一种交流窜入故障干预装置及方法与流程

1.本发明涉及变电站检测技术领域，具体涉及一种交流窜入故障干预装置及方法。


背景技术：

2.变电站直流系统作为变电站二次设备的工作电源，具有至关重要的作用。同时由于变电站本身的特殊性，发生交流窜入、直流接地或者雷电侵入等缺陷屡见不鲜，这些缺陷轻则引起二次设备损坏，重则引起断路器误动、拒动等严重事故。现有变电站的直流系统普遍通过加装浪涌保护器、直流绝缘监测装置等方法，能够解决了雷电波侵入和直流接地的问题，保护直流系统的安全运行，但是对于交流窜入，有极少有的单位通过加装设备进行报警，但对于如何防止窜入，还没有好的解决方法。
3.近年来，变电站交流窜入直流系统导致事故时有发生。某330kv变电站，户外断路器端子箱进水，短路烧坏端子箱箱内温控器，引起温控器上交流电线与直流回路线芯互搭，造成交流电窜入直流系统，导致330kv系统多台断路器跳闸，站内2台联变事故停电、110kv母线失压，事故导致地区电网受到严重影响。某重要电站，检修人员在开关场取接电焊机用交流电源时发生失误，电焊机电源输入端接入了交流220v火线和直流电源负极，发生交流电窜入直流系统事故，事故造成该电厂500kv双回并网线路跳闸。某500kv枢纽变电站，主变本体保护传动的工作人员，操作失误，误短接了主变冷却器风机交流电源与本体保护回路直流正极，导致该站台500kv开关跳闸，测控装置开入高电平，并且个别测控单元开入光藕损坏。
4.交流窜入直流系统后进行干预暂未发现有运行先例，虽有部分专家学者提出此构思，但均存在众多安全隐患。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供了一种交流窜入故障干预装置及方法，本发明通过交流窜入检测，智能分析判断，主动干预存在交流窜入的馈线支路，从是否需要干预、如何干预等众多安全因素考虑出发，在提高直流系统抵御交流窜入能力和保证系统安全运行之间找到了一个平衡点，用低成本、低风险换来了变电站高效安全运行。具体技术方案如下：
6.一种交流窜入故障干预装置，包括交流窜入检测单元、交流窜入干预单元；所述交流窜入检测单元与交流窜入干预单元连接，所述交流窜入检测单元、交流窜入干预单元分别与直流系统母线连接；
7.所述交流窜入检测单元用于实时检测直流系统母线电压、直流对地电压和交流窜入信号电压，判断故障极以及是否要启动交流窜入干预单元，若需要启动交流窜入干预单元，则输出控制信号至交流窜入干预单元；
8.所述交流窜入干预单元用于根据交流窜入检测单元的控制信号对故障极进行干预，促使故障支路断开与直流系统母线之间的连接。
9.优选地，所述交流窜入检测单元包括依次连接的隔直电容、分压电阻、第一放大电路、第二放大电路、钳位保护电路、mcu电路；
10.所述隔直电容用于隔绝交流窜入信号中的直流分量；所述分压电阻用于对窜入交流信号进行分压；
11.所述第一放大电路用于对分压后的窜入交流信号进行第一次放大；
12.所述第二放大电路用于对分压后的窜入交流信号进行第二次放大；
13.所述钳位保护电路用于对第二放大电路放大后的窜入交流信号进行钳制在合适电压范围内；
14.所述mcu电路用于对钳位保护电路输出的信号进行处理判断。
15.优选地，所述窜入检测单元的信号检测范围为0-300v。
16.优选地，所述交流窜入检测单元根据电压偏移情况判断故障极性，具体是：当存在交流窜入电压时，比较正极对地电压和负极对地电压，当正极对地电压小于负极对地电压时，判断为正极交流窜入故障，反之则判断为负极交流窜入故障。
17.优选地，所述交流窜入检测单元根据交流窜入信号电压的幅值判断是否要启动交流窜入干预单元；当交流窜入信号电压的幅值高于越限告警值时，则启动交流窜入干预单元，反之，则无需启动交流窜入干预单元。
18.优选地，所述交流窜入干预单元具体是通过向故障极注入电流信号，以使得故障支路对应的断路器跳闸，进而实现对应故障支路与直流系统母线断开连接。
19.优选地，所述交流窜入干预单元包括断路器qf3、熔断器fu1、熔断器fu2、接触器km1、接触器km2、二极管d1、二极管d2、可变电阻rx、告警开关k11、告警开关k12、时间继电器kt1、时间继电器kt2、时间继电器kt3、指示灯led1和指示灯led2；
20.所述熔断器fu1的一端与断路器qf3正极线连接，另一端与二极管d1的阴极连接，二极管d1的阳极、二极管d2的阴极分别与可变电阻rx的一端连接，可变电阻rx的另一端接地，二极管d2的阳极与熔断器fu2连接，熔断器fu2的另一端与断路器qf3负极线连接；
21.告警开关k11、时间继电器kt1、接触器km1、指示灯led1依次连接；
22.告警开关k12、时间继电器kt2、接触器km2、指示灯led2依次连接；
