直流電源裝置工作原理及接地故障分析

直流電源裝置工作原理及系統(tǒng)接地故障案例分析一、直流電源裝置工作原理1高頻開關(guān)電源工作原理MK－50智能型高頻開關(guān)電源采用免維護(hù)鉛酸閥控蓄電池作為電源，具有壽命長、無污染、體積小等優(yōu)點(diǎn)。采用高頻開關(guān)斬波直流變換器和先進(jìn)的PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，確保電力系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定供電。供電線路采用充電模塊與穩(wěn)壓模塊并聯(lián)運(yùn)行方式，輸入的交流主電源經(jīng)三相橋整流、濾波后，一路經(jīng)充電模塊對電池進(jìn)行恒壓限流充電，另一路經(jīng)穩(wěn)壓模塊連接到直流母線上。電氣原理見圖1。圖1直流電源電氣原理框圖

1QF主電源輸入斷路器3QF電池充放電斷路器

4QF控制母線輸出斷路器5QF合閘母線輸出斷路器

1KM主電源輸入接觸器3KM進(jìn)線接觸器4KM維護(hù)旁路接觸器電池與合閘直流母線是永久連接的，在正常工作條件下，它從主電源上獲取電能進(jìn)行充電。對于雙路電源進(jìn)線系統(tǒng)，當(dāng)主電源停電時(shí)，系統(tǒng)可自動切換到備用電源供電；當(dāng)交流電源停電時(shí)，電池經(jīng)穩(wěn)壓模塊或硅堆向負(fù)荷供電。手動旁路開關(guān)可以將維修旁路與輸出負(fù)荷直接連接起來，勿需中斷對負(fù)荷的供電即可維修本直流電源。當(dāng)主電源恢復(fù)正常供電后，系統(tǒng)自動恢復(fù)到初始狀態(tài)。2

監(jiān)控系統(tǒng)簡介MK－50智能型高頻開關(guān)電源，采用PLC作為直流電源的監(jiān)控系統(tǒng)以及和用戶之間的通訊接口。監(jiān)控系統(tǒng)提供了設(shè)備的操作、控制、參數(shù)測試、運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警的所有信息，主要由智能操作顯示單元、微處理器控制單元、模擬量轉(zhuǎn)換單元(A/D、D/A)、緊急斷電按鈕(SB)等部件組成。

2.1

系統(tǒng)簡介

智能操作顯示單元的觸摸式液晶顯示屏可進(jìn)行系統(tǒng)操作，并能顯示所有與直流電源有關(guān)的信息，包括電氣參數(shù)顯示、直流電源工作狀態(tài)、故障存儲以及報(bào)警等。投入使用后，液晶顯示屏出現(xiàn)主屏幕信息，按“菜單”鍵即可進(jìn)入菜單選擇屏幕。

2.2系統(tǒng)的監(jiān)控功能

2.2.1系統(tǒng)操作

在菜單選擇屏幕狀態(tài)下，按“操作”鍵進(jìn)入系統(tǒng)操作屏幕，進(jìn)行充電方式選擇及“系統(tǒng)啟動”和“系統(tǒng)停止”操作。根據(jù)所選擇的充電方式自動對充電電壓和控制母線輸出電壓進(jìn)行設(shè)定。

2.2.2參數(shù)設(shè)定和參數(shù)顯示

在菜單選擇屏幕狀態(tài)下，按“參數(shù)”鍵進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定和參數(shù)顯示屏幕。主要參數(shù)有：充電電壓，充(放)電電流，輸出電壓，輸出電流。

2.2.3

故障存儲顯示及報(bào)警

在菜單選擇屏幕狀態(tài)下，按“故障查詢”鍵進(jìn)入故障存儲顯示屏幕。按“查詢”鍵，便可查詢故障發(fā)生的內(nèi)容及發(fā)生時(shí)間。

2.2.43直流電源的運(yùn)行狀態(tài)

