一种单极直流输电系统的剩余电流保护系统的制作方法

本发明涉及直流系统保护，特别是涉及一种单极直流输电系统的剩余电流保护系统。

背景技术：

1、单极直流输电系统通常通过一条直流输电线路和一条回流接地线进行直流输电，其中直流输电线路可以悬挂在输电塔或者地下敷设。由于具有线路结构简单、设备成本低等优点，单极直流输电系统的应用日益广泛，因此对于单极直流输电系统进行安全防护显得尤为重要。

2、以绝缘监测以及直流剩余电流保护为例，目前对于单极直流输电系统的线路进行绝缘监测以便在绝缘下降时进行直流剩余电流保护，主要是通过绝缘检测装置配合直流漏电流传感器实现，具体过程为：首先通过绝缘检测装置判断出线路的绝缘下降，之后采用设置于故障支路的直流漏电流传感器的不平衡电流信号实现故障定位。然而，直流漏电流传感器是一种有源器件，容易产生干扰，且其成本高、体积大，不易推广，特别是，即使通过直流漏电流传感器准确定位到线路故障，直流漏电流传感器并不能同时执行保护动作，因此，现有的监测定位过程只能定位到线路故障，尚不能及时执行保护动作，还需要其他设备辅助实现线路保护。而传统的交流直流剩余电流保护装置则无法直接应用到直流系统中。可见，单极直流输电系统的绝缘监测与直流剩余电流保护仍有待开发出更加经济、高效的方案。

3、因此，如何能够提供一种适用于单极直流输电系统且更为经济、高效的剩余电流保护系统是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种单极直流输电系统的剩余电流保护系统，能够以更为简洁的系统配置在单极直流输电系统的直流母线存在绝缘破坏时及时进行直流剩余电流保护。

2、为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种单极直流输电系统的剩余电流保护系统，所述单极直流输电系统的直流母线包括正极线路和负极线路，所述剩余电流保护系统包括：

3、交变信号发生器，其正极和负极分别经电容接入所述正极线路和所述负极线路，用于在所述直流母线存在绝缘破坏时通过所述电容向所述直流母线注入交变信号；

4、剩余电流保护装置，连接于所述直流母线的直流支路，所述直流支路包括连接于所述正极线路的正极支路和连接于所述负极线路的负极支路，所述剩余电流保护装置用于在所述交变信号发生器向所述直流母线注入所述交变信号时因感应所述交变信号而切断所述直流支路，所述剩余电流保护装置包括零序电流互感器、漏电控制电路以及直流断路器，其中：

5、所述零序电流互感器，用于供所述直流支路的所述正极支路和所述负极支路从中穿过，并在所述交变信号流经所述正极支路和所述负极支路时产生感应电动势，从而输出电压信号至所述漏电控制电路；

6、所述漏电控制电路，用于接收所述零序电流互感器产生的电压信号，并相应输出断开信号至所述直流断路器；

7、所述直流断路器，设置于所述正极支路和所述负极支路中，用于在接收到来自所述漏电控制电路的所述断开信号时从闭合状态切换至断开状态，从而切断所述正极支路和所述负极支路。

8、进一步地，所述直流断路器在切换至所述断开状态后保持所述断开状态一预设时间，并在保持所述断开状态达到所述预设时间后恢复所述闭合状态。

9、进一步地，所述漏电控制电路包括漏电芯片、第一开关量输出电路以及脱扣线圈，所述脱扣线圈和所述第一开关量输出电路串联于所述正极支路与所述负极支路之间，且所述脱扣线圈的控制触点连接至所述直流断路器；所述漏电芯片的一输入端连接至所述零序电流互感器，一输出端连接至所述第一开关量输出电路的控制端，其中，所述漏电芯片接收所述电压信号并输出控制信号至所述第一开关量输出电路的所述控制端，使所述第一开关量输出电路导通而于所述负极支路、所述正极支路、所述脱扣支路之间形成回路，所述脱扣线圈的控制触点相应产生所述断开信号，所述直流断路器从所述闭合状态切换至所述断开状态。

