[发明专利]用于测量未接地直流电力系统中的漏地电流的设备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量未接地DC(直流)电力系统中的漏地电流(ground leakage current)的技术，特别涉及漏地电流测量设备和方法，其能够在两侧平稳地测量漏地电流，尽管接地故障同时在带电(live wire)状态下在主电线和附属(auxiliary)电线中发生，或是具有同样的接地电阻的接地故障同时发生。

背景技术

在未接地DC电力系统中，用于测量带电状态下的电线的漏地电流的设备主要用于对接地故障进行报警，并被安装在主电力箱中。另外，接地电阻测量设备可安装在主电力箱中。

通常，接地故障报警电路使用分压器电路系统，该系统使用如图1所示的两个电阻器R1和R2(下面称为“2R系统”)，接地电阻测量电路使用用于通过使用如图2所示的两个齐纳二极管ZD1和ZD2产生测量电压的系统(下面称为“2ZD系统”)。

两种系统均在下面更为具体地介绍。首先，可在2R系统中考虑具有同样的接地电阻值的接地故障在两个电线中均发生的情况。在这种情况下，用于检测位移电压的接地故障报警器V1和V2上的分压电压在2R系统中不改变。因此，接地故障报警电路不运行。

另外，可在2R系统中考虑在两个电线中发生具有不同的接地电阻值的接地故障的情况。在这种情况下，由于接地电位由在主以及附属侧的并联组合电阻值R1//RG1以及R2//RG2决定，接地故障报警器V1与V2的报警运行点可能不同于初始设置值。这里，报警运行点指示假设接地故障仅仅在一个电线中发生时预先设置的临界值。

另外，即使在2R系统中当接地故障仅仅在一个电线中发生时，不可能测量依赖于接地电阻值的变化的线性位移电压。例如，在电阻器R1和R2在图1中被设置在1kΩ的状态下，当主接地电阻器RG1从10kΩ到20kΩ变化时，10kΩ的情况下的并联组合电阻值R1//RG2为大约0.91kΩ，20kΩ的情况下的并联组合电阻值R1//RG2为大约0.95kΩ。也就是说，尽管接地电阻器RG1的值加倍，并联组合电阻值变化大约1.04倍(0.95/0.91)，这意味着变化不是线性的。

同时，可在2ZD系统中考虑具有同样的接地电阻值的接地故障在两个电线中均发生的情况。当假设为电线之间的电压为48V时，齐纳二极管ZD1和ZD2的基准电压为20V，接地电阻器RG1和RG2具有同样的值，24V的电压被施加到各个接地电阻器。在这种情况下，漏地电流测试器A1和A2测量的电压为4V。因此，漏地电流测试器A1和A2测量到与实际接地电阻值不同的值。

另外，可在2ZD系统中考虑具有不同接地电阻值的接地故障在两个电线中发生的情况。此时，当假设为电线之间的电压为48V时，齐纳二极管ZD1和ZD2的基准值为20V，接地电阻器RG1具有10kΩ的电阻值，接地电阻器RG2具有20kΩ的电阻值，接地电阻器RG1两端之间的电压为16V。因此，实际测量的电压减小为4V。另外，由于接地电阻器RG2两端之间的电压为32V，实际测量的电压变为小于0的值。因此，不可能测量附属侧的接地故障。

在2ZD系统中，即使是在接地故障仅仅在一个电线中发生时，例如，在主侧发生时(RG1＝10kΩ)，在漏地电流测试器A1中流动的电流为0.4mA(＝4V/10kΩ)。这里，由于基准电压为20V，接地电阻值在500kΩ而不是10kΩ处被测量得到(is measured at 500kΩ，not 10kΩ)。

同时，分布电容器部件在电线和地之间存在，存在例如安装在负载上的噪音消除电容器的电容器部件。如公知的，这一电容器部件在漏地电流测量中作为噪音，并可作为使得难以测量准确接地电阻值的原因。另外，为了检测接地故障位置，广泛使用这样的方法：信号发生器的管理信号被周期性地发送到电线且安装在电线分叉点(diverging point)的零序电流互感器(ZCT)基于管理信号来检测分叉点的漏地电流。当发送到电线的管理信号为正弦波信号时，电容性漏地电流具有超前电阻性漏地电流相位90度的相位。当管理信号为方波信号时，电容性漏地电流表现出尖峰。也就是说，为了更为准确地测量漏地电流，信号发生器的影响以及上面介绍的电容器部件的影响应当被移除。

发明内容

本发明一实施例指向一种漏地电流测量设备和方法，即使接地故障同时在主以及附属电线中发生，其能够测量两侧的漏地电流。

本发明另一实施例指向一种漏地电流测量设备和方法，其能够测量漏地电流，即使具有相同接地电阻值的接地故障同时在主以及附属电线中发生。