3.1

正常運(yùn)行

采用交流電源供電時(shí)，整流器將交流電轉(zhuǎn)變成直流電，經(jīng)過整流濾波后對電池組進(jìn)行均衡充電或浮充電的同時(shí)，兼對控制母線負(fù)荷供電。

3.2

旁路電源投入運(yùn)行

對直流電源進(jìn)行檢修時(shí)，可以斷開與主電源的聯(lián)系而不中斷對系統(tǒng)供電，也不會影響負(fù)荷。維修旁路允許完全停止充電模塊和穩(wěn)壓模塊的運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)電氣隔離，在進(jìn)行設(shè)備內(nèi)部的檢修時(shí)，不致對技術(shù)人員或維修人員造成任何危險(xiǎn)。

3.3

交流電源斷電時(shí)的運(yùn)行

當(dāng)交流電源斷電時(shí)，直流控制母線上的電壓是靠電池組放電來維持的，電池組經(jīng)穩(wěn)壓模塊對控制母線提供一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，此時(shí)不會因交流電源斷電而影響負(fù)荷工作。此外，硅堆在任何非正常的情況下，均會不間斷地向控制母線供電。4

主要技術(shù)參數(shù)及應(yīng)用效果

輸入電壓：三相四線制，380V±20％

頻率：50Hz±10％

額定輸出電壓：24V、48V、110V、220V

額定輸出電流：15～300A

穩(wěn)壓精度：≤±0.5％

穩(wěn)流精度：≤±0.5％

穩(wěn)波電壓：≤0.5％

絕緣強(qiáng)度：交流2000V，1min

控制技術(shù)：15KHz，(PWM)脈寬調(diào)制技術(shù)直流系統(tǒng)接地故障案例分析1、直流接地概況變電所直流系統(tǒng)比較復(fù)雜，它需要供給動力、照明、控制、信號、繼電保護(hù)及自動裝置等系統(tǒng)，且還須通過電纜線路與屋外配電裝置的端子箱、操作機(jī)構(gòu)箱連接，發(fā)生接地機(jī)會較多。直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，由于沒有短路電流通過，熔斷器不會熔斷，仍能繼續(xù)運(yùn)行。但是這種故障必須及早發(fā)現(xiàn)并予以排除，否則當(dāng)再發(fā)生另一點(diǎn)接地時(shí)，構(gòu)成直流兩點(diǎn)接地將會造成信號裝置、保護(hù)裝置及斷路器的誤動作，同時(shí)可能使繼電器燒毀。Y2Y2DL＋＋K1K2DLDL＋＋K1KDL圖1輸電線路過流保護(hù)的直流操作回路一極發(fā)生接地的情況K1—電流繼電器；K2—中間繼電器；Y2—眺閘線圈為了使直流系統(tǒng)絕緣保持在良好的情況下，要求：*每一個(gè)二次回路對地絕緣電阻不應(yīng)小于1兆歐（在比較潮濕的地區(qū)允許降低到0.5兆歐）*當(dāng)直流系統(tǒng)的任一極對地絕緣電阻對于220V系統(tǒng)：R地<15~20kΩ110V系統(tǒng)：R地<4~6kΩ48V系統(tǒng)：R地<1.5kΩ時(shí)，應(yīng)發(fā)出燈光和音響信號。2、絕緣監(jiān)察裝置YAYAYA1．1燈監(jiān)視裝置YAYAYA＋_＋_ZJZJ圖2燈監(jiān)視裝置原理接線圖圖3檢查直流系統(tǒng)絕緣時(shí)造成繼電器誤動作優(yōu)點(diǎn)：簡單、費(fèi)用省缺點(diǎn)：（1）.直流回路絕緣接地時(shí)不能發(fā)出信號，只有檢查時(shí)才能發(fā)現(xiàn)。（2）.不能反映直流回路絕緣電阻數(shù)值。（3）.任一極絕緣不良，經(jīng)較大電阻接地時(shí)，燈亮案較難區(qū)分。（4）.若在中間繼電器ZJ前一點(diǎn)D接地，在按下按鈕后電流較大，使大部分繼電器誤動。1.2．電壓表監(jiān)視裝置VVR21R1V＋_＋_VVR21R1V圖4電壓表監(jiān)視裝置原理接線圖圖5電壓表監(jiān)視裝置的測量分析優(yōu)點(diǎn)：（1）設(shè)備簡單，費(fèi)用省。（2）能測量每極對地的電壓值，經(jīng)過換算可檢查對地絕緣電阻狀況。缺點(diǎn)：（1）絕緣低或接地時(shí)不能發(fā)出報(bào)警。（2）不能直接從電壓表上讀出絕緣電阻值。