摘要：直流电源是变电站的重要部分，承担着对继电保护装置、监控系统等各机械设备的供电任务，其使用性能关系着变电站能否安全运行。本文主要对变电站分布式直流接地检测方法及应用进行了分析。
关键词：变电站；分布式；接地检测；应用
前言
在变电站中，直流接地系统最易出现故障。若系统产生故障，断路器会跳闸、直流电源短路，甚至还会造成比较严重的电力安全事故。为了保证直流系统安全稳定运行，就需要对其绝缘情况进行监控，一旦发现接地故障，立即发出警报信息，提醒工作人员解决问题。
1 直流系统接地及直流系统绝缘检测技术
1.1 直流系统接地
（1）概念
直流电源也就是带有正负极的电源，而在该种电源中的“地”对直流电路来说只是一个中性概念，若是直流电源系统中的正负极对地间的绝缘电源下降到某整定值，或地域某规定值，此时，我们就可以说该直流系统存在正、负接地故障[1]。
（2）接地原因
变电站直流系统需要接入很多设备、回路十分复杂，在运行期间受到气候、环境的影响、电缆线损坏、接线老化、设备质量问题等，就会出现直流系统接地。尤其是变电站建设施工期间，受到施工、安装等各种问题，极易出现接地故障。
（3）直流系统接地分类及危害
直流系统线路连接十分复杂，按照极地可以分为正、负接地两种；按照接地种类来划分，可以分成直接、间接接地两种；按照接地的整体情况来划分，可以分成单点、多点、环路等几种接地。据相关研究显示，正接低会出现断路器误跳闸问题，因为断路器跳闸时，线圈都是接的负级电源，所以，当出现正接地会造成断路、跳闸，互接地断路器会拒跳闸[2]。
直流接地的出现会导致继电保护装置误动、拒动等情况，长时间下去，会损坏设备，出现大面积停电等问题，严重的情况下，还会导致系统瓦解，造成人员伤亡。某变电站，就出现了直流接地情况，电动刀闸，在运行期间自动分闸，没有任何信号，通过检测发现，刀闸控制箱存在渗水问题，箱体受潮损坏，所以，造成了直流两点接地，刀闸出现自动分闸。某500KV变电站，受到雨雪天气的影响，同样出现了直流两点接地，导致该站电源控制开关全部跳闸等。
1.2 直流系统绝缘检测技术
（1）电桥平衡法
该种检测法主要运用了直流正负极对称检测原理，也就是当直流系统产生一点接地情况下，电桥平衡会被打破，从而检测出直流系统存在接地现象。但该种检测法仅仅只能进行母线电压信号检测，无法将接地点的位置判断出来[3]。
（2 ）交流信号注入法
顾名思义，该种检测法也就是在直流回路中加入电压信号，回路中电容的分布情况会影响检测的准确度，且直流回路还会受到交流信号的干扰。现如今，国内使用注入信号方法所需要配备的选线装置，已经难以达到有效查找接地支路的效果。一旦电容流量超过检测装置规定电流时，就会出现无法信号的情况，装置难以正确地判断出故障发生位置。
（3 ）直流漏电法
漏电检测方式也就是通过系统本身在接地情况下所出现的结构变化，对直流电流、电压的变化情况进行检测，原理比较简单，检测准确度高，是一种非常有效的检测方式。但该种检测方法有其自身不足之处，无法直接判断出接地点位置[4]。
2 分布式直流接地检测方法
2.1 检测原理
图1为漏电检测原理图，设直流系统母线电压是U，假设接地故障发生于负载正极处，接地电阻、直流系统内阻产生回路，出现接地电流，其公式变式为：
假设在故障支路正负极处电流为I+、I-，由基尔霍夫定理可以得出：
从这个式子能够看出，经过接地电阻Rd的电流是经过故障支路正负极电流的差值，在负载1支路位置安装检测装置就是为了对这一不平衡电流进行检测。
由上述两个公式对接地电阻进行计算：
图1 漏电检测原理图
2.2 分布式检测方法
现在直流法的应用仅仅局限在直流屏主馈回路接地情况的判断，还无法将接地点的具体位置判断出来，一旦出现直流接地情况，仍然还需要花费较长的时间来查找接地点，因此，本文提出了分布式智能直流接地检测方法[5]。
分布式智能直流接地检测主控保护控制屏、开关柜等都设有独立的智能型接地指示器，如果出现接地情况，指示器就会报警，从而判断出直流接地位置。这种智能型接地指示器主要是由信号传感、处理分析报警阀等功能部件组成，其工作原理图如图3所示。
图2 智能型直流接地指示器工作原理图
该种智能型接地指示器的特点如下：
（1）监测的灵敏性非常高，能够达到0.1mA。
（2）该种直流指示器可以通过内置单片机完成状态检测与报警，不必借助外部监控系统来完成；使用了标准卡轨式设计，体积小、安装方便，利于现场实施。
（3）各直流指示器是独立存在的，能够依据系统的各种要求、复杂增减情况进行灵活配置。
（4）这种指示器内外部系统、组件不必进行电气连接，不会影响直流供电回路；使用了集成芯片设计，结构紧密、具有很强的抗干扰性能力和环境适应能力[6]。
3 应用案例分析
某电网公司积极与大学合作，对分布式直流接地检测方式进行研究，研制了智能接地指示器。选择了某电网公司1各110kV的变电站进行试验，并在该变电站控制室内测控屏等位置都安装该指示器。
在直流回路进行模拟试验，结果如下：
表1 +KM回路接地
表2 -KM回路接地
表3 +HM回路接地
通过测试，该种智能接地检测器在任何接地条件下，都能够快速地将接地点找出来，有效弥补了传统接地检测中存在的不足。
结束语
本文对传统的直流检测方法进行了分析，改进了漏电检测方法，提出了分布式直流检测方式，并在此基础上，研制出了一种信息接地指示器，并进行了现场试验，验证了分布式接地检测方式的可行性，该方法的使用，大大提高了运维管理、故障处理的效率，节省人力、物力资源，具有非常重要的现实意义。
参考文献：
[1]杨晶，卓明丽，等.直流接地检测方法比较[J].电测与仪表程，2017，9（10 ）：199-229.
[2]郑宇，赵金香，丁志国，等.关于直流系统接地故障检测装置存在的问题及具体的解决措施分析[J].中国电力，2017，15（06 ）：15-116.
[3]徐晓晨，唐淑梅，刘欣悦.对现有检测直流系统接地故障几种方法的比较[J].华北电力技术，2014，29（13 ）：149-156.
[4]赵兴林，周丽君.关于发电厂和变电站直流系统接地故障产生的原因及检测总体方案[J].电网技术，2017，10（25 ）：321-327.
[5]胡星宇，钟民国，刘兴伟，等.有关分布式与集中式直流系统在变电站的应用研究[J].江西师范大学学报，2015，15（06）：485-488.
[6]胡海月，刘卫华，等.基于差流检测法的分布式直流接地巡检系统
[J].电子测量与仪器学报，2016，13（15）：336-339.
论文作者:林兆红
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
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