发电厂直流系统接地故障检测方法

黄朝捍，魏彩霞

（横县江南发电有限公司）

摘要：主要论述了直流接地故障的产生原因，并且从装置设备的检测着手对直流系统接地系统进行检测，找出故障的原因，并且提出

了解决故障的方法，希望可以为发电厂直流系统接地故障提供一点意见。关键词：发电厂；直流系统；接地故障；意见

引言

随着技术的进步和经济的发展，发电厂中的直流系统也变得越来越先进，但是其安全性是关乎整个机组正常运行的重要问题，所以对于发电厂中直流系统的接地故障必须及时的解决，避免故障影响到整个机组的安全，乃至整个电网系统的安全运行。

1直流系统的作用

直流系统的主要作用是为发电厂和变电站中的自动装置、控制信号装置、继电保护装置、信号装置、远动通信装置等提供可利用的直流电源，并且还为事故提供照明和操作的电源。直

流电源主要是由蓄电池组、

直流屏、充电设备等组成的装置。直流系统是否安全是关系到发电厂和变电站安全性的重要装置。

2检测方法

2.1传统的平衡电桥法

传统的平衡电桥法是早期使用的一种检测直流系统接地故障的方法，其工作过程是利用平衡电桥来检测直流电源接地

的正负母线的接地绝缘情况。如果直流系统接地情况正常，

那么直流电源流过继电器的时候会产生很小的电流，继电器无法进行运作；如果出现一点接地的情况，那么直流电源流过继电器的时候会产生很大的电流，继电器会开始运作，发生光信号或者声信号。然后现场的工作人员就可以根据信号按照先室外后室内和先信号后操作的原则来对直流系统的接地故障进行寻找拉路，分段进行处理的方法来处理。这种检测方法是比较简单的一种，因此以前得到了广泛的推广和使用。但是这种方法有以下的一些缺点：①如果直流电源的正负母线的绝缘电阻都共同下降，那么这种传统的平衡电桥检测法就检测不到故障

的所在；②如果是在下雨天进行故障的检测，

那么可能会产生两点或者多点接地的情况，多点接地的情况下不但绝缘的效果很好，并且很难检测到故障的所在；③如果故障发生在直流系统的构成部分，如：蓄电池组、母线。充电设备等上面，那么使用拉路的方法就无法检测到故障的所在；④这种传统的平衡电桥的检测方法可以有效的判断出整个线路的绝缘情况，但是无法准确判断出哪一个支路出现故障。所以如果使用这种方法来检测故障的所在，就会逐一的断开各个支路进行分别判断，工作

量就比较大，比较繁琐。

基于这些问题，传统的平衡电桥检测法可能适用在一些小的电站，并且之路不多，自动装置等比较简单的电站，对于一些比较大的电站就只能达到一个预警的作用，不能准确的检测出故障，只能配合其他方法来检测。

2.2交流法

交流法检测直流系统接地故障的情况可以分为以下两种：

低频信号注入法、变频信号注入法。

2.2.1低频信号注入法

低频信号注入法有两种检测方法：①指利用钳形的电流探

头来检测故障；②利用在直流系统中安装传感器的方式来检测故障。图1是低频信号注入法的检测原理图：

如果利用平衡电桥法检测到直流系统接地存在故障，那么

就可以利用隔直电容向直流系统的正负母线流入相同低频的信号，然后利用钳形电源探头根据低频电流的流向对每一个支路进行故障检测，从而判断出接地支路，并根据接地点的前后的低频电流差异来判断出故障地点。也可以在各个负载的支路引出线的上面套上电流互感器，在电流互感器的两边可以得出支路上的电流和电阻的值，然后利用提取的电流阻性成分，来计算出支路上的对地的电阻值。这种检测方法可以有效的检测出每一个支路上的对地电阻值，并且判断的准确性较高，是取代传统的平衡电桥法的一种高效的检测方法。但是这种检测方法也有一定的缺点：①利用该方法进行检测的准确定会因为不同的电容大小而受到影响，电容较大的直流系统其阻性电流差不多全都被隐埋在容性的电流中，不能准确的提取出电流阻性成分；②利用该方法进行检测时必须向直流系统中注入交流信号，可能会影响直流系统和电网系统的安全性。

2.2.2变频信号注入法

变频信号注入法是指在直流系统的母线上注入频率不同，但是幅值相同的两个交替出现的低频信号，然后检测每个支路上的出现的两个低频电流信号。如果直流系统中出现故障，那么产生的这两个低频信号中的一个信号的幅值一定会超过正常情况的这两个幅值的比值。所以，根据这个原理可以准确的判断出直流系统中是否出现接地故障。这种检测方法可以弥补低频信号注入法中因为电容而影响检测准确性的缺点，但是这种检测方法在遇到较大的电容和接地电阻时就不能进行准确的判断。

2.3直流法

直流法的检测原理如图2所示。

利用直流法进行直流系统故障检测时要在各个支路上安装电流传感器，在正常情况下负载的两端电流为：I+=I-，

电流传感器输出的电流差值为零。如果直流系统中出现接地故障，就是指在负载2上产生一点接地，电阻为：R2，那么流过电阻的电流值为：I2，

因为直流系统的接地点出现电流平衡，所以可以利广东科技２０１２．１１．第２１期

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电力建设

候的电流传感器的电流值有经过负载的负载电流值、接地故障

。点的漏电流值（漏电流值小于负载电流值）

双回路直流系统原理如图3所示。

用电路的方式来计算出接地点的电流值是否满足：I2+I++I-=0的

那么电流传感器输条件。如果直流系统发生一点接地故障时，

出的电流值就是负载两断线路上的电流差的值：所以，ΔI=I++I-。

直流系统出现接地故障的地点的漏电流值I2和电流传感器输出的电流的值相同。利用这个原理可以有效的检测出直流系统的接地故障点和其漏电流的值。直流系统的正负母线的地电阻为：并且满足R+=R-，正负母线经过电流传感器A和负载R+、R-，

