專利名稱：直流系統(tǒng)絕緣故障在線監(jiān)測報警及故障點定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對直流系統(tǒng)正負(fù)電極對地絕緣電阻故障進行監(jiān)測報警及確定位置的裝置。
目前，電力系統(tǒng)使用的“直流絕緣監(jiān)察裝置”有三種型號ZYJ-I型、ZJJ-1A型、JJJ-1型，它們的結(jié)構(gòu)原理相同，均以直流電橋平衡原理設(shè)計，因此不可避免地存在以下不足1、監(jiān)測靈敏度低，當(dāng)正負(fù)電極對地絕緣電阻R+、R-同時等量降低時，不能發(fā)出報警信號；2、不能直接進行正負(fù)電極對地絕緣電阻R+、R-的阻值測量；3、不能在線檢測絕緣故障點，故障點的查找只能通過瞬間斷開部分直流負(fù)荷、逐步縮小查找范圍的方法來確定，從而致使電力系統(tǒng)的安全受到威脅。
“JDD5131型直流系統(tǒng)接地自動檢測儀”是近年來出現(xiàn)的一種監(jiān)測裝置，其結(jié)構(gòu)特點是在各直流負(fù)荷支路安裝電流互感器，用巡檢方式檢測信號源向各支路提供的電流來確定直流負(fù)荷支路是否存在絕緣故障。此種檢測儀雖然能夠?qū)崿F(xiàn)正負(fù)電極對地絕緣電阻R+、R-同時等量降低的故障報警，但不能對直流負(fù)荷支路主母線對地絕緣故障進行監(jiān)測，不能對絕緣電阻值進行測量，不能在線檢測絕緣故障點，且監(jiān)測靈敏度隨被監(jiān)測的絕緣電阻R+、R-差值的增大而急劇下降，體積大、價格高。
“WDX微機直流系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)測及接地點定位裝置”近年來出現(xiàn)的又一種監(jiān)測裝置，由主機和輔機組成，主機的功能是故障在線監(jiān)測和報警，輔機的功能與主機相配合確定故障點的位置，其結(jié)構(gòu)特點是設(shè)置了兩個不同頻率的交流信號源，上述交流信號源產(chǎn)生的兩個交流信號同時注入被監(jiān)測直流系統(tǒng)的正負(fù)母線，主機和輔機中各設(shè)置了一套微機，利用微機對兩個交流信號的頻率，幅值的比值進行計算，比較從而實現(xiàn)監(jiān)測報警和確定故障點位置。此種裝置雖然既能在線監(jiān)測報警又能在線測絕緣故障點，且監(jiān)測靈敏度高，但技術(shù)復(fù)雜、價格昂貴、體積大，不便于現(xiàn)場使用。
本實用新型的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、便于攜帶的直流系統(tǒng)故障在線監(jiān)測報警及故障點定位裝置，此種裝置不僅能對直流供電系統(tǒng)發(fā)生的絕緣電阻降低故障和直流系統(tǒng)母線電壓異常升高或降低故障準(zhǔn)確、可靠報警，直接指示出直流系統(tǒng)正負(fù)電極對地絕緣電阻值，而且能在不斷開任何直流負(fù)荷的情況下在線測定絕緣故障點。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的將該裝置設(shè)計成結(jié)構(gòu)相互分立的監(jiān)測報警儀和故障點定位儀。監(jiān)測報警儀具有絕緣電阻故障報警、絕緣電阻在線測量、母線電壓異常報警三種功能，其結(jié)構(gòu)包括外殼、電源穩(wěn)壓器、絕緣電阻值指示表、安裝在外殼內(nèi)的電路板。電路板上裝焊有信號發(fā)生器G1、故障信號檢測器I、報警器、母線電壓監(jiān)視器和延時器。故障信號檢測器I的輸入端接信號發(fā)生器G1的輸出端，其輸出端分別接直流系統(tǒng)正負(fù)母線及絕緣電阻值指示表和報警器，工作時信號發(fā)生器G1產(chǎn)生的信號注入到直流系統(tǒng)正負(fù)母線上，故障信號檢測器I將線路上流過絕緣電阻的電流進行檢測、計算得到絕緣電阻值，若此值小于所設(shè)定的額定值即意味著絕緣電阻發(fā)生故障，從而輸出檢測信號至報警器報警。