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LYDCS-6000直流电源系统绝缘监测系统

发布时间: 2024/1/29  点击次数: 7次      文件下载    图片下载    

国网江苏省电力有限公司完成江苏海上风电全域功率预测验证工作,在国内头一次实现千万千瓦级大规模风电群功率集中预测。

目前,江苏新能源发电装机已超5000万千瓦。准确预测发电功率,是从源头助力电网安全消纳新能源电量的主要方式。"西安交通大学电气工程学院教授丁涛介绍,当前国内外新能源发电功率预测主要依赖卫星云图和气象预报,结合全球地理或海域模型进行推演计算,最终统一向各预测点发布信息,即B2C"模式。受气象信息来源各异、恶劣气候突发性强等因素制约,目前B2C模式预测精度上限为95%"

江苏电网是国内很大海上风电群的消纳主体,国网江苏电力在建立全省新能源发电数据中心的基础上,把海上风电功率预测作为试点,将全省40个海上风电场总容量1182万千瓦的2783台风机连点成网,通过部署在电力专网上的各场站在线监测终端,将上游风电场感知到的气象信息实时传递到下游风电场,为运行方式调整提供快速、准确的依据。

 

LYDCS-6000直流电源系统绝缘监测装置.png


一、LYDCS-6000直流电源系统绝缘监测系统概述

在原有产品的基础上进行技术和提升。提高了装置的测量精度和抗电容干扰的能力。在性能指标的适应性、调试的方便性及运行的可靠性方面均处于国内优越水平。装置头一次利用了信号相位锁定、超前校正及跟踪积木式结构等技术,从根本上解决了判断数据不全、选线不准等弊病。且根据2011年12月国家电网公司制定的《十八项国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中的第五项“防止变电站全停及重要客户停电事故"中明确提出了原有的直流电源系统绝缘监测装置,要求增加交流窜直流故障的测记和报警功能。本装置采用实时跟踪信息零处理技术,解决了交流信号窜入直流故障的测记和报警,是作为直流系统逐步改造提升的理想设备。广泛适用于电力、石化、冶金、邮电、铁路等行业发电厂及变电站。是一种提高电网自动化管理水平、确保安全运行及故障准确定位的理想智能仪器

二、LYDCS-6000直流电源系统绝缘监测系统整机测量原理说明

根据直流系统的特殊性,本装置的测量从测量内容区分,可分为四大部分,一是母线监测,二是分支回路查巡,三是交流窜直流监与报警,直流系统交流成份纹波的监测。

2.1直流母线监测

2.1.1 在直流系统中,分别从桥网络A和桥网络B读取X和Y两个直流中心对地电压值。

见图-

              ◎ U 为直流系统母线电压            ◎ U+为直流系统母线正极对地电压

              ◎ U-为直流系统母线负极对地电压   ◎ R+为直流系统母线正极对地电阻

              ◎ R-为直流系统母线负极对地电阻   ◎ X为电桥网络A直流中点对地电压

              ◎ Y为电桥网络B直流中点对地电压

直流电源系统绝缘监测装置

图一

2.1.2根据电路基本原理分析,要准确求出正对地电阻R+和负对地电阻R-,必建立两组独立的电桥网络方程,将其联立求解,才能真正求出两个电阻R+和R-的电阻值。R1、R2、R分别组成电桥网络,R1≠R2为常量,我们充分利用两个不平衡桥网络A和网络桥B。可以导出绝缘电阻R+和R-仅与母线电压及测量值“X"与“Y"有关。经电脑编程分别计算出R+与R-的数值,同时也可以计算出母线正端对地电压U+与母线对地电压U-值。结构原理如图一所示。

2.2支回路查巡,故障定位,报警。

主机中配有大功率电阻做为电桥,检测支路时定时启动电桥电阻信号接至直流系统的正负极与地之间。利用电阻电桥之间的转换,不同的接地电阻与投入的电桥电阻之间的并联,产生不同对地电压,产生了不同的接地漏电流,安装于各支路的传感器检测每个支路漏电流。工作原理见(图二)所示。如果支路有电阻接地、交流窜入故障、直流互窜故障的支路信号、对于故障回路则该支路上的传感器产生感应电压,感应电压的大小与支路电阻成反比。感应电压信号经模拟选择开关、放大、带通滤波、相位比较、滤波、A/D转换、送CPU进行数据处理,再通过RS485接口转入主机。