23.时间继电器kt3的一端与接触器km1连接，另一端与接触器km2连接；
24.接触器km1与接触器km2之间互锁，并且接触器km1的一端控制熔断器fu1与二极管d1之间的通断；接触器km2的一端控制熔断器fu2与二极管d2之间的通断；断路器qf3与直流系统母线连接。
25.优选地，所述电流信号为u
ac
/(2*r
x
)，其中u
ac
为交流窜入信号幅值，r
x
为可变电阻rx的阻值。
26.优选地，所述可变电阻rx通过大电容c5接地。
27.一种交流窜入故障干预方法，应用于所述的干预装置，包括以下步骤：步骤s1，交流窜入检测单元实时检测直流系统母线电压、直流对地电压和交流窜入信号电压；
28.步骤s2，当存在交流窜入电压时，比较正极对地电压和负极对地电压，当正极对地电压小于负极对地电压时，判断为正极交流窜入故障，反之则判断为负极交流窜入故障；
29.步骤s3，根据交流窜入信号电压的幅值判断是否要启动交流窜入干预单元；当交流窜入信号电压的幅值高于越限告警值时，则启动交流窜入干预单元，进入步骤s4，反之，
则无需启动交流窜入干预单元，返回步骤s1；
30.步骤s4，交流窜入干预单元改变故障极的电流大小，以使得故障支路对应的断路器跳闸，进而实现对应故障支路与直流系统母线断开连接；
31.步骤s5，当故障支路对应的断路器故障不能正常脱扣，则交流窜入干预单元继续增大电流信号使得交流窜入干预单元断开与直流系统母线的连接。
32.本发明的有益效果为：本发明提供了一种交流窜入故障干预装置及方法，装置包括交流窜入检测单元、交流窜入干预单元；交流窜入检测单元实时检测直流系统母线电压、直流对地电压和交流窜入信号电压，判断故障极以及是否要启动交流窜入干预单元，若需要启动交流窜入干预单元，则输出控制信号至交流窜入干预单元；交流窜入干预单元根据交流窜入检测单元的控制信号对故障极进行干预，促使故障支路断开与直流系统母线之间的连接。本发明的装置结构简单，制作成本低，可以检测0-300v的交流窜入信号，精度高。交流窜入单元设置有熔断器，可在故障支路断路器无法正常脱扣的情况下断开交流窜入干预单元与直流母线的连接，提高装置的运用安全性。且在可变电阻与接地之间设置大电容进行隔直，防止装置误进行交流干预，提高了装置运行的可靠性。
33.本发明提供的方法进行主动干预，可切断故障支路，并且在故障支路断路器无法正常脱扣的情况下设置有熔断机制，将交流窜入干预单元与直流系统母线断开连接，避免开关误跳或者着火的情况发生。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
35.图1为本发明的装置原理图；
36.图2为本发明的交流窜入检测单元的原理图；
37.图3为交流窜入干预单元的原理图；
38.图4为图3的具体电路图；
39.图5为本发明的装置防误干预的原理图。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
42.还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
43.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
44.如图1所示，本发明的具体实施方式提供了一种交流窜入故障干预装置，包括交流窜入检测单元、交流窜入干预单元；
45.所述交流窜入检测单元与交流窜入干预单元连接，所述交流窜入检测单元、交流窜入干预单元分别与直流系统母线连接；
46.所述交流窜入检测单元用于实时检测直流系统母线电压、直流对地电压和交流窜入信号电压，判断故障极以及是否要启动交流窜入干预单元，若需要启动交流窜入干预单元，则输出控制信号至交流窜入干预单元；
47.所述交流窜入干预单元用于根据交流窜入检测单元的控制信号对故障极进行干预，促使故障支路断开与直流系统母线之间的连接。
48.本发明的工作原理为：交流窜入检测单元实时检测直流系统母线电压、直流对地电压和交流窜入信号电压；当交流窜入检测单元检测到存在交流窜入电压时，比较正极对地电压和负极对地电压，当正极对地电压小于负极对地电压时，判断为正极交流窜入故障，反之则判断为负极交流窜入故障；交流窜入检测单元根据交流窜入信号电压的幅值判断是否要启动交流窜入干预单元；当交流窜入信号电压的幅值高于越限告警值时，则发出控制信号启动交流窜入干预单元，反之，则无需启动交流窜入干预单元。交流窜入干预单元向故障极注入电流信号，以使得故障支路对应的断路器跳闸，进而实现对应故障支路与直流系统母线断开连接。