母線電壓監(jiān)視器的輸入端分別接直流系統(tǒng)的正、負(fù)母線，母線電壓出現(xiàn)異常時即輸出檢測信號經(jīng)延時器至報警器報警。故障點定位儀與監(jiān)測報警儀相配合可實現(xiàn)絕緣故障點在線檢測，其結(jié)構(gòu)包括盒體、故障信號指示器、盒體內(nèi)安裝的直流電源和電路板。電路板上裝焊有信號發(fā)生器G2、移相器、零相位判別器、繼電器和故障信號檢測器II。信號發(fā)生器G2與信號發(fā)生器G1產(chǎn)生的信號頻率相同，G2的輸出端接移相器的輸入端；移相器的輸出端接零相位判別器和故障信號檢測器II，故障信號檢測器II的輸出端接故障信號指示器。故障點定位儀要實現(xiàn)絕緣故障點在線檢測必須使其信號發(fā)生器G2產(chǎn)生的信號與信號發(fā)生器G1產(chǎn)生的信號同相位，因此在工作前必須校核和調(diào)整G2所產(chǎn)生的信號的相位，體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上，則是設(shè)置導(dǎo)線L1L2和相應(yīng)的插座、插頭，使監(jiān)測報警儀的故障信號檢測器I與故障點定位儀的零相位判別器形成便于拆卸或連接。校核相位時，用導(dǎo)線L1L2連接監(jiān)測報警儀與故障點定位儀，并通過移相器調(diào)整，使兩信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號同相位；校核完畢后，去掉導(dǎo)線L1L2，故障點定位儀則可方便地帶到現(xiàn)場檢測。工作時，故障信號檢測器II將現(xiàn)場接收到的信號和G2產(chǎn)生的信號進行運算后即可在故障信號指示器上顯示出被測功率p，從而同接地檢測出流過故障支路的有功電流Ik，依靠其確定絕緣故障點。
為了更好地實現(xiàn)發(fā)明目的，故障信號檢測器I和故障信號檢測器II最好采用以下結(jié)構(gòu)1、故障信號檢測器I由電流轉(zhuǎn)換器CT1和CT2、隔直電容C1C2C3C4、限流電阻R1R2、基準(zhǔn)變壓器B1B2及兩個結(jié)構(gòu)相同的線性整流器、鑒相器、除法器和絕緣電阻報警值整定器組成。故障信號檢測器I需接收的信號經(jīng)電流轉(zhuǎn)換器CT1和CT2的一次線圈W1、隔直電容C1C2、限流電阻R1R2注入到直流系統(tǒng)的正負(fù)母線上；基準(zhǔn)變壓器B1B2的輸出端4分別接鑒相器I和鑒相器II的輸入端，它們的輸入端1分別經(jīng)隔直電容C3和C4接于隔直電容C2與限流電阻R2、隔直電容C1和限流電阻R1的連接點上，它們的輸入端2和輸出端3接地；電流轉(zhuǎn)換器CT1和CT2的二次線圈W2的兩端分別接鑒相器I和鑒相器II的輸入端，鑒相器I和II的輸出端分別接絕緣電阻報警值整定器(+)和(-)的輸入端，絕緣電阻報警值整定器(+)和(-)的輸出端接報警器；線性整流器I和線性整流器II的輸入端分別接基準(zhǔn)變壓器B1B2的輸入端1，它們的輸出端分別接除法器I和II的輸入端，除法器I和II的輸出端接絕緣電阻值指示表。
2、故障信號檢測器II由電流轉(zhuǎn)換器CT3、放大器、帶通濾波器、乘法器、倍頻濾波器組成。電流轉(zhuǎn)換器CT3的二次線圈W2的兩端接放大器的輸入端，放大器、帶通濾波器、乘法器、倍頻濾波器依次相連；倍頻濾波器的輸出端接故障信號指示器，乘法器的輸入端接移相器的輸出端。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖給出。
圖1是本實用新型所提供的直流系統(tǒng)絕緣故障在線監(jiān)測報警及故障點定位裝置的電路方框圖；圖2是直流系統(tǒng)絕緣故障在線監(jiān)測報警及故障點定位裝置中的故障信號檢測器I和故障信號檢測器II的一種電路方框圖，該圖還表示出故障信號檢測器I和II與其它電路的聯(lián)接關(guān)系；圖3是故障信號檢測器I的一種電原理圖；圖4是母線電壓監(jiān)視器和延時器的一種電原理圖；圖5是信號發(fā)生器G1和G2的一種電原理圖；圖6是移相器、零相位判別器、故障信號檢測器II和故障信號指示器的一種電原理圖；圖7是報警器的一種電原理圖。
