù)推向了一個(gè)新的高度， 具有 廣泛的應(yīng)用前景。、裝置結(jié)構(gòu)及原理 ：2.1 裝置組成直流接地查找儀由系統(tǒng)分析儀、 支路探測(cè)儀、 采集器三部分組成， 如下圖示：2 2 裝置原理2.2.1 絕緣故障查找原理系統(tǒng)分析儀與被測(cè)直流母線相連， 采用乒乓原理計(jì)算被測(cè)直流系統(tǒng)的 平衡橋電阻及對(duì)地絕緣電阻， 如果被測(cè)直流系統(tǒng)存在絕

3、緣故障， 系統(tǒng)分析 儀則向直流系統(tǒng)投入設(shè)定好頻率和幅值的檢測(cè)橋， 探測(cè)儀通過對(duì)各支路中電流信號(hào)的檢測(cè)來實(shí)現(xiàn)接地故障點(diǎn)的定位，檢測(cè)原理如下圖示：圖中饋線 1 為正常饋線， 饋線 n 為存在負(fù)對(duì)地絕緣故障的饋線， Rx為 絕緣故障阻值， R 為系統(tǒng)平衡電橋。分析儀檢測(cè)到絕緣故障后向直流系統(tǒng)投入檢測(cè)橋， 該檢測(cè)橋以圖示中 的 E 、F 表示，該檢測(cè)橋的投入使直流系統(tǒng)對(duì)地電壓產(chǎn)生一個(gè)已知頻率的 周期性變化量， 設(shè)該變化量的頻率為 f 、使直流系統(tǒng)產(chǎn)生的對(duì)地電壓變化I 5 V幅值為 V ，則流過 Rx上的電流變化幅值為Rx ，變化頻率與檢測(cè)橋投入頻率 f 相同。探測(cè)儀分別在 A，B，C 處進(jìn)行檢測(cè)。在

4、A 處檢測(cè)不到該變化電流信 號(hào)，說明饋線 1 沒有絕緣故障，在 B 處可以檢測(cè)到該變化電流信號(hào)，說 明饋線 n 存在絕緣故障，而在 C 處檢測(cè)不到該變化電流信號(hào)，從而可以確定絕緣故障點(diǎn)處于 B、 C 之間2.2.2 直流互竄查找原理 系統(tǒng)分析儀與被測(cè)兩段直流母線相連，向其中一段母線切換檢測(cè)橋， 比較兩段母線電壓變化波形， 通過電壓變化關(guān)系判斷系統(tǒng)是否存在環(huán)網(wǎng)故 障或絕緣故障， 如果存在環(huán)網(wǎng)故障或絕緣故障， 則持續(xù)啟動(dòng)檢測(cè)橋， 以供 支路探測(cè)儀實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)的定位。當(dāng)兩段支路存在環(huán)網(wǎng)故障時(shí)， 可使用探測(cè)儀和采集器對(duì)可能存在環(huán)網(wǎng) 故障的支路進(jìn)行逐一檢測(cè)， 根據(jù)探測(cè)儀顯示波形和方向最終實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障

5、點(diǎn)的查找。直流互竄檢測(cè)原理圖如下：2.2.3 交流竄電查找原理系統(tǒng)分析儀與被測(cè)直流母線相連， 分析儀實(shí)時(shí)檢測(cè)直流系統(tǒng)中的交流 電壓分量， 如果檢測(cè)到直流系統(tǒng)中的交流電壓分量超過整定值， 則判斷直 流系統(tǒng)中存在交流竄電故障。交流竄電故障點(diǎn)的查找過程與絕緣故障點(diǎn)的查找過程一樣。三、功能特點(diǎn)3.1 主要功能介紹（1）系統(tǒng)對(duì)地電壓測(cè)量功能，儀器可測(cè)量系統(tǒng)正對(duì)地電壓，負(fù)對(duì)地電 壓，系統(tǒng)電壓，可實(shí)現(xiàn) 0 300V 的電壓監(jiān)測(cè)圍；（2）系統(tǒng)絕緣阻抗測(cè)量功能，儀器可測(cè)量系統(tǒng)正對(duì)地絕緣阻抗，負(fù)對(duì) 地絕緣阻抗，平衡橋大小檢測(cè)，測(cè)量圍0999.9K ；（3）交流竄電檢測(cè)功能，儀器可判斷直流系統(tǒng)中的交流竄電故障，并

