一种直流系统寄生回路及环网绝缘故障定位装置的研制与应用
发表时间：2019-12-23T14:48:39.463Z 来源：《当代电力文化》2019年 16期作者：肖伟杰
[导读] 二次寄生回路是继电保护不容许存在的回路，在多项反措中经常提到“相互独立”
摘要：二次寄生回路是继电保护不容许存在的回路，在多项反措中经常提到“相互独立”，就是防止寄生回路。
它的存在轻则误报信号信息，重则导致保护误动拒动，给电网安全埋下重大隐患。
在保护验收及定检过程中会碰到寄生回路现象的出现，只要严格按照作业指导书的检查方法，不难发现寄生回路的存在。
但对于寄生回路的故障点查找，传统方法是拉路法，既费时又费力，同时是带电拆接线操作，还可能造成直流接地、误接线、触电等风险。
为了降低工作量和工作风险，作者开展研究，成功研制一台二次寄生回路故障点查找仪，能够快速实现直流系统寄生回路及环网绝缘故障定位，降低运维人员消缺工作量。
在揭阳的变电站保护改造和消缺应用中成效明显。
关键词：直流系统；寄生回路；故障定位；拉路法；
文献标志码：B
1引言
电力、电网等系统中，其直流系统通常由许多回路构成，由于施工改造、设备大修、人员误操作等因素，有可能在直流系统中产生寄生回路或者发生将两套直流系统错误合环的故障。
由于寄生回路和环网故障电压状态量没有变化，导致目前站内安装的直流监视装置不能对合环报警【1】。
2研究实施过程
2.1现状分析
当前，对绝缘接地故障查找的常用的方法有直流叠加法、直流分量法、低频叠加法或者信号注入法【2】等。
直流叠加法，基本原理是在电缆的三相添加运行母线电压，然后在电磁式电压互感器的中性点接地处加一个低压直流电压源，电缆同时施加有工频交流和直流电压，通过滤波器，滤除测试回路中的交流分量，只检测由直流电压源流过电缆绝缘层所产生的微弱直流电流，从而得到电缆的绝缘电阻来监测电缆的绝缘状况。
直流分量法利用水树枝的“整流效应”，即在外加交流正负半周电压的反复作用下，电缆绝缘层中会聚集负电荷，然后逐渐从导体层向屏蔽层漂移，产生一个直流分量，该直流分量的大小能够反映水树枝的情况，从而来诊断电缆的绝缘情况。
低频叠加法是将低频电压叠加在电缆导体上，没有直流微电流测量上的问题，测量误差较小，测量装置在电缆接地线中串接，以得到相应的绝缘电阻值。
根据以上方法所设计的现有检测设备，在具体工程应用中，由于被测每个回路接线纵多，具体故障点难以查找，而现有环网故障查找设备都是在带电情况下测试，而该类设备无法对寄生回路故障点进行查找。
2.2制定措施
为了降低工作风险，减少一线班组日常维护的工作量，而现有检测设备又存在不足，为了解决传统通过拉路的方式费时费力地确定寄生回路，以及解决现有环网故障查找设备都是在带电情况下测试，且该类设备无法对寄生回路故障点进行查找等问题，作者结合近二十年的现场工作经验，开展研究，根据现场实际应用情况，发明可以在不带电情况下检测并定位寄生回路故障和环网故障点的设备，该设备能帮助运行维护人员快速找到故障点，大大提高了运行维护效率，保障直流系统接线准确性，提高系统安全性。
2.2.1技术原理
本仪器由分析仪、探测仪组成。
分析仪的作用：用仪器本身自带或外接的直流5V电源，通过内部升压至最高为50V的交流电源，在断开站内试验设备直流电源的情况下，把存在寄生的两个回路，如控制回路1和信号回路或控制回路1和控制回路2，加入一个低频交流低幅值电流信号，此信号通过“分析仪--回路1--寄生故障点--回路2--分析仪”形成闭环。
探测仪与分析仪通过2.5G的无线通讯模块进行数据传输，覆盖范围超过整个变电站，用钳形电流表在两个回路不同点探测该低频信号。
根据探测到电流大小以及方向，在回路1或回路2探测的电流由有变无或由无变有时，此两点则为两个回路的寄生点。
（1）分析装置
分析装置的检测技术原理是基于信号叠加或者注入法，在硬件设计上，将信号发生功能与故障定位检测功能独立分体设计；其中将信号发生以及回路故障判断设计成独立的“分析装置”，将具体支路或者寄生回路故障定位部分设计成独立的“探测装置”。
这样解决了一方面通过分析装置首先确定回路的绝缘故障，在通过探测装置逐个探测该回路中的所有支路，从而定位故障支路或者寄生回路。
另外，该分体式的设计，使得可以在不带电情况下检测并定位寄生回路故障和环网故障点的设备，该设备能帮助运行维护人员快速找到故障点，大大提高了运行维护效率，保障直流系统接线准确性，提高系统安全性。
图1 分析装置使用示意图
（2）探测装置
探测装置的检测技术原理是基于信号叠加或者注入法，配合独立的回路信号发生装置，将具体支路或者寄生回路故障定位部分设计成独立的“探测装置”。
探测装置可以探测道回路中信号发生装置发出的低频信号，有故障的分支会产生与信号源相同频率的电流变化信号，探测装置的采集传感器可以对这一信号进行分析，通过频谱分析以及滤波技术，这样解决了通过探测装置逐个探测该回路中的所有支
路，从而定位支路或者寄生回路故障的问题。
2.3现场成效检查
利用寄生回路的特点，在两个独立回路与寄生点形成新的回路中加入低频低幅值的交流信号，通过钳形电流快速探测出故障点。
与传统方法比较，本仪器具有以下特点：1、在系统直流电源断开情况下查找，避免查找过程中造成直流故障以及其他运行保护误动作。
2、不用拆接线和监视电压变化等步骤，避免恢复接线时错接线或接线不牢固的风险。
3、传统的方法每个点操作需要拆线、监视电压变化、记录二次措施单、接线，大概需要几分钟，探测仪每个点操作只需10秒左右，极大提高效率。
4、仪器携带方便，可单人操作。
5、分析仪与探测仪采用无线通讯，查找覆盖范围广。
3结束语
本成果成功自制一种直流系统寄生回路及环网绝缘故障定位装置，适应各种复杂的应用环境，可以在不带电情况下检测并定位寄生回路故障和环网故障点的设备，该设备能帮助运行维护人员快速找到故障点，大大提高了运行维护效率，保障直流系统接线准确性，提高系统安全性。
参考文献：
[1]黄勇；变电站中直流系统存在的环网问题及解决方法【J】.中国新技术新产品，2016，（11）.
[2]黄勇变电站直流系统寄生回路的排查方法研究【J】.中国新技术新产品，2015，（23）.。