1.3直流電橋監(jiān)測裝置+_IOXJJR1R21IOXJJR1R21R+R-R+R-圖5直流電橋監(jiān)測裝置原理圖本裝置是根據(jù)直流電橋的工作原理構(gòu)成的（見圖其主要組成元件為電阻R1、R2和信號繼電器XJJ。電阻R1和R2數(shù)值相等（通常選用R1=R2=1000歐），并與直流系統(tǒng)正負(fù)極對地電阻R+與R-組成電橋的四個(gè)臂。繼電器XJJ則接于電橋的對角線上，相當(dāng)于直流電橋中檢流計(jì)的位置。正常狀態(tài)下直流母線正負(fù)極的對地絕緣電阻R+與R-相等，繼電器XJJ線圈中只有微小的不平衡電流流過，繼電器不動作。當(dāng)某一極的絕緣電阻下降時(shí)，電橋失去平衡，繼電器的線圈中即有電流通過。當(dāng)此電流足夠大時(shí)，繼電器XJJ動作，其常開觸點(diǎn)閉合，發(fā)出預(yù)告信號。1.4．通用絕緣監(jiān)視裝置+（1）用一只直流電壓表2V和一只轉(zhuǎn)換開關(guān)CK來切換，分別測出正極對地電壓或負(fù)極對地電壓值，如果直流系統(tǒng)絕緣良好且大于1兆歐，則在此兩次測量中電壓表2V的指針幾乎停在零點(diǎn)。如果負(fù)極絕緣降低，則在測量正極時(shí)就有電壓指示，負(fù)極若完全接地，電壓表就指示出直流母線工作電壓。+_圖7絕緣監(jiān)視部分電氣接線圖12ZK2ZKCK3R1RXJJ_圖7絕緣監(jiān)視部分電氣接線圖12ZK2ZKCK3R1RXJJ2R2R1R2R2R1RΩΩXJJ②③④⑤⑥⑦⑧XJJCKCK⑨CKCK⑩②③④⑤⑥⑦⑧⒉V⒉V圖6通用絕緣監(jiān)視及電壓測量裝置原理接線圖圖6通用絕緣監(jiān)視及電壓測量裝置原理接線圖三、直流接地自動選線裝置1、概述發(fā)電廠和變電所直流系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且通過電纜與配電裝置的端子箱、操動機(jī)構(gòu)等相連接，發(fā)生接地機(jī)會較多。直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，由于沒有短路電流流過，熔斷器不會熔斷，仍能繼續(xù)運(yùn)行。但如果這種單點(diǎn)接地故障不及時(shí)消除，繼而發(fā)生兩點(diǎn)接地，就有可能引起保護(hù)拒動或誤動作跳閘。我廠三降壓站直流系統(tǒng)接地現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，以前這幾個(gè)降壓站直流系統(tǒng)雖都裝有傳統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置，但當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地或絕緣電阻低于一定值時(shí)，只能發(fā)出燈光和音響信號。若要確定接地故障是哪一條回路，必須采用人工分段停電，逐個(gè)減小范圍的方法進(jìn)行查找。這種方法不僅繁瑣費(fèi)時(shí)，而且在停電過程中，會增加保護(hù)誤動、開關(guān)拒動或信號失靈的危險(xiǎn)，容易引發(fā)事故。近年來，國內(nèi)有關(guān)院所已開發(fā)了一些直流絕緣監(jiān)測裝置。由于這些裝置大多需依靠對直流系統(tǒng)注入一交信號，裝置通過電流傳感器采入故障信號。因而，這種裝置的檢測效果往往會受到系統(tǒng)中分布電容的影響。針對上述存在問題，我們專門成立了技術(shù)攻關(guān)小組，廣泛收集了國內(nèi)外有關(guān)資料，對直流系統(tǒng)中各種接地情況進(jìn)行了細(xì)致的分析，最后探尋了一種不需向被測系統(tǒng)注入任何信號的檢測方法，并采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對故障信號進(jìn)行控制和處理，完善地解決了直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測問題。本裝置只能在某一極絕緣下降到一定數(shù)值時(shí)自動發(fā)出信號，它由電阻1R、2R和一只內(nèi)阻較高的繼電器XJJ構(gòu)成，當(dāng)不測量母線對地電壓時(shí)，電氣接線圖如圖7所示。