6、可測(cè)量直流系統(tǒng)中竄入的交流電壓值，交流電壓測(cè)量圍為0280V ；（ 4）系統(tǒng)分布電容測(cè)量功能， 儀器可測(cè)量系統(tǒng)的分布電容并實(shí)時(shí)顯示；（5）環(huán)網(wǎng)檢測(cè)及定位功能，儀器可以檢測(cè)兩段母線中存在的各種環(huán)網(wǎng) 故障，包括正極環(huán)、負(fù)極環(huán)、兩極環(huán)及異極環(huán)等，并可通過波形顯示及方 向顯示來實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)的定位；（6）裝置具有調(diào)幅、復(fù)位、電流波形選擇和工作模式選擇功能，可實(shí) 現(xiàn)高阻環(huán)網(wǎng)故障的查找定位。7）支路絕緣阻抗測(cè)量及絕緣故障定位功能，儀器測(cè)量每條支路對(duì)地絕緣阻抗大小，并可通過波形顯示及方向顯示實(shí)現(xiàn)絕緣故障點(diǎn)的定位； （8）故障電流頻譜分析功能，裝置通過快速 FFT 變換實(shí)現(xiàn)電流變化的 頻譜分析功能，有效提取被

7、測(cè)電流頻點(diǎn)的信號(hào)幅值，提高檢測(cè)精度；（9）電流表功能，裝置可做高精度電流表使用，電流測(cè)量分辨率可達(dá) 0.01mA;（ 10 ）波形曲線顯示及方向顯示功能，在使用探測(cè)儀對(duì)被測(cè)支路進(jìn)行 檢測(cè)時(shí)， 顯示屏?xí)圆ㄐ吻€形式顯示被測(cè)支路電流變化情況， 方便使用 者快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的查找 ,有環(huán)網(wǎng)故障及接地故障時(shí)顯示故障點(diǎn)方 向。32 設(shè)備特點(diǎn)（1）高可靠性的設(shè)計(jì)裝置采用進(jìn)口 32 位微控制器做主系統(tǒng)，硬件設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵照電力及電磁兼 容相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，部采用多處冗余方式保證裝置與被測(cè)設(shè)備的可靠性。（2）精密選材裝置采用高精度采集器作為信號(hào)采集單元， 電壓采樣采用高精度的進(jìn)口模 數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，電壓與阻抗的測(cè)量

8、準(zhǔn)確；（3）人性化的人機(jī)交互界面“分析儀 ”與“探測(cè)儀 ”均采用 TFT 液晶顯示屏供用戶查看信息；操作簡單快捷， 在實(shí)現(xiàn)對(duì)不同支路的檢測(cè)時(shí)， 只需要按一次啟動(dòng)鍵即可完 成；測(cè)試結(jié)果顯示直觀明了，測(cè)試結(jié)果可通過多種顯示形式呈現(xiàn)給用戶，包括接地與否，波形曲線，絕緣等級(jí)，絕緣阻抗，漏電流大小，方向信息（4）智能化的檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)“分析儀 ”可以自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)電壓等級(jí)；“分析儀 ”可判斷環(huán)網(wǎng)故障類別；“探測(cè)儀 ”與“分析儀 ”信息同步一次之后，不受檢測(cè)距離的影響；“探測(cè)儀 ”在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，采集器既可鉗單根電源線，也可鉗多根電源線， 提高檢測(cè)效率；“探測(cè)儀 ”檢測(cè)完成之后，如被測(cè)支路有環(huán)網(wǎng)或絕緣故障，會(huì)判

9、斷出故障點(diǎn) 相對(duì)測(cè)試點(diǎn)的方向信息。（5）完備的測(cè)試功能與處理故障能力“分析儀 ”與“探測(cè)儀 ”之間置了無線數(shù)傳模塊進(jìn)行通信， 測(cè)試功能與顯示 信息完備，可以處理直流系統(tǒng)中的各類環(huán)網(wǎng)及絕緣故障情況?！胺治鰞x ”具備“調(diào)幅”、“波形”、“模式”多種組合工作模式選擇功能，可適應(yīng) 各種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境。（6）高安全性裝置采用微安級(jí)的檢測(cè)信號(hào)配合高分辨率的直流檢測(cè)采集器實(shí)現(xiàn)故障檢 測(cè)及定位，對(duì)直流系統(tǒng)無任何影響。四、主要技術(shù)指標(biāo)41 分析儀主要技術(shù)指標(biāo)使用環(huán)境工作電源： DC40V-300V,環(huán)境溫度： -20 55相對(duì)濕度： 090% 直流電壓測(cè)量直流電壓測(cè)量圍 :0-300V直流電壓測(cè)量分辨率：0.1