以下結(jié)合
本實用新型的一種具體結(jié)構(gòu)。
實施例本實施例的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，由結(jié)構(gòu)相互分立的監(jiān)測報警儀和故障點定位儀組成，它們之間通過導(dǎo)線L1、L2實現(xiàn)便于拆卸式連接。監(jiān)測報警儀包括外殼、電源穩(wěn)壓器、絕緣電阻值指示表和安裝在外殼內(nèi)的電路板，電路板上焊裝有信號發(fā)生器G1、故障信號檢測器I、報警器、母線電壓監(jiān)視器和延時器。故障點定位儀包括盒體、故障信號指示器、盒體內(nèi)安裝的直流電源和電路板，電路板上焊裝有信號發(fā)生器G2、移相器、零相位判別器、繼電器和故障信號檢測器II。
故障信號檢測器I和II的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。故障信號檢測器I由電流轉(zhuǎn)換器CT1和CT2、隔直電容C1C2C3C4、限流電阻R1R2、基準(zhǔn)變壓器B1B2及兩個結(jié)構(gòu)相同的線性整流器、鑒相器、除法器和絕緣電阻報警值整定器組成。故障信號檢測器II由電流轉(zhuǎn)換器CT2X、放大器、帶通濾波器、乘法器、倍頻濾波器組成。
信號發(fā)生器G1、G2的具體結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括文氏正弦波電路和自動穩(wěn)幅電路，文氏正弦波電路由集成運算放大器IC9(型號為μA741)及其外圍電阻R34R35、電位器RW2、電容C12C13組成，自動穩(wěn)幅電路由場效應(yīng)管BG3、電阻R31R32R33、電容C11C22和二極管D8組成。同時調(diào)節(jié)R35、R36的阻值，可改變輸出頻率，調(diào)節(jié)RW2可改變輸出幅度。
鑒相器的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括能夠分離出信號發(fā)生器G1所輸出電流中的有功電流的平衡式鑒相電路和數(shù)據(jù)放大器IC1(型號為ZF605)及其外圍電阻R7R8、電位器RW1。平衡式鑒相電路由電阻R3R4R5R6、二極管D1D2、電容C5C6組成，R3＝R4，R5＝R6，C5＝C6，D1與D2特性一致，R3與R4、R5與R6、C5與C6串聯(lián)后均并聯(lián)在數(shù)據(jù)放大器IC1的兩個輸入端，D1與D2分別聯(lián)接在數(shù)據(jù)放大器IC1的兩個輸入端、并位于R3與R5、R4與R6之同。平衡式鑒相電路的基準(zhǔn)電壓VA-d由基準(zhǔn)變壓器B1耦合獲得，輸出端差動電壓VMN經(jīng)數(shù)據(jù)放大器IC1放大、并把雙端輸入變?yōu)閱味溯敵觥?br> 除法器的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，由集成模擬乘法器KM(型號為MC1595)、集成運算放大器IC3(型號為μA741)及其外圍電阻R9R10R11組成。設(shè)計制作時取R9＝R10，R9R10串聯(lián)在集成模擬乘法器KM的輸出端，集成運算放大器IC3的負(fù)輸入端連接在R9、R10之間，R11的一端接地，另一端與集成運算放大器IC3的正輸入端相聯(lián)，集成運算放大器IC3的輸出端接集成模擬乘法器KM的輸入端。
線性整流器的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，由集成運算放大器IC2(型號為μA741)和電阻R54R55、電容C7C7′、二極管D3D4組成。
絕緣電阻報警值整定器的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，由集成運算放大器IC4(型號μA741)和電阻R12、可變電阻R13組成。