1R和2R與正極對地絕緣電阻R3和負(fù)極對地電阻R4組成了電橋，XJJ相當(dāng)于一個(gè)檢流計(jì)，如圖8所示。通常1R=2R=1千歐，正常時(shí)正、負(fù)極對地絕緣電阻都較大，可假設(shè)R3=R4，故XJJ線圈中沒有電流流過，當(dāng)電流足夠大時(shí)，繼電器動作，自動發(fā)出信號。R21R1+R21R1IOXJJR1R21IOXJJR1R21XJJZJR4R33XJJZJR4R33圖8絕緣監(jiān)視部分的原理分析圖9絕緣監(jiān)視部分使繼電器誤動的可能性分析流過絕緣監(jiān)視繼電器XJJ線圈的電流IO，用有源兩端定理，可解得（見圖8）：U（R3R1IO=R3+R4R1+R2R1RR3R4R1+R2R3+R4檢測原理2.1接地故障判別本裝置采用圖1所示電路實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察。圖中R1、R2（R1=R2）與直流系統(tǒng)正負(fù)極對地絕緣電阻R+和R-組成電橋的四個(gè)臂。絕緣監(jiān)視繼電器K與可調(diào)電阻器RP（用來整定絕緣電阻報(bào)警值）及中間繼電器J1常閉觸點(diǎn)串聯(lián)后接在電橋的對角線上，相當(dāng)于直流電橋中檢流計(jì)位置。正常狀態(tài)下，直流母線正負(fù)極的對地絕緣電阻R+與R-都較大，可視為相等，絕緣監(jiān)視繼電器K線圈中只有微小的不平衡電流流過，繼電器不動作。當(dāng)某一極的絕緣電阻下降時(shí)，電橋失去平衡，此時(shí)，流過繼電器K線圈的電流IK，可用有源兩端網(wǎng)絡(luò)定理解得：R1R1R+R++R-R++R-R1+R2R1R2R+R1R2R+R-+Rj+Rj+RP+R1+R2R1+R2R++R-式中U—直流母線電壓；Rj—繼電器線圈電阻；R+、R—直流正負(fù)極對地絕緣電阻；RP—可調(diào)電阻器；R1、R2—橋臂電阻。當(dāng)R1=R2=R時(shí)，則得：U（R+U（R+-R-）IK=(2—2)2R+R-+(2Rj+2RP+R)(R++R-)從上式可見，直流系統(tǒng)絕緣正常時(shí)，R+=R-，IK=0，K不動作。當(dāng)系統(tǒng)中任一極的絕緣下降到一定值（在220V直流系統(tǒng)中，絕緣電阻一般整定在15～20kΩ），且使IK達(dá)到絕緣監(jiān)視繼電器K的動作電流時(shí)，繼電器動作，其常開接點(diǎn)K接通，此時(shí)圖1右邊電路中A點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖?。?jì)算機(jī)測試到高速輸入口HSI.0為低電平時(shí)，裝置即判別系統(tǒng)發(fā)生接地故障。PEPEKRPHSI.0AK+VcR+J1R-＋R1R2－R1圖10絕緣監(jiān)察電路由于裝置中設(shè)有一人工接地點(diǎn)，這樣當(dāng)直流二次回路中任一中間繼電器ZJ一端發(fā)生接地時(shí)（如圖2中的B點(diǎn)），在絕緣監(jiān)視繼電器K、中間繼電器ZJ及電源之間構(gòu)成回路，回路中電流IK同時(shí)流過絕緣監(jiān)視繼電器和中間繼電器。為防止中間繼電器誤動作，其IK的值應(yīng)保證絕緣監(jiān)視繼電器能可靠動作，而中間繼電器不動作。因此，絕緣監(jiān)視繼電器應(yīng)選用高靈敏度繼電器，其內(nèi)阻要大于直流系統(tǒng)中任一中間繼電器的內(nèi)阻，以確保裝置的可靠性。＋＋R1R2―R1R2―IKIKKJKJ1RPRPZJZJBBIKIK圖11絕緣監(jiān)察部分使繼電器誤動作可能性分析2.2選線方法前面我們已經(jīng)闡述了判別直流系統(tǒng)是否有接地故障存在的方法。但當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障后，如何確定是正極接地還是負(fù)極接地？在哪一回路發(fā)生接地？接地電阻為多大？這些問題尚未解決。+ER2TI2I1_R2+ER2TI2I1_R2去裝置輸入端去裝置輸入端I0負(fù)載NR負(fù)載NRxIxPIxPE圖12故障信號獲取電路我們設(shè)計(jì)了一種可控電子開關(guān)，開關(guān)的一端與外部接地線相連，另一端經(jīng)電阻R2與電源相連接構(gòu)成回路，如圖3所示。