10、V直流電壓測(cè)量精度： 0.2%交流電壓測(cè)量測(cè)量交流與直流竄電電壓： 0-280v交流電壓測(cè)量分辨率：0.1V交流電壓測(cè)量精度： 0.5%絕緣電阻測(cè)量絕緣電阻測(cè)量圍 :0-999.9K 絕緣電阻測(cè)量分辨率：0.1K絕緣電阻測(cè)量精度： 5%檢測(cè)橋幅值調(diào)節(jié)圍 ：0mA ， 0.25mA ，0.5mA ，1mA ，2mA檢測(cè)環(huán)網(wǎng)阻值圍： 50K 以系統(tǒng)分布電容測(cè)量系統(tǒng)分布電容測(cè)量圍： 0-999.9uF系統(tǒng)對(duì)地容抗測(cè)量： 01000k 檢測(cè)波形類型選擇 ：正弦波、方波工作模式 ：強(qiáng)制信號(hào)啟動(dòng)、自動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)顯示介質(zhì)及分辨率 ： TFT,320x24042 探測(cè)儀主要技術(shù)指標(biāo)絕緣電阻測(cè)量絕緣電阻測(cè)量圍 :

11、0-500K 絕緣電阻測(cè)量分辨率： 0.1K 絕緣電阻測(cè)量精度： 10%頻譜分析圍頻譜分析通道數(shù)量 :1頻譜分析頻段圍 :0.125-12.5Hz頻率分辨率 : 0.125Hz電流波形顯示周期： 8s ；可檢測(cè)饋線電流圍： 0 2A；電流測(cè)量圍： -100 +100mA ；電流測(cè)量分辨率： 0.01 mA顯示介質(zhì)及分辨率： TFT,320x2404 3 無線通信技術(shù)指標(biāo)速率： 2Mbps ，由于空中傳輸時(shí)間很短， 極大的降低了無線傳輸中的碰撞 現(xiàn)象多頻點(diǎn)： 125 頻點(diǎn)，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要超小型：置 2.4GHz 天線，體積小巧， 15x29mm低功耗： 當(dāng)工作在應(yīng)答模式通信時(shí)， 快速

12、的空中傳輸及啟動(dòng)時(shí)間， 極大的 降低了電流消耗。五、使用方法51 接線511 分析儀接線分析儀共配有兩段連接插頭，其中 I 段包括一條紅色連接線、一條黑 色連接線以及一條黃色連接線； II 段包括一條紅色連接線以及一條黑色連 接線。將配備的紅、黃、黑三條連接線插座一端按顏色標(biāo)記插入分析儀 I 段 插頭處；斷開電源開關(guān)，將紅、黃、黑三條連接線的另一端按如下述接入：將紅色連接線的紅夾連接到第 I 段母線的正極處；將黃色連接線的黃夾連接到第 I 段母線的地；將黑色連接線的黑夾連接到第 I 段母線的負(fù)極處；如果要檢測(cè)直流互竄， 需將配備的紅、 黑兩條線按下述接入裝置與系 統(tǒng)：將紅色連接線與黑色連接線插

13、座一端按顏色標(biāo)記插入分析儀 II 段插 頭處；將紅色連接線的紅夾連接到第 II 段母線的正極處；將黑色連接線的黑夾連接到第 II 段母線的負(fù)極處；如下圖示：不做直流互竄檢測(cè)時(shí)不接第 II 段母線的兩條連接線。512 探測(cè)儀與采集器連接將充滿電量的 4 節(jié) 5 號(hào)充電電池裝入探測(cè)儀的電池倉；將采集器航空插一端與探測(cè)儀插座相連接。5 1 3 上電檢查各部分接線無誤后， 開啟分析儀電源開關(guān)， 電源指示燈與液晶屏 均被點(diǎn)亮， 設(shè)備進(jìn)入工作狀態(tài)， 如果系統(tǒng)不存在接地， 則分析儀正常指示 燈亮，如果存在正接地則正接地指示燈亮， 如果存在負(fù)接地則負(fù)接地指示 燈亮。5 2 操作5 2 1 分析儀操作分析儀面板

