[发明专利]直流系统交流窜入故障点定位查找装置及方法

摘要

本发明是提供一种能快速查找交流窜入直流系统故障点物理位置的方法，包含监测主机、手持式定位仪和钳形互感器。监测主机用来测量窜入的交流量UL，直流电压Ud、正极对地电压U+、负极对地电压U‑，智能判断交流窜入极性、方式及计算出等效电阻电阻值R，并向交流窜入极对大地注入一个超低频信号电流Id。交流源等效为电阻接地，交流窜入点的查找看作电阻接地点的查找，用钳形互感器与手持式定位仪顺着信号电流Id的流向查找交流窜入故障点，查找到信号电流Id突然消失的位置就是交流窜入的故障点位置。

主权项

1.一种直流系统交流窜入故障点定位查找装置，当直流系统任一点发生交流窜入时，能快速的准确的查找定位交流窜入的具体物理位置，消除故障，避免发生第二点交流窜入而造成直流正负极短路，保证直流系统安全运行，其特征在于：包含监测主机、手持式定位仪和钳形互感器，监测主机用来测量窜入的交流电压UL、直流系统母线电压Ud、直流正极对地电压U+、直流负极对地电压U‑及发送超低频电流信号Id，手持式定位仪用来查找定位交流窜入的具体物理位置，钳形互感器用来感应监测主机发出的超低频电流信号，当有交流窜入直流时，监测主机测量出窜入的交流电压UL，直流系统母线电压Ud、直流正极对地电压U+、直流负极对地电压U‑，智能判断交流窜入极性、方式及计算出等效电阻电阻值R，并向交流窜入极对大地注入一个0.125Hz的超低频电流信号Id，根据交流窜入的方式，交流源等效为电阻接地，交流窜入点的查找即可看作电阻接地点的查找，钳形互感器接入手持式定位仪，手持式定位仪与监测主机通过红外信号发射与接收实现信号同步，用钳形互感器与手持式定位仪顺着超低频电流信号Id的流向查找交流窜入故障点，查找到超低频电流信号Id突然消失的位置就是交流窜入的故障点位置；所述监测主机包含电压采集回路、超低频信号发生器、CPU控制器1、红外发射器、显示器1、告警器，电压采集回路通过采集交流电压UL、直流系统母线电压Ud、直流正极对地电压U+、直流负极对地电压U‑经处理后送入CPU控制器1，CPU控制器1对交流电压UL、直流系统母线电压Ud、直流正极对地电压U+、直流负极对地电压U‑进行计算处理，启动超低频信号发生器向交流窜入极对大地注入一个0.125Hz的超低频电流信号Id，智能判断交流窜入极性、方式并计算出等效电阻电阻值R的电阻值及超低频电流信号Id的值，通过显示器1显示交流电压UL、直流系统母线电压Ud、直流正极对地电压U+、直流负极对地电压U‑、等效电阻电阻值R及超低频电流信号Id值，告警器发出交流窜入告警信号，同时通过红外发射器发送等效电阻值及超低频电流信号Id值；所述手持式定位仪包含电流放大器、0.125Hz帯通滤波器2、相位比较器、A/D变换器、CPU控制器2、红外接收器、显示器2、语音告警器、按键按钮，电流放大器用来对钳形互感器感应微弱电流信号进行放大，其输入端接钳形互感器的二次输出、输出端接0.125Hz帯通滤波器2的输入；0.125Hz帯通滤波器2用来提取0.125Hz的电流信号，其输入端接电流放大器的输出、输出端接相位比较器的输入；相位比较器用来对0.125Hz的电流信号进行相位比较，判断其是容性电流还是阻性电流，其输入端接0.125Hz帯通滤波器2的输出、输出端接A/D变换器的输入；A/D变换器用来把0.125Hz的模拟电流信号变换成能被CPU控制器2识别处理的数字信号，其输入端接相位比较器的输出、输出端接CPU控制器2的I/O口；红外接收器用来接收监测主机发送的红外信号，并送入CPU控制器2；按键按钮用来对手持式定位仪进行工作状态控制，有通讯按钮和探测按钮，通讯按钮按下，CPU控制器2启动红外接收器接收监测主机发送的红外信号，实现信号同步，探测按钮按下，CPU控制器2读取A/D变换器输出信号，CPU控制器2对A/D变换器送入的数字量进行计算处理并与红外接收器接收的信号进行相位比较，计算出等效电阻值及超低频电流信号Id值，通过显示器2显示等效电阻值及超低频电流信号Id值，语音告警器发出告警信号；所述钳形互感器用来感应监测主机发出的超低频电流信号大小，采用无源高精度交流互感器；所述电压采集回路由分压电阻网络、直流取样、交流提取、放大滤波、信号调理2、A/D变换组成，分压电阻网络用来对交流电压和直流电压进行限压，限压后分两路，一路采集直流分量，一路采集交流分量，其输入接在直流母线正负极上，输出分别接直流取样和交流提取；直流取样用来提取直流正极对地电压U+和直流负极对地电压U‑，其输入接分压电阻网络的输出，输出接放大滤波；放大滤波用来滤除直流分量中的交流分量，其输入接直流取样的输出，输出接A/D变换；交流提取用来提取窜入直流的交流电压UL，其输入接分压电阻网络的输出，输出接信号调理2；信号调理2用来对交流分量电压进行变换，使其变为能被A/D变换采集的信号量，其输入接交流提取的输出，输出接A/D变换；A/D变换同时采集直流分量电压和交流分量电压，并换成能被CPU控制器1识别的数字信号量；所述超低频信号发生器由CPU控制器3、D/A变换、0.125Hz帯通滤波器1、信号调理1、功率放大、电容隔离、限流电阻网络组成，CPU控制器3用来产生频率为0.125Hz的数字信号量，其输出接D/A变换；D/A变换用来把CPU控制器3输出的数字信号量变换成模拟信号量，其输入接CPU控制器3的I/O口，输出接0.125Hz帯通滤波器1的输入；0.125Hz帯通滤波器1用来提取0.125Hz的有用信号滤除其余干扰信号，其输入接D/A变换的输出，输出接信号调理1的输入；信号调理1用来对提取的0.125Hz有用信号进行波形调理，使其成为对称平滑的正弦波形，其输入接0.125Hz帯通滤波器1的输出，输出接功率放大的输入；功率放大用来放大信号调理1输出的正弦信号，其输入接信号调理1的输出，输出接电容隔离；电容隔离用来隔离直流分量，其输入接功率放大的输出，输出接限流电阻网络的输入；限流电阻网络用来对0.125Hz信号进行限流保护，其输入接电容隔离的输出，输出接直流的正负极。