圖中左半部電子開關(guān)可在計(jì)算N，在該支路的供電線路上裝有電流傳感器模塊T。當(dāng)直流系統(tǒng)正常時(shí)，支路中的負(fù)載電流I1=I2，而流過T中的合成電流為0（即∑I=0），電流傳感器無信號輸出。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)（如圖3中N支路的正端通過Rx接地，并且Rx≤20kΩ），則電子開關(guān)P動作，從電源正極Rx地R2負(fù)極形成電流通路，并在N支路的正極回路中產(chǎn)生一個(gè)疊加電流Ix。此時(shí)，電流傳感器T中的∑I≠0，其二次就會產(chǎn)生一電流信號I0，此電流信號經(jīng)裝置采集后，根據(jù)故障電流的大小和方向，計(jì)算機(jī)就可算出接地電阻值和確定接地故障的性質(zhì)（即為正極接地還是負(fù)極接地）。接地電阻可根據(jù)下式求出：U—nI0R2Rx=（2—3）nI0式中n—傳感器模塊的電流比；I0—傳感器的二次電流（由裝置采集）；U—直流系統(tǒng)的電壓值；R2—電子開關(guān)負(fù)載電阻。如在直流系統(tǒng)的每一支路中都裝上電流傳感器模塊，裝置便可進(jìn)行巡回檢測和完成故障線路的選線。2.3系統(tǒng)控制本裝置是根據(jù)計(jì)算機(jī)高速輸入口HSI.0電平的高低來判別直流系統(tǒng)絕緣是否良好，并通過計(jì)算機(jī)的高速輸出口HSO.0、HSO.3以及相應(yīng)的外圍電路完成接地故障檢測控制，如圖4所示。圖中J1為中間繼電器；TIL為光電耦合器；D1為保護(hù)二極管，限制TIL過電壓；R4為限流電阻；G為電子開關(guān)P的使能端。當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，計(jì)算機(jī)的高速輸入口HSI.0變?yōu)榈碗娖?。軟件控制?jì)算機(jī)的高速輸出口HSO.0，延時(shí)輸出高電平，經(jīng)光耦TIL驅(qū)動繼電器J1動作，其常閉接點(diǎn)打開（見圖1），以隔離絕緣監(jiān)察電路對選線回路的影響。再由高速輸出口HSO.3延時(shí)輸出一高電平，驅(qū)動電子開關(guān)P工作。裝置對直流系統(tǒng)進(jìn)行巡回檢測后，顯示故障線路編號、接地電阻值并語音報(bào)警。若故障排除，HSO.3、HSO.0先后轉(zhuǎn)為“低”電平，J1繼電器釋放，電子開關(guān)P停止工作，裝置進(jìn)入監(jiān)測高速輸入口HSI.0狀態(tài)，或響應(yīng)鍵盤操作。+12V+12VD1D1J1J1GR4HSO.0R4GR4HSO.0TILHSO.3電子開關(guān)P電子開關(guān)P圖13故障信號監(jiān)測控制簡圖裝置的特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)3.1特點(diǎn)（1）數(shù)字顯示：發(fā)生接地時(shí)可顯示直流回路編號，接地電阻值。（2）時(shí)鐘功能：正常運(yùn)行中，可顯示時(shí)間，做到一機(jī)多用。（3）判線速度快，無需人工干預(yù)。（4）語言報(bào)警：發(fā)生接地故障時(shí)，語音報(bào)出接地回路的極性及回路編號。（5）記憶功能：可記憶故障線路及接地發(fā)生時(shí)間。（6）自檢功能：可自行檢查內(nèi)部故障。（芯片級）（7）自恢復(fù)功能：抗干擾能力強(qiáng)。（8）STD標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu)：便于裝置升級和維修。（9）裝置不向被監(jiān)測的直流系統(tǒng)施加任何信號，不會對被測系統(tǒng)有任何影響。（10）裝置的檢測速度和可靠性與被測系統(tǒng)的對地分布電容無關(guān)。3.2技術(shù)指標(biāo)（1）母線數(shù)：2段（2）出線數(shù)：32路（可擴(kuò)）（3）系統(tǒng)數(shù)：1~4相同或不同電壓等級（4）接地指示時(shí)間≤5秒（5）電源：交流220±10%V硬件結(jié)構(gòu)裝置以單片機(jī)為核心，組成實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)?？