14、上共有四個(gè)按鍵， 可對(duì)分析儀的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整， 按鍵 排列圖如下：調(diào)幅 ：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)幅值大小的調(diào)節(jié)， 電流信號(hào)幅值 可在 0mA,0.25mA,0.5mA,1mA,2mA 之間進(jìn)行循環(huán)設(shè)定，開機(jī)默認(rèn)為 1mA 。復(fù)位 ：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)程序重新初始化重新運(yùn)行。波形 ：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)電流波形的選擇， 電流波形可選擇為方波 或正弦波，當(dāng)設(shè)定為方波時(shí)分析儀狀態(tài)欄波形顯示為 “ ”，當(dāng)設(shè)定為 正弦波時(shí)分析儀狀態(tài)欄顯示為 “ ”，開機(jī)默認(rèn)為 “。”模式 ：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)分析儀工作模式的選擇， 分析儀工作模式 可選擇為自動(dòng)模式或強(qiáng)制模式， 當(dāng)設(shè)定為自動(dòng)模式時(shí)分析儀狀態(tài)欄模式顯

15、示為 “Auto，”當(dāng)設(shè)定為強(qiáng)制模式時(shí)分析儀狀態(tài)欄模式顯示Force”開機(jī)默認(rèn)為“Auto?！标P(guān)于強(qiáng)制模式與自動(dòng)模式的說明 ：當(dāng)分析儀式工作在自動(dòng)模式時(shí)， 只有檢測(cè)到第 I 段母線系統(tǒng)對(duì)地電壓發(fā)生一定偏差之后才啟動(dòng)檢測(cè)橋進(jìn)行 故障判斷， 當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常后會(huì)自動(dòng)停止檢測(cè)橋的投入； 當(dāng)分析儀工作在 強(qiáng)制模式時(shí)， 分析儀會(huì)主動(dòng)啟動(dòng)檢測(cè)橋進(jìn)行故障檢測(cè)， 檢測(cè)完成之后無論 是否存在接地或環(huán)網(wǎng)故障都將會(huì)向系統(tǒng)對(duì)地投入檢測(cè)橋。5 2 2 探測(cè)儀操作探測(cè)儀面板共設(shè)有三個(gè)按鍵， 分別為 “電源”功“能”測(cè)“試”，探測(cè)儀所有 的檢測(cè)功能均可通過這三個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)，探測(cè)儀兼容 D 型采集器和 A 型 采集器，使用時(shí)請(qǐng)

16、注意接入的采集器類型以及不同采集器類型對(duì)應(yīng)的分析 儀的 “ ”和“ ”波形狀態(tài)。電源：電源開關(guān)按鍵；功能：按功能鍵選擇所需要的測(cè)試功能項(xiàng)；測(cè)試：選擇需要的功能后按此鍵開始測(cè)試。5 3 顯示5 3 .1 分析儀顯示開機(jī)后分析儀進(jìn)入主界面顯示， 分析儀有一個(gè)顯示畫面， 顯示容如下：分析儀開機(jī)便會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)， 檢測(cè)完畢后分析儀主界面上顯示系 統(tǒng)當(dāng)前電壓、 系統(tǒng)正負(fù)對(duì)地電壓、 正負(fù)對(duì)地絕緣電阻大小、 系統(tǒng)分布電容 大小、交流竄電狀態(tài)及是否存在環(huán)網(wǎng)故障。如果分析儀檢測(cè)到系統(tǒng)存在正極或負(fù)極絕緣故障， 則對(duì)應(yīng)的“正接地” 或“負(fù)接地”故障指示燈閃爍。如果分析儀檢測(cè)到系統(tǒng)存在環(huán)網(wǎng)故障，則“正接地”與“負(fù)接