10、进一步地，所述漏电控制电路还包括第二开关量输出电路以及继电器，所述第二开关量输出电路的控制端连接至所述漏电芯片的所述输出端，所述继电器的线圈连接于所述第二开关量输出电路中，其中，所述漏电芯片接收所述电压信号并输出所述控制信号至所述第二开关量输出电路的所述控制端，所述第二开关量输出电路产生流经所述继电器的所述线圈的电流，使得所述继电器发出告警信号。

11、进一步地，所述第一开关量输出电路包括晶闸管，所述晶闸管的控制极为所述控制端，所述晶闸管的阳极连接至所述脱扣线圈的一端，所述晶闸管的阴极连接至所述负极支路，所述脱扣线圈的另一端连接至所述正极支路。

12、进一步地，所述漏电控制电路包括漏电芯片、第二开关量输出电路以及继电器，所述漏电芯片的一输入端连接至所述零序电流互感器，一输出端连接至所述第二开关量输出电路的控制端，所述继电器的线圈连接于所述第二开关量输出电路中，且所述继电器连接至所述直流断路器，其中，所述漏电芯片接收所述电压信号并输出控制信号至所述第二开关量输出电路的所述控制端，所述第二开关量输出电路产生流经所述继电器的所述线圈的电流，使得所述继电器输出所述断开信号至所述直流断路器，所述直流断路器从所述闭合状态切换至所述断开状态。

13、进一步地，所述第二开关量输出电路包括第一电阻、npn晶体管以及二极管，所述漏电芯片的所述输出端经所述第一电阻连接至所述npn晶体管的基极，所述npn晶体管的发射极接地，所述npn晶体管的集电极连接至所述二极管的阳极以及所述继电器的所述线圈的一端，所述二极管的阴极以及所述继电器的所述线圈的另一端连接至电源端。

14、进一步地，所述剩余电流保护装置还包括压敏电阻，所述压敏电阻一端连接于所述负极支路、另一端连接于所述正极支路。

15、进一步地，所述剩余电流保护装置还包括剩余电流测试电路，所述剩余电流测试电路的两端分别接入所述正极支路，所述剩余电流测试电路包括依次串联的测试开关、缠绕于所述零序电流互感器的环形铁心上的线圈以及测试电阻，其中，所述测试开关闭合时所述剩余电流测试电路于所述正极支路形成回路。

16、进一步地，所述交变信号发生器是正弦波信号发生器。

17、进一步地，所述剩余电流保护系统还包括绝缘检测装置，所述绝缘检测装置连接于所述正极线路和所述负极线路，用于检测所述直流母线是否存在绝缘破坏；所述交变信号发生器在所述绝缘检测装置检测获知所述直流母线存在绝缘破坏时通过所述电容向所述直流母线注入所述交变信号。

18、实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明实施例的单极直流输电系统的剩余电流保护系统通过交变信号发生器和剩余电流保护装置的设置，能够在单极直流输电系统的直流母线存在绝缘破坏时，及时对产生绝缘破坏的直流支路执行直流剩余电流保护动作，从而以更为简洁、经济的系统设置，高效地实现直流母线存在绝缘破坏时对于产生绝缘破坏的直流支路的定位以及直流剩余电流保护；而且，本发明实施例的单极直流输电系统的剩余电流保护系统采用电容构建与产生绝缘破坏的直流支路之间的剩余电流回路，由于电容隔直通交的特性，能够极大降低剩余电流保护系统对于单极直流输电系统的影响，同时，亦由于电容的存在，提高了单极直流输电系统正常运行时剩余电流保护系统的安全性，即使人体接触到线路的一极也不会产生触电危险，保障了人生安全；再者，本发明实施例的剩余电流保护装置采用零序电流互感器代替漏电流传感器，在克服漏电流传感器仅能检测不能执行保护动作的同时，降低了系统配置的复杂度和成本；此外，本发明实施例通过开关量输出电路的设置，可以连接继电器以及其他各种声、光信号装置，以便在所在直流支路存在绝缘破坏时，及时产生相应的告警信号，以提醒工作人员所在直流支流产生绝缘破坏，即绝缘破坏所在位置；本发明实施例的单极直流输电系统的剩余电流保护系统于直流母线上连接交变信号发生器，于直流母线的各直流支路上均设置所述剩余电流保护装置，则可以在确定所述直流母线存在绝缘破坏时，轻松定位故障支路同时切断故障支路，实现相应的直流剩余电流保护。