紤]到功能的擴(kuò)展與維修方便，采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制總線STDBUS設(shè)計(jì)。裝置主要由五塊STD模板組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。STDBUSSTDBUS主控模板信號處理板語音報(bào)警板A/D主控模板信號處理板語音報(bào)警板A/D模板打印機(jī)鍵盤顯示器打印機(jī)鍵盤顯示器圖14系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主控板為提高裝置的實(shí)時(shí)性和抗干擾能力，選用8098單片機(jī)為主控部件，它是一種高性能的16位單片機(jī)，內(nèi)部無累加器結(jié)構(gòu)，而是采用寄存器—寄存器結(jié)構(gòu)，消除了累加器的瓶頸效應(yīng)，操作速度和數(shù)據(jù)吞吐能力明顯提高；另外它具有高效率的指令系統(tǒng)，最長指令執(zhí)行時(shí)間為9.5us，最短只需2us;8098內(nèi)部還配有自恢復(fù)電路、高速輸入/輸出口、脈寬調(diào)制輸出以及10位A/D等，這對滿足設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)提供了先決條件。在主控板上設(shè)置了8K/16K程序存貯器，8K/16K/32K的數(shù)據(jù)存貯器，擴(kuò)展了一片并行接口電路8155和打印機(jī)電路，使該模塊具有鍵盤顯示接口及打印機(jī)接口。電路的結(jié)構(gòu)框圖見圖6。88數(shù)據(jù)驅(qū)動8D0～D788數(shù)據(jù)驅(qū)動8D0～D7EPROMRAMEPROMRAMA0～A15組合邏輯地址驅(qū)動16A0～A15組合邏輯地址驅(qū)動168155鍵盤顯示8155鍵盤顯示88098CPU控制驅(qū)動打印機(jī)電路88098CPU控制驅(qū)動打印機(jī)電路8控制總線8控制總線打印口打印口圖15主控板結(jié)構(gòu)框圖4.2A/D模板的主要功能是：將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以適應(yīng)計(jì)算機(jī)對輸入信號的要求。電路由模擬開關(guān)、采樣保持器、程控放大器、A/D轉(zhuǎn)換器及各寄存器、控制器、驅(qū)動、緩沖、光電隔離器等構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示。A/D轉(zhuǎn)換器采用12位AD574芯片，分辨率為1/4096，轉(zhuǎn)換時(shí)間為35us，非調(diào)整誤差±1LSB，輸入設(shè)定為雙極性，采用雙通道差分輸入方式，其共模抑制比高，抗干擾能力強(qiáng)。由于應(yīng)用了光電隔離技術(shù)，使數(shù)據(jù)總線、地址總線以及控制總線與受測現(xiàn)場的A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行隔離，保證了STD總線系統(tǒng)能工作在平穩(wěn)和安靜的環(huán)境中；電路中設(shè)有程控放大增益1~256倍（可由軟件控制），不但調(diào)整方便，而且也提高了轉(zhuǎn)換精度。82262A/D數(shù)據(jù)緩沖器采樣保持A/D數(shù)據(jù)驅(qū)動器8光電隔離器數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器882262A/D數(shù)據(jù)緩沖器采樣保持A/D數(shù)據(jù)驅(qū)動器8光電隔離器數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器8D0～D7程控放大D0～D7程控放大22228地址總線驅(qū)動器138采樣保持8程控增益寄存器8地址總線驅(qū)動器138采樣保持8程控增益寄存器A0～A7光電隔離器A0～A7光電隔離器2812位A/D622812位A/D62276光電隔離器A/D命令寄存器板及通道選擇器276光電隔離器A/D命令寄存器板及通道選擇器62模擬量多路開關(guān)362模擬量多路開關(guān)3858512A/D轉(zhuǎn)換控制器控制總線驅(qū)動器12A/D轉(zhuǎn)換控制器控制總線驅(qū)動器控制信號控制信號圖7A圖7A/D模板框圖信號輸入信號輸入4.3信號處理板信號處理板由絕緣監(jiān)察、故障信號獲取以及信號調(diào)理三部分組成。