磁调制式直流系统绝缘监测装置的设计和应用

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1、分析与探讨虞它景GUANGXIDIANYE磁调制式直流系统绝缘监测装置的设计和应用黄祖权(广西麻石水力发电厂，广西融安县545400)[摘要】利用磁调制原理构成直流电流传感器，并由此设计了直流绝缘在线检测装置。本装置与直流系统完全独立，不影响直流系统正常工作且直流电流传感器结构简单、分辨率高。由于采用固定偏差设计，实时检测偏差基准，提高了装置的抗干扰能力。该装置适用于发电厂与变电站直流系统绝缘的在线检测。[关键词】磁调制；直流系统；固定偏差幅值，提高直流传感器的精度。引言发电厂变电站的直流系统是控制和信号系统、继电保护及自动装置的工作电源，直流系统能否稳定运行直接

2、影响发电厂变电站的安全运行。发电厂变电站靠人工短时切换直流支路电源查找支路接地故障，不仅费时费力，而且极易造成继电保护及其自动装置误动作。检测直流系统绝缘的电桥平衡原理装置虽被广泛应用，但该方法不能检测直流正、负母线绝缘同等下降的情况，即使直流系统绝缘检测装置发出警报，也图1磁调制器结构示意图无法指示哪条支路有故障。双频探测原理的检测装置是一种w为直流信号绕组；w为交流激磁绕组；w，为检测绕组；i为激较新的直流系统绝缘检测方法，它虽能检测接地支路绝缘电阻磁电流；I为直流系统支路电流；F为高磁导率的环形铁芯。大小，但当直流系统分布电容过大时，影响检测的分辨率，同时低

3、频注入直流系统，使电压文波加大，有影响直流系统供电质2．2设计工况量之嫌。本文介绍的利用磁调制原理设计的直流系统在线检在理想情况下，设计铁芯材料是均匀的，环形铁芯尺寸内测装置结构简单，与直流系统完全独立，不向系统注入信号，不径与外径之比近似等于1，其铁芯截面积与环形尺寸相比很影响直流系统正常工作。由于采用了固定偏差设计，提高了分小，铁芯磁化均匀，磁滞损耗为零。在w：绕组通以三角波恒定辨率和抗干扰能力。交流i进行激磁，iW可使其充分饱和，则铁芯磁化曲线是经过坐标原点、且对称的三段折线，如图2(a)所示。当直流电流I=02恒流源激磁下的磁调制器原理时，磁场强度为0，即

4、Ho=1w／L=O，此时，w，绕组产生激磁电流l-B2．1磁调制器O．■／t本文介绍的利用磁调制原理设计的直流系统在线检测装／。置的磁调制方式直流传感器的结构如图1所示。铁芯为铍镆合金，圆形铁芯导磁系数高。在交流对称电流源激磁的铁芯I．f＼OHjt4；t：中，加直流偏置磁场，铁芯交变磁通的对称性被破坏，磁通正_——．0’ilt负半波相位也发生变化。相位量的大小和方向可以反映直流睡一劳‘T。2●]tj。h—偏置电流的大小和方向，这就是磁调制器工作原理。在实际应．／用中检测绕组w的感应电动势尽量高，有利抗干扰，提高检t’测绕组电动势的方法是增加w绕组匝数，增加铁芯截面

5、积，(a)磁化特性(b)检测绕组输出减少环形铁芯平均长度，增强铁芯磁导率和交流激磁电流的图2理想情况下铁芯磁化特性及其检测绕组输出2008．11(总第104期)皿虞它景分析与探讨CUANCXIDIANYE频率相同的正、负脉冲序列，如图200)所示。设S=tu／td由图2同理令At=lt—tol，由于At=T·IW1PIm，所以在w、w、Im及可见，当S发生变化时，t5=t6等式关系不变，只要I=0，则t2=t4T均为定值时，有AtocIII，只要检测At即测量检测绕组电压的等式关系也不变，tl=t3发生变化，即S发生变化，正、负脉冲宽峰值位移，即可得到直流信号绕组

6、中电流的大小。本设计装置中度发生变化。设I=0时，t=t。+t一t一即S一定时，t与t不变，的交流激磁电源频率f=9Hz，激磁电流幅值Ira=2．6mA，TI发生变化只影响t与t的值，I#0时t≠tI)，调节S的大小可=1tlms时，则At=T·IWj／Ira=111X1XI／2．6=42I(s／mA)。当以调节I=0时的to值，称to为基准值。下面分两种情况分析。I=5mA，At=210s，电流每变化0．1mA时，At变化4．2s。2．2．1I从零减少到一I时：AT89C51单片机时钟频率f=24MHz，可以有效检测出0．5S的t2=t2，且t2

7、时间变化，所以有足够的检测灵敏度，可满足测量系统的要求。t4=t4，且t4>t4(I：0)t=t1+t2一b-t4，且tt20=o)采用磁调制式直流传感器作为检测单元，用AT89C51单t4=t4，且t4>t4(I：01片机构成中央控制单元。磁调制式直流系统绝缘检测装置原理t=tl+t2一ts-t4，且t>t0如图4所示。其中A1、A2为磁调制式传感器，R为平衡电阻，提令At=lt—tol，且由磁调制式直流电流传感器的原理可得：供单极接地故障的漏电流回路。激磁源电路首先产生频率为At=IW。P

8、lm·T(