17、地”故 障指示燈同時(shí)閃爍。指示燈閃爍時(shí)表示分析儀正在向被測(cè)系統(tǒng)對(duì)地按設(shè)定的信號(hào)幅度和 頻率切換檢測(cè)橋，指示燈處于非閃爍狀態(tài)時(shí)則分析儀沒有切換檢測(cè)橋。開機(jī)后分析儀將主動(dòng)啟動(dòng)檢測(cè)橋?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)主界面狀態(tài)欄顯示了當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)：電流：該值大小表示分析儀工作在當(dāng)前檢測(cè)橋投入大小模式下,可通過“調(diào)幅”鍵進(jìn)行設(shè)定；頻率：系統(tǒng)默認(rèn)顯示 0.25HZ ；波形：顯示分析儀當(dāng)前投入檢測(cè)橋的波形類型，可通過“波形”鍵進(jìn) 行設(shè)定；模式：顯示分析儀當(dāng)前工作模式，可通過“模式”鍵進(jìn)行設(shè)定；53 .2 探測(cè)儀界面操作與顯示將充好電的 5 號(hào)充電電池裝入探測(cè)儀電池倉， 并將采集器與探測(cè)儀相 連后，開啟探測(cè)儀“電源”開關(guān)

18、，即進(jìn)入探測(cè)儀功能選擇界面：顯示接入采集器類型顯示波形形狀檢測(cè)橋投入頻率 通信狀態(tài)功能選擇畫面在該界面下， 用戶可以通過 “功能” 鍵在“故障定位波形分析” 、“故 障信號(hào)頻譜分析”、“直流漏電電流測(cè)試”三個(gè)功能之間切換。當(dāng)“” 符號(hào)位于該功能項(xiàng)前時(shí)表示該功能項(xiàng)處于激活狀態(tài)。狀態(tài)欄分別顯示了當(dāng)前接入采集器的類型， 分析儀投入檢測(cè)橋時(shí)形成 的波形狀態(tài)， 電壓幅值，檢測(cè)橋投入的頻率， 通信狀態(tài)， 電池電量等信息， 采集器類型有“ N”表示未接任何采集器，“ D ”表示接入的是 D 型采集 器，“ A”表示接入的是 A 型采集器；波形狀態(tài)顯示：“ ”表示當(dāng) 前分析儀投入檢測(cè)橋時(shí)形成的波形形態(tài)為方波，

19、 “ ”表示當(dāng)前分析儀 投入檢測(cè)橋時(shí)形成的波形形態(tài)為正弦波。選定好功能項(xiàng)，將探測(cè)儀采集器鉗入被測(cè)支路，按下“測(cè)試”鍵即可 按選定的功能對(duì)被測(cè)支路進(jìn)行檢測(cè)。注意：當(dāng)使用 A 型采集器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)分析儀波形狀態(tài)必須調(diào)節(jié)為“ ”，使用 D 型采集器極進(jìn)行檢測(cè)時(shí)， 必須調(diào)節(jié)波形狀態(tài)為 “ ”故障定位畫面如下：故障定位畫面該畫面顯示了被測(cè)回路的電流波形圖、 絕緣阻抗大小、 故障點(diǎn)方向等 信息。上圖中左圖為接 A 型采集器時(shí)對(duì)故障支路進(jìn)行檢測(cè)的顯示界面， 右圖為接 D 型采集器對(duì)故障支路檢測(cè)的顯示界面。對(duì)于存在故障支路的檢測(cè)，從圖中可以看出探測(cè)儀檢測(cè)到了與分析 儀所發(fā)同頻率信號(hào)和投入檢測(cè)橋同頻率的電流信息， 并以波形的形式顯示 出來，檢測(cè)完成之后并指出故障點(diǎn)的方向。故障點(diǎn)方向顯示為“同向”或 “反向”，該方向是相對(duì)于檢測(cè)點(diǎn)的采集器標(biāo)識(shí)方向而言。如果同向，表 示故障點(diǎn)方向和采集器標(biāo)識(shí)的方向一樣；反之，相反。對(duì)于純電阻回路， 同步點(diǎn)箭頭， 指示在電流波形的波峰或者波谷位置； 對(duì)于有分布電容的回 路，指示在電流波形的波峰和波谷之間。故障電流頻譜分析畫面如下：故障電流頻譜分析由兩幅畫面組成，上圖中左圖為故障電流頻譜原始電流波形圖，右圖為經(jīng) FFT 變換后的頻譜圖該功能先將原始電流信號(hào)以波形顯示出來， 然后進(jìn)行快速 FFT 變換， 再將該故障電流的頻譜圖顯示出來， 并計(jì)算出最大電流幅值的頻