母線電壓監(jiān)視器和延時器的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。母線電壓監(jiān)視器包括母線電壓異常升高判別電路和異常降低判別電路。母線電壓異常升高判別電路由集成運算放大器IC5(型號為LM339)和電阻R15R16R17R18R19組成；母線電壓異常降低判別電路由集成運算放大器IC6(型號為μA741)和電阻R23R24R25R26R27組成。延時器同樣包括兩套電路，一套由集成運算放大器IC7(型號為μA741)、電阻R20R21R22、電容C9、光電耦合器BG1、繼電器1J和2極管D6組成，一套由集成運算放大器IC8(型號為μA741)、電阻R28R29R30、電容C10、光電耦合器BG2、繼電器2J和二極管D7組成。
報警器的集成結(jié)構(gòu)如圖7所示，包括集成運算放大器IC16(型號為μA741)、電阻R55R56R57R58R59、電容C21組成的對稱方波信號發(fā)生電路，壓電蜂鳴器FM和發(fā)光二極管D11D12D13D14。
移相器的具體結(jié)構(gòu)如圖6所示，由集成運算放大器IC10(型號為μA741)和電阻R37R38、電位器RW3和電容C14組成。
零相位判別器的具體結(jié)構(gòu)如圖6所示，由集成電路IC11(型號為FXOP-09)、電阻R39R40R41R42R43R44R45R46、電容C15C16C17、二極管D9D10、穩(wěn)壓二極管DW2、開關(guān)晶體三極管BG4、發(fā)光二極管D15組成。
放大器的具體結(jié)構(gòu)如圖6所示，由集成運算放大器IC12(型號為μA741)和電阻R47R48R49R50、電容C23組成。
帶通濾波器的具體結(jié)構(gòu)如圖6所示，由集成運算放大器IC13(型號為μA741)、電阻R50R51R52R53、電容C18C19組成。
乘法器的具體結(jié)構(gòu)如圖6所示，其集成模擬乘法器KM的型號為MC1595型。
倍頻濾波器的具體結(jié)構(gòu)如圖6所示，由電阻R54、電容C20組成。
本實用新型具有以下優(yōu)點1、功能齊全、能實現(xiàn)絕緣電阻故障及母線電壓異常報警、能實現(xiàn)絕緣電阻在線測量、能實現(xiàn)絕緣電阻故障點在線檢測。
2、結(jié)構(gòu)簡單，僅對直流系統(tǒng)正負(fù)母線注入一個信號，且不用微型計算機。
3、該裝置由結(jié)構(gòu)分立的監(jiān)測報警儀和故障點定位儀組成，且它們之間為便于拆卸式連接，便于現(xiàn)場檢測故障點。
4、電路結(jié)構(gòu)工作可靠，對接地故障點的檢測準(zhǔn)確率可達100％。
5、體積小、重量輕，監(jiān)測報警儀可達到300×200×140立方毫米、4公斤，故障點定位儀可達到200×70×40立方毫米、1公斤，便于攜帶。
6、成本低，僅為同類裝置的50％。
權(quán)利要求1.一種直流系統(tǒng)絕緣故障在線監(jiān)測報警及故障點定位裝置，由結(jié)構(gòu)相互分立的監(jiān)測報警儀和故障點定位儀組成，其特征在于①監(jiān)測報警儀包括外殼、電源穩(wěn)壓器、絕緣電阻值指示表、安裝在外殼內(nèi)的電路板，電路板上裝焊有信號發(fā)生器G1、故障信號檢測器I、報警器、母線電壓監(jiān)視器和延時器，電源穩(wěn)壓器把220伏的交流電降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，向信號發(fā)生器G1、故障信號檢測器I、報警器、母線電壓監(jiān)視器和延時器提供工作電源，故障信號檢測器I的輸入端接信號發(fā)生器G1的輸出端，其輸出端分別接直流系統(tǒng)的正負(fù)母線及絕緣電阻值指示表與報警器，母線電壓監(jiān)視器的輸入端分別接直流系統(tǒng)的正負(fù)母線，其輸出的檢測信號經(jīng)延時器至報警器，②故障點定位儀包括盒體、故障信號指示器、盒體內(nèi)安裝的直流電源和電路板，電路板上裝焊有信號發(fā)生器G2、移相器、零相位判別器、繼電器和故障信號檢測器II，信號發(fā)生器G2與信號發(fā)生器G1產(chǎn)生的信號同頻率，其輸出端接移相器的輸入端，移相器的輸出端接零相位判別器和故障信號檢測器II，故障信號