如果负载正极一端出现一点接地故障，RL上的电流值为：I+、I-。

那么接地故障点的漏电流为：

R+UI2=g

R2PR++R-R2+R+漏电流I2是指：负载的正极一端出现接地故障时经过电流传感器的电流值。转化上述公式可以得出直流系统的负载正极一端接地电阻R2的公式。利用直流法进行直流系统接地故障的检测具有下列的优点：①直流传感器是直流套在直流的负荷支路上的，不需要套在各个直流的支路上；②检测的漏电流可以直接提取，不需要事先输入交流信号，不影响直流系统和电网系统的安全性；③检测的接地电阻不会因为不同的电容受到影响。

从直流系统的正负母线上连接到负载的这段线路中的电

阻值为：在正常情况下负载两端的电阻不相同，Ra1、Ra2、Rb1、Rb2，

那么得出通过电流传感器A和电流传感器B的电流值也是不相同的，也就是说：因为流经负载的电流的方Ra1≠Rb1，Ra2≠Rb2。向相反，电流值大小是相同的，也就是说：Ia1+Ib1=Ia2+Ib2，所以最后得出：Ia1+Ia2=Ib1+Ib2，电流传感器A和B的输出的电流值是相互平衡的。如果直流系统中产生一点接地故障，那么电流传感器A和B的输出的电流就不会相互平衡。如果直流系统双回路进行供电，在负载的正极一端出现一点接地故障，接地电阻为：接地的漏电流为：利用上述电流传感器输出的电流R2，I2，

相互平衡的原理可以得出，接地故障点的电流值满足：Ia1+Ia2+

如果电流传感器A输出的电流值为：ΔIa=Ib1+Ib2+I2=0的条件。

Ia1+Ia2，电流传感器B输出的电流值为：ΔIb=Ib1+Ib2，根据接地故障点的平衡原理可以得出：Ia1+Ia2+Ib1+Ib2=I2，所以：ΔIa+ΔIb=I2，也就是指：电流传感器A和电流传感器B输出的电流值的差值就是接地故障点的漏电流值。利用微机来处理电流传感器输出的电流值，计算出接地电阻。直流系统采用双回路的供电方法，一旦某一根线路出现故障时可以利用另一根线路进行负载的供电等，从而保证了电网系统的稳定供电。根据上述的方法还可以计算得出利用双电源供电的直流系统出现接地故障的接地电阻值。

3利用直流法检测双回路直流系统接地故障

一旦直流系统的负载比较大，从母线连接到负载的线路比较粗，那么就不能在负载支路上套上电流传感器，所以为了解决这个问题，现在提出了新的方法：从母线开始连接一个双回线路到同一个负载上。这就可以有效的解决负载较粗的线路的问题，可以将线路分为有效的两段回路进行检测。若直流系统是利用双回路给同一个负载进行供电时，那么这两个回路上的电阻值不可能相同；若这两个回路的电阻值不相同的前提下，给同一个负载的两个回路上都安装上电流传感器，电流传感器输出的电流值和最后接地故障点的漏电流值是不相同的。这时

∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈（上接第184页）

可用R=min（Rb，）计算无线传感网络系统的有效通信范围，Rs

按照通信范围计算覆盖情况，应用C（B，）（b，）T={p|dp≤R，b∈B，p∈T}。其中B表示无线传感网络的集合，T表示监控区域的集合b∈B和p∈T表示无线传感网络的部署点。覆盖率的计算应用CP（B，）（B，）（T）。输入区域集合A和监控T=Area[CT]/Area

输出最大覆盖率，选择监控区域的一区域T以及通信范围R，

个边缘位置和T区域内一个未被网络覆盖的点，计算它们之间的欧氏距离，应用覆盖率计算公式计算出最大覆盖率。在以上计算得出准确结果后，进行节点边缘分布的计算。输入区域A、区域T、通信范围R和最大覆盖率，输出部署集合B，比较最大覆盖率和保证覆盖率的大小关系，通过A-T得出节点可部署区域，输入运算，输出初始部署区域，即可计算出节点边缘分布的区域。

嵌入式计算机、现代网络以及分布式信息域，他综合了传感器、

和无线通信的处理技术，并以其低成本、低功耗、自组织和分布式的特点带来了信息感知领域的。对于无线传感网络节点边缘分布方法，由于目前研究领域内相关探讨较少，因而有效简单的计算方式还处于实践和研究阶段，需要相关学者和工作人员共同努力，不断优化无线传感网络的节点分布方式，完善其使用性能，延长整体网络系统的使用寿命。参考文献：

韩旭，陈浩明.无线传感网络技术的探讨和研究[J].电力系统[1]安振华，通信，（05）2010，.

龚华明.无线传感网络中间件关键技术研究[J].科技广场，[2]阴躲芬，（01）2011，.

（01）[3]无线传感网络的关键技术及趋势[J].电子设计应用，2009，.

（科学教研），[4]邹新国.无线传感器网络应用浅析[J].科技信息2008，

（14）.

3总结

无线传感网络是当前世界范围内备受瞩目的热点研究领

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