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地或絕緣電阻低于規(guī)定值時(shí)，絕緣監(jiān)察電路發(fā)送一個(gè)故障信號至8098單片機(jī)的高速輸入口HSI.0，由高速輸出口HSO.3控制信號獲取電路中的電子開關(guān)，使接地回路中傳感器二次產(chǎn)生一個(gè)故障信號，經(jīng)信號調(diào)理后送A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換。信號處理板結(jié)構(gòu)組成見圖8。80988098絕緣監(jiān)察主控板HS主控板HSI.0HSO.3故障信號獲取HSO.3故障信號獲取信號調(diào)理A/D信號調(diào)理A/D圖16圖16信號處理電路組成框圖4.4語音報(bào)警板為使儀器的人機(jī)對話更直觀，有利于值班人員對故障進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)了語音報(bào)警電路。它與數(shù)字顯示共同完成故障報(bào)警，并具有儀器自檢應(yīng)答功能。報(bào)警電路由語音合成器芯片UM5100、語音數(shù)據(jù)庫27512、緩沖鎖存器74LS273、音頻放大器LM324、LM386構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖9所示。先將所有故障語言信息及自檢應(yīng)答語言信息通過UM5100寫入EPROM27512中（多片），建立語音數(shù)據(jù)庫（此工作只需做一次，結(jié)構(gòu)圖中這部分框圖未標(biāo)出）。裝置檢測到接地故障時(shí)，由主控板控制數(shù)據(jù)庫與語音合成器，將該故障的語音數(shù)據(jù)信息還原成模擬電壓信號，經(jīng)放大后，由揚(yáng)聲器輸出。UM510074LS27327512UM510074LS27327512語音數(shù)據(jù)庫鎖存器語音合成器語音數(shù)據(jù)庫鎖存器語音合成器主控板主控板音頻放大器音頻放大器圖17語音報(bào)警框圖4.5鍵盤顯示板這是人機(jī)對話的主要部件，設(shè)置在儀器的面板上。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮面板簡潔、自動化程度高、操作方便。鍵盤顯示電路采用可編程鍵盤顯示管理芯片8279，硬件實(shí)現(xiàn)顯示掃描、鍵盤掃描和鍵盤去抖動。配合譯碼器、段選驅(qū)動器、位選驅(qū)動器、8段LED及小鍵盤組成6按鍵、6位LED模板（結(jié)構(gòu)見圖10）。面板按鍵少（6只），設(shè)計(jì)中采用了復(fù)合鍵功能，能實(shí)現(xiàn)啟動、停止、輸出、自檢、重檢、故障記憶、打印、消音、顯示轉(zhuǎn)換、時(shí)間（年、月、日、時(shí)、分、秒）校正等十幾種功能?；仞伝仞佹I盤8279鍵盤8279鍵盤顯示管理主控板掃描74LS138主控板掃描74LS138譯碼器譯碼器位驅(qū)動LED段驅(qū)動位驅(qū)動LED段驅(qū)動9011×87407圖18鍵盤顯示電路變電站直流系統(tǒng)是十分重要的電源系統(tǒng)，它是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，不受系統(tǒng)運(yùn)行方式改變的影響，為控制回路、信號回路、繼電保護(hù)、自動裝置及事故照明等提供可靠穩(wěn)定的電源,它還為斷路器的分、合閘提供操作電源。1.直流接地的概念及產(chǎn)生的原因直流電源為帶極性的電源，即電源正極和電源負(fù)極。直流電源的“地”并不是實(shí)際接地，僅僅是個(gè)中性點(diǎn)的概念。如果直流電源系統(tǒng)正極或負(fù)極對地間的絕緣電阻值降低至某一整定值，這時(shí)我們稱直流系統(tǒng)有正接地故障或負(fù)接地故障。