随着电网容量的不断扩大,电压等级的不断提高,分支回路也相应的增多,有的变电站已多达500分支回路以上。为了满足这方面的需求,本装置利用了总线技术,采用分层分布式设计。将每16回路增加一个采集模块,这种分层分布式的分散结构不需改变原有的主机结构。并可以拓展到512个回路。采样模块和主机之间利用RS485接口实现并接。每个模块地址码可以在现场随意设定,大大提高了产品的适用性和装置的可靠性。

图二

2.3 直流系统中交流成份(纹波)的监测。故障报警。

电路采用耦合、交直流分解等特殊电路处理,能实时准确地对直流电源纹波含量即纹波电压值,计算直流中的纹波系数,如图三。

图三

2.4 交流窜直流保护,故障幅度与录波与波形分析,窜入支路故障定位。

主机配置母线交流电压检测电路,母线通过电容隔直流、差分运放、快速整流、滤波、高速AD,实时检测母线上的交流信号,并反馈至主芯片,若外部交流窜入电压大于所设定的信号,通过声光报警及干接点输出报警相关信息,并启动了支路巡查电路,巡查电路确定故障支路。并记录保存本次报警相关信息,大大提高系统的安全性和可靠性。如图四。

图四

2.5 直流互窜检测,故障定位与分析。

本机内置快速高精度检测电路,实时检测现场两段母线之间的直流互窜故障,并准确查找互窜支路,大大提高系统的安全性和可靠性。为了保证直流电源对变电站安全运行需要。常常设有两段独立的直流电源。同一变电站两段直流是要求分开独立运行,由于接线错误,设备老化通常会造成两段母线发生了电气上的连接,出现了两段母线手拉手现象。现有的直流系统是采用两个电桥监测各自的母线,两段母线出现了电气上的连接也说是会出现我们常说的“两点接地现象"。两点接地现象常常会对变电站的继电保护正常运行造成一定的危险。我们利用了现有直流接地装置的技术升级,将电桥电路的智能化技术与支路巡查电路进行充分的结合,成功解决了直流系统两段母线出现了电气上的连接,也就是发生了手接手的两点接地进行了告警,并通过支路巡查定位,准确地查找发生两段直流母线互窜的回路。我们将两个独立测量的直流绝缘监察装置通过测量与通迅技术,进行数据分析,进行了定位,有效地查找发生直流互窜接地的回路。

发生直流互窜的主要归纳为有五种工作方式:

现象一、第1段母线负端与第2段母线负互窜。

现象二: 第1段母线正和第2段母线正互窜.

现象三:第1段母线正和第2段母线正,第1段母线负和第2段母线负同时互窜

现象四:第1段母线负端和第2段母线正端互窜,或**段母线正端和第2段母线负端互窜。


 