檢測器II的輸出端接故障信號指示器，③監(jiān)測報警儀的故障信號檢測器I與故障點定位儀的零相位判別器通過導(dǎo)線L1和L2連接，其連接方式為便于拆卸式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流系統(tǒng)絕緣故障在線監(jiān)測報警及故障點定位裝置，其特征在于①故障信號檢測器I由電流轉(zhuǎn)換器CT1和CT2、隔直電容C1C2C3C4、限流電阻R1R2、基準(zhǔn)變壓器B1和B2及兩個結(jié)構(gòu)相同的線性整流器、鑒相器、除法器和絕緣電阻報警值整定器組成，故障信號檢測器I需接收的信號經(jīng)電流轉(zhuǎn)換器CT1和CT2的一次線圈W1、隔直電容C1和C2、限流電阻R1和R2注入到直流系統(tǒng)的正負(fù)母線上，基準(zhǔn)變壓器B1和B2的輸出端4分別接鑒相器I和鑒相器II的輸入端，它們的輸入端1分別經(jīng)隔直電容C3和C4接于隔直電容C2與限流電阻R2、隔直電容C1和限流電阻R1的連接點上，它們的輸入端2和輸出端3接地，電流轉(zhuǎn)換器CT1和CT2的二次線圈W2的兩端分別接鑒相器I和鑒相器II的輸入端，鑒相器I和鑒相器II的輸出端分別接絕緣電阻報警值整定器(+)和(-)的輸入端，絕緣電阻報警值整定器(+)和(-)的輸出端接報警器，線性整流器I和線性整流器II的輸入端分別接基準(zhǔn)變壓器B1B2的輸入端1，它們的輸出端分別接除法器I和II的輸入端，除法器I和II的輸出端接絕緣電阻值指示表，②故障信號檢測器II由電流轉(zhuǎn)換器CT3、放大器、帶通濾波器、乘法器、倍頻濾波器組成，電流轉(zhuǎn)換器CT3的二次線圈W2的兩端接放大器的輸入端，放大器、帶通濾波器、乘法器、倍頻濾波器依次相連，倍頻濾波器的輸出端接故障信號指示器，乘法器的輸入端接移相器的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流系統(tǒng)絕緣故障在線監(jiān)測報警及故障點定位裝置，其特征在于①鑒相器包括平衡式鑒相電路和數(shù)據(jù)放大器IC1及其外圍電阻R7R8、電位器RW1，平衡式鑒相電路由電阻R3R4R5R6、二極管D1D2、電容C5C6組成，R3＝R4、R5＝R6、C5＝C6、D1與D2特性一致，R3與R4、R5與R′6、C5與C6串聯(lián)后均并聯(lián)在數(shù)據(jù)放大器IC1的兩個輸入端，D1與D2分別聯(lián)接在數(shù)據(jù)放大器的IC1的兩個輸入端，并位于R3與R5、R4與R6之間，平衡式鑒相電路的基準(zhǔn)電壓VA-d由基準(zhǔn)變壓器B1耦合獲得，輸出端差動電壓VMN經(jīng)數(shù)據(jù)放大器IC1放大、并把雙端輸入變?yōu)閱味溯敵?，②除法器由集成模擬乘法器KM、集成運算放大器IC3及其外圍電阻R9R10R11組成，設(shè)計制作時取R9＝R10，R9R10串聯(lián)在集成模擬乘法器KM的輸出端，集成運算放大器IC3的負(fù)輸入端連接在R9、R10之間，R11的一端接地，另一端與集成運算放大器IC2的正輸入端相聯(lián)，集成運算放大器IC3的輸出端接集成模擬乘法器KM的輸入端，③信號發(fā)生器G1、G2均包括文氏正弦波電路和自動穩(wěn)幅電路，文氏正弦波電路由集成運算放大器IC9及其外圍電阻R34R35、電位器RW2、電容C12C13組成，自動穩(wěn)幅電路由場效應(yīng)管BG3、電阻R31R32R33、電容C11和C22和二極管D8組成，④乘法器為MC1595型集成模擬乘法器。
專利摘要一種直流系統(tǒng)絕緣故障在線監(jiān)測報警及故障點定位裝置，由結(jié)構(gòu)相互分立的監(jiān)測報警儀和故障點定位儀組成。監(jiān)測報警儀包括信號發(fā)生器G
文檔編號G01R31/08GK2228236SQ94248719
公開日1996年5月29日 申請日期1994年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月31日
發(fā)明者戴祖明 申請人:戴祖明