直流系統(tǒng)由各種保護(hù)、控制設(shè)備、電纜、端子及箱體等構(gòu)成，所接設(shè)備多、回路復(fù)雜，在長期運(yùn)行過程中會由于環(huán)境的改變、氣候的變化、電纜以及接頭的老化，設(shè)備本身的問題等等，在絕緣老化破損、機(jī)械振動、灰塵沉淀、金屬生銹、潮濕、漏水等各種因素的作用下，不可避免的發(fā)生直流系統(tǒng)接地。從我們所遇到的直流接地情況看，以端子箱、壓力表進(jìn)水，電纜表皮破損，裸露金屬積有灰塵，在空氣潮濕時(shí)引起直流接地最為常見；備用電纜芯端面沒有包扎好而導(dǎo)致接地的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，另外，電纜在金屬處拐彎或穿過金屬物，由于振動、碰撞下產(chǎn)生絕緣磨損，也會發(fā)生直流接地。2.直流接地的危害直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地，不會對系統(tǒng)構(gòu)成危害。但如果發(fā)展成兩點(diǎn)接地，就可能造成嚴(yán)重的后果。直流系統(tǒng)發(fā)生兩點(diǎn)接地故障，便可能構(gòu)成接地短路，造成繼電保護(hù)、自動裝置誤動或拒動，或造成直流保險(xiǎn)熔斷，使保護(hù)及自動裝置、控制回路失去電源。（1）直流正極接地，有使保護(hù)及自動裝置誤動的可能。因?yàn)橐话闾祥l線圈、繼電器線圈正常與負(fù)極電源接通，若這些回路再發(fā)生一點(diǎn)接地，就可能引起誤動作。如圖1所示，由于K1，K2兩點(diǎn)接地，使出口跳閘繼電器