基于智能平衡桥的直流系统绝缘监测

张方峥

（茂名供电局，广东茂名,525000）

基于智能平衡桥的直流系统绝缘监测

张方峥

（茂名供电局，广东茂名,525000）

当前直流电源系统绝缘监测采用的是电压平衡桥原理，但由于电缆、设备老化造成对地电压失衡，从而影响绝缘监测装置监测对地电阻的精度。本文设计智能平衡桥装置，通过自动投切等效网络电阻，可解决常规平衡桥存在失衡的缺陷。

平衡桥；智能；网络电阻

0 引言

电厂和变电站的直流电源是主要电气设备的操作电源及控制信号电源，它是一个十分庞大的多分支供电网络，其常见故障是一点接地故障。一般情况下，一点接地并不马上影响直流系统的运行，但如果不能迅速找到接地故障点并予以修复，当发生另一点接地故障时，就可能引起信号回路、控制回路、继电保护装置等的误动作。因此，当发生这种绝缘故障时，必须及时发现并处理。

1 常规平衡桥监测系统

理想情况下，直流系统中正负对地的绝缘电阻、是趋于无穷大的。为了便于处理直流系统接地故障，通常会在直流系统的正极对地与负极对地之间加人两个大小相等的平衡电阻，该电阻即为直流系统中的平衡电桥。当直流系统没有发生绝缘故障时，该平衡电桥可以维持直流系统正负对地电压接近或相等；当直流系统发生绝缘故障时，该平衡电桥作为直流系统中的正负对地电压与对地绝缘电阻之间的桥梁，使它们之间建立起对应关系，方便故障的排查与处理，如图1。

图1 直流系统平衡桥原理图

2 智能平衡桥装置

2.1 智能平衡桥电阻选择

以220V的直流电源系统为例，根据Q/GDW 1969－2013《变电站直流系统绝缘监测装置技术规范》要求，当220V直流电源系统一极绝缘处于良好状态，另一极绝缘降低到预警整定值时，为防止直流系统一点接地引发保护误动，平衡桥引起的直流对地电压偏移不得超过10V。同时，平衡桥电阻值R1应大于直流电源系统的报警整定值。假设正极对地绝缘下降到预警整定值，有，则直流电源系统正极对地电压偏移为公式（1）。

根据公式(2)，随着直流电源系统负极对地绝缘电阻R-的变化，为满足电压偏移的要求，其平衡桥电阻值R1满足要求。直流电源系统负极对地绝缘电阻R-越大，则要求平衡桥电阻R1越小，电压偏移也越小。但实际监测中，若平衡桥电阻R1过小，又将直接影响系统的检测灵敏度。

2.2 网络电阻

正常状态下，正、负极对地绝缘电阻R+、R-远大于平衡桥电阻R1，通常能达到以上，平衡桥通常由直流屏厂家设计完成，但直流系统内设备经常变动，使得直流系统中的平衡桥电阻R1大小无法确定，同时由于电缆、设备老化，对地绝缘电阻R+、R-降低，且产生较大非对称，虽然远远大于报警值，但会使母线对地电压失衡，导致直流系统正、负对地电压偏差越限。由此可见采用常规固定值平衡桥电阻R1，无法满足绝缘监测装置监测对地电阻的精度。在绝缘监测装置的母线对地电压测量电路中，正、负级用六个不同电阻值的电阻R2~R7、R21~R26组建网络电阻，可以输出至每一档任意电阻，代替常规固定值的平衡桥电阻R1，智能平衡桥装置通过监测实时平衡桥电阻，并设置补偿电阻阀值，自动投切网络电阻以克服平衡桥失衡，同时自适应绝缘监测装置为满足精度要求对平衡桥电阻R1的选择。

3 智能平衡桥装置绝缘故障差流检测法

设直流系统智能平衡桥电阻等效值为R1、R2，正、负极对地绝缘电阻为R+、R-，如图2所示得到的方程组（3）为：平衡状态时(K2和K3闭合)和不平衡状态(K2断开且K3闭合或K2闭合且K3断开)，切到非平衡状态时选择K2闭合还是K3闭合的判据与平衡状态有关，即平衡状态下，当正极对地电压U+大于负极对地电压U-时，就闭合K2且断开K3；反之就闭合K3且断开K2。

Insulation monitoring for DC system based on intelligent balance bridge

Zhang Fangzheng
（Maoming Power Supply Bureau,Guangdong Maoming,525000）

The DC power system insulation monitoring using the principle of voltage balance bridge,but due to the aging of the cable and equipment,often cause of voltage imbalance,thus affecting the insulation monitoring devices,monitoring of resistance of precision.In this paper,we design an intelligent balance bridge device,which can solve the problem of the balance by automatically switching the equivalent network resistance.

Balanced bridge；Intelligence；Network resistance