直流系统接地故障检测装置及其检测方法

摘要

本发明公开了直流系统接地故障检测装置和方法。本发明的装置包括微处理器和多个电流互感器。微处理器连接有低频信号源、检测电桥、显示报警器和采样保持电路。其同步环节的输入端与直流系统的正负母线连接，同步环节的输出端通过隔离环节与所述多路开关的输入端连接。本发明的方法包括：通过双不对称电桥来监测直流系统的绝缘状况，当监测到接地故障时判断接地极性，并向微处理器发出信息以启动低频信号源，向直流系统注入稳定的正弦或余弦低频电压信号，当电流互感器电流大于1A时进行环网支路处理，否则进行一般支路处理等步骤。本发明能有效地完成直流系统存在环网和较大对地电容情况下的接地故障检测。

主权项

1.一种直流系统接地故障检测方法，其特征是，包括以下步骤：(1)通过双不对称电桥来监测直流系统的绝缘状况，当直流系统正常时，电桥装置在线实时监测正负母线对地绝缘状况；(2)当监测到接地故障时，判断接地极性，并向微处理器发出信息以启动低频信号源；(3)向直流系统注入稳定的正弦或余弦低频电压信号，低频信号的频率在10-35HZ之间，低频信号的幅值在20-30V之间；(4)通过套在各个支路的电流互感器来检测支路电流信号，当电流互感器电流大于1A时进行步骤(6)环网支路处理，否则进行步骤(5)一般支路处理；(5)一般支路处理：对加载到直流电网母线上的低频电压信号进行采样，根据一种傅里叶算法来计算幅值U和相位φ；将电流互感器检测到的支路电流信号离散化为等间隔的采样序列；并在同一时刻对支路电流信号和低频电压信号进行采样；采用基于3次B样条小波变换的滤波方法，进行滤波预处理，滤除干扰和高次谐波；采用基于Morlet小波变换的低频分量提取方法，从复杂的支路电流信号中同时提取出低频分量的幅值和相位；根据得到的低频电压幅值、相位和支路低频电流的幅值、相位，计算支路接地电阻值，与接地判断标准比较，即可判定该支路是否发生接地；以同样方法检测其他支路；(6)环网支路处理：选择Morlet小波作为对电流互感器检测到的电流信号进行连续小波变换的小波基，选用ω0＝10的Morlet小波，并计算不同频率对应的尺度、频窗中心和频率支撑空间，进行连续小波变换就把不同的频率分量限制在一定的带宽中；根据盒维数在求形体表面上所占有的优势，构造“采样频率-尺度-小波变换系数”的立体图形；对图形表面求取分形维数值和凹凸度参数值，分形维数D和凹凸度∧都是盒子边长L的函数；当L选定后，每个L对应一个∧(L)和D(L)，在二维平面上绘制“分形维数-凹凸度”点图；根据多次试验结果确定的故障区域，分析此分形维数-凹凸度点是否在故障区域，以判定该环网支路是否出现接地故障。