三、LYDCS-6000直流电源系统绝缘监测系统功能特点

本装置采用Cortex-M3内核的STM32芯片为主控芯片,集成度高,抗干扰能力强,运行速度快,功耗低。

3.1 操作界面基于菜单式的人性化设计。

3.2相关的所有参数均可通过菜单进行设置,相关的所有报警均通过声光输出和相应的干接点输出。

3.3准确检测直流电压、模块状态、直流绝缘及接地选线为;准确区分母线接地、支路接地,并显示接地电阻阻值;自动分辨两条或两条以上支路同时接地的故障等。

3.4可随时操作界面进入全部支路的巡检操作,以观察全部支路的接地状况。

3.5 可随时操作界面进入全部支路的单检操作,分全部支路单检(通过按键循环检测)和选定支路单检(通过按键选定某一支路检测)。

3.6 保存显示当前5次的母线绝缘报警记录。

3.7 提供检测2段母线的纹波电压和纹波系数。

3.8 对CT极性无一致性要求、无方向要求。

3.9 信号采集数据采用RS485接口技术,使数据的有效传输距离可达 1000米。

3.10装置提供串行数据通讯接口(RS-232、RS-485)和外部设备连系。

3.11 装置提供100M的以太网接口。

3.12支路检测速度快.巡检16路以后的数据时,平均每路巡检时间低于1秒。

3.13 本机可以通过参数设定设置交流窜入报警门限(交流有效值)。

3.14装置采用实时跟踪信息零处理技术,解决了交流信号窜入直流故障的测记和报警。  

3.15采用彩屏液晶显示、中文界面、显示直观明了,并带有液晶自动保护功能。

3.16本系统可提供简单的多机连接功能,适用于复杂的多级直流系统中,不会出误报及拒报现象。

3.17 纹波测量:采用实时全数字宽带测量、实时测量全范围的直流电源纹波、电压值、并计算纹波系数值,有效记录直流电源中的交流含量。


四、LYDCS-6000直流电源系统绝缘监测系统技术性能指标

4.1 适应环境温度:-10℃~+55℃:湿度≤90%

4.2 大气压:80-110KPA;

4.3 直流系统电压等级:220Vdc、110Vdc、48Vdc、24Vdc;

4.4装置工作电压:AC/DC 85-265v

4.5 母线段数:二段

4.6 继电器接点电流:DC220V/3A

4.7 母线电压测量精度:±0.5%

4.8 母线绝缘电阻测量精度:0-5KΩ偏差0.1KΩ

                           5-50KΩ偏差≤5%

                           50-100KΩ偏差≤10%

4.9 继电器动作报警时间:    ≤2秒

4.10 支路绝缘电阻测量精度:0.5-10KΩ误差≤15%

 10-25KΩ误差≤20%

4.11 交流窜入电压测量范围:0-300V

4.12  交流窜入电压测量精度:≤1%

4.13 纹波测量范围:0-100V

4.14 纹波测量精度大于1%

4.15装置功耗:≤30W

4.16 装置重量:≤8Kg

4.17 外型尺寸:(长×高×深):360×135×280㎜,

4.18 采集单元外型:155×95×43㎜


五、LYDCS-6000直流电源系统绝缘监测系统产品图片

5.1主机前面板各部件功能介绍:见上图所示。

5.1.1按键“上"键、“下"键、“左"键、“右"键、“确定"键、“取消"键。

5.1.2指示灯

电源指示灯:仪器通上电源时,该灯亮。

信号指示灯:仪器进入支路检测状态后,该灯亮。

超压报警灯:母线电压超过门限设定值时,该灯亮。

欠压报警灯:母线电压低于门限设定值时,该灯亮。

绝缘报警灯:母线对地绝缘电阻低于门限设定值时,该灯亮。

支路报警灯:支路检测时,接地电阻值低于门限设定值时,该灯亮。

瞬时接地灯:母线瞬时对地绝缘电阻值低于门限设定值时,该灯亮。

 交流串路灯:当有交流窜入时,该灯亮。

5.1.3液晶显示器

中文显示设定参数,母线监测数据及支路检测数据等.

5.1.4电源开关

电源开关置于机箱后面,置ON时接通仪器工作电源,置OFF时,电源切断。

5.2主机后面面板简介

后面板上贴有接线端子功能表,见下图所示。其中故障报警继电器输出为常闭触点,当仪器正常工作时,该继电器触点断开;当仪器发生故障时,该继电器触点闭合。其它报警继电器输出均为常开触点,只有报警输出时,相应的继电器触点才闭合。

六、LYDCS-6000直流电源系统绝缘监测系统通电前检查

6.1装置到货后,首先应检查包装箱上的产品登记单与装置箱体上的质量检验合格证,并确认与订货一致。

6.2打开装置机箱对装置各部件进行检查,确定各部件有无松动及损坏现象,检查有关电缆线连接是否可靠。

6.3核对装置工作电源电压和现场电压是否相符。

6.4上述各项检查完毕方可通电试验。

LYDCS-6000直流电源系统绝缘监测装置.png

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