[发明专利]高压电网对地绝缘电阻的在线监测电路及监测系统

权利要求书

1.一种高压电网对地绝缘电阻在线监测方法，所述在线监测方法基于在线监测系统运行，在线监测系统包括在线监测电路，用于在线实时监测10kV高压系统的直流对地绝缘电阻及泄漏电流；所述在线监测电路包括被监测电路、信号输入电路和信号采样电路，被监测电路包括连接到电网母线上的变压器相关联级、检测设备、运行负载 及开关闸刀；

所述在线监测电路的工作原理如下：

在测量高压电力系统绝缘电阻时，恒压源产生一恒压直流信号，经处理后叠加到被测电路系统上，返回的电流信号经处理获得直流信号，经信号采样电路处理转换成相应的电阻值，然后经A/D转换后，由中央控制单元通过通讯处理器获取数据，并对数据进行处理后做出报警、发送短信相应动作；

在测量高压电力系统泄漏电流时，由安装在线路上的磁环将泄漏电流输入信号采样电路的泄漏电流输入端，经A/D转换后，由中央控制单元读取并做相应处理；

所述信号采样电路是在系统PT一次侧接地点加装隔直电容：为了监视三相对地电压，母线正常接Y0电磁式电压互感器，正常运行的电压互感器的励磁阻抗很大，但对直流测量信号是通路，现将Y0中性点经隔直电容接地，

使其容抗XC小于PT励磁阻抗的1/100，这样在正常或故障情况下均不影响经PT监视三相对地电压，同时又起到了隔离作用，达到了在线测量绝缘的目的；

所述PT初级中性点接地时，采用在PT初级中性点与地之间串一个 0.22uf/10kV电容，通过增加隔直电容，阻断直流信号，使得信号采样电路只有一个接地点，实现了信号的隔离采样；

所述在线监测方法包括误差分析：计算短路电流时，PT柜是按最恶劣情况下来算的，在最恶劣情况下，其励磁阻抗最小，容量最大，最大容量选200W，对于10kV高压系统，其计算过程如下：

A)PT的励磁阻抗计算：

最大容量：S＝200W；系统电压：U1＝10kV

则最大短路电流：I_K＝200/10000＝0.02A

励磁电流：Io＝10％I_K＝2mA

励磁阻抗：Zo＝10000/0.002＝5MΩ

B)串接0.22uf/10kV规格的电容

电容容抗：Zc＝1/2πfC＝10⁶/2π*50*0.22＝14.48kΩ

C)故障时隔直电容C上压降：

Uk＝U1/(Zo-Zc)*Zc＝10000/(5M－14.48k)*14.48k＝29V

D)相对误差：

Uk/U1＝29/10000＝2.9‰

在非最恶劣情况下，PT柜励磁阻抗均大于5MΩ，隔直电容的影响只会变小，不会变大；系统所有保护的动作信号均取自PT 柜，设计保护的整定值为最大故障时值的50％；

针对小电阻接地系统，加装隔直电容柜，选型计算：

给定线电压U＝6.6kV,小电阻为R＝7.6Ω

相电压为：

最大短路电流为：

选隔直电容数值c=1000uF

则其电抗为

得到阻抗

计算实际电流值为

得到误差为：

高压限流电阻接入高压系统如下：主站信号源通过高压限流电阻串联入系统断路器下端口，高压限流电阻的作用是保证监测站能承受高压系统的高电压；耐压26kV、45MΩ 10W的高压限流电阻作为负载接入10kV系统：其特点如下：a)它的结构保证了无论发生何种事故，高压限流电阻只能被烧断，绝不可能被击穿或短路；b)它的耐压水平是按额定功率的1.5倍的电压持续施压40分钟，老炼后2小时得到的，其耐压计算公式为：

45MΩ10W的高压电阻的耐压水平计算为：

加在高压限流电阻上的电压有两种情况：a)三个高压限流电阻接成Y法，正常工作情况下Y接法中性点电位为零电位；b)当发生单相接地短路时，极端情况高压限流电阻承受电压为相电压，小于26kV；

所述在线监测系统实现在线测量高压系统绝缘直流对地电阻，检测周期1s，且测量结果误差介于-2％和+2％之间，能通过系统绝缘直流对地电阻值定量反应系统绝缘情况；能通过系统绝缘直流对地电阻值和电网正常运行设定的整定值进行比较，若系统绝缘直流对地电阻值小于整定值，则认为系统绝缘水平趋于劣化；系统绝缘直流对地电阻值与整定值之间的差值越大，劣化程度越高；对系统绝缘水平是否劣化进行定性的在线反应，并对绝缘故障及时给出预警。