49.具体地，本发明的装置通过断路器qf2和断路器qf3与直流系统母线形成电气连接。当开关k1和k2断开时，直流系统无交流窜入情况，正负母线对地电压几乎无偏差，交流窜入检测单元不会报警，也就不会进一步触发干预单元，此时交流窜入干预单元与直流系统母线还是处于脱离状态，无形成电气连接。
50.当开关k1闭合、k2断开时，直流系统有正极交流窜入情况，正极绝缘下降，交流窜入检测单元实时检测直流系统母线电压、直流对地电压、交流窜入信号电压，根据电压偏移情况迅速判断故障极性，若窜入的交流电压幅值高于交流窜入检测单元的越限告警值，则交流窜入检测单元发出告警信号，信号触发交流窜入干预单元，将交流窜入干预单元投入正极母线，正极与地之间产生大电流回路，图1回路1为正极交流窜入时的大电流回路的电流流向，促使故障支路的断路器进行跳闸，将故障支路脱离直流系统。
51.当开关k2闭合、k1断开时，直流系统有负极交流窜入情况，负极绝缘下降，窜入的交流电压幅值高于交流窜入检测单元的越限告警值后发出告警信号，信号触发交流窜入干预单元，将交流窜入干预单元投入负极母线，负极与地之间产生大电流回路，图1的回路2为负极交流窜入时的大电流回路的电流流向，促使故障支路的断路器进行跳闸，将故障支路脱离直流系统。
52.所述交流窜入检测单元包括依次连接的隔直电容、分压电阻、第一放大电路、第二放大电路、钳位保护电路、mcu电路；
53.所述隔直电容用于隔绝交流窜入信号中的直流分量；所述分压电阻用于对窜入交流信号进行分压；
54.所述第一放大电路用于对分压后的窜入交流信号进行第一次放大；
55.所述第二放大电路用于对分压后的窜入交流信号进行第二次放大；
56.所述钳位保护电路用于对第二放大电路放大后的窜入交流信号进行钳制在合适电压范围内；
57.所述mcu电路用于对钳位保护电路输出的信号进行处理判断。
58.具体地，如图2所示，交流窜入检测单元包括正极交流窜入检测模块和负极交流窜入检测模块，每个检测模块皆包括依次连接的隔直电容、分压电阻、第一放大电路、第二放大电路、钳位保护电路、ad转换电路。
59.在正极交流窜入检测模块中，隔直电容c1的一端与直流系统正极母线连接，另一端与分压电阻r1的一端连接，分压电阻r1的另一端分别与分压电阻r17的一端、取样电阻r2的一端连接，分压电阻r17的另一端接地。
60.取样电阻r2的另一端与第一放大器u1的负输入端、电阻r4的一端、电容c3的一端连接；第一放大器u1的正输入端通过电阻r3接地；电阻r4的另一端、电容c3的另一端第一放大器u1的输出端与电阻r5的一端连接。
61.电阻r5的另一端分别与第二放大器u2的负输入端、电阻r7的一端连接，第二放大器u2的正输入端通过电阻r6接地，电阻r7的另一端、第二放大器u2的输出端分别与电阻r8的一端连接，电阻r8的另一端分别与二极管d1的阳极、二极管d2的阴极连接，并作为钳位电路的输出端输入到ad转换电路；二极管d1的阴极与3.3v电压连接，二极管d2的阳极接地。
62.在负极交流窜入检测模块中，隔直电容c2的一端与直流系统负极母线连接，另一端与分压电阻r18的一端连接，分压电阻r18的另一端分别与分压电阻r9的一端、取样电阻r12的一端连接，分压电阻r9的另一端接地。
63.取样电阻r11的另一端与第一放大器u3的负输入端、电阻r12的一端、电容c4的一端连接；第一放大器u3的正输入端通过电阻r10接地；电阻r12的另一端、电容c4的另一端第一放大器u3的输出端与电阻r13的一端连接。
64.电阻r13的另一端分别与第二放大器u4的正输入端连接，第二放大器u4的负输入端通过电阻r14接地，电阻r15的一端与第二放大器u4的负输入端连接，电阻r15的另一端、第二放大器u4的输出端分别与电阻r16的一端连接，电阻r16的另一端分别与二极管d3的阳极、二极管d4的阴极连接，并作为钳位电路的输出端输入到ad转换电路；二极管d3的阴极与3.3v电压连接，二极管d4的阳极接地。
65.具体地，通过采样电路来采集正负母线对地交流电压，由装置内部数字控制器来计算交流窜入信号的电压数值，进行实时监测与显示，根据软件程序中的设定的阈值来实现故障的报警。
66.由图2交流检测电路图可得，当正极窜入交流电压时，对地交流电压信号经过隔直电容c1进行交直流隔离，得到交流电压信号，再经过r1和r7分压，r2取样，电压信号再进入一级低通放大器u1，放大倍数为r4/r2，再进行二级运算放大电路u2进行放大处理，放大倍数为r7/r5，最后经过钳位保护电路，ad转换器得到数字信号。mcu电路对钳位保护电路输出的信号进行处理判断，处理包括ad转换、计算并与设定的阈值比较，判断是否要启动交流窜入干预单元。钳位保护电路将信号钳制在-3.3v-3.3v范围内，由于每次只能导通一个二极管，正向导通的压降大约0.7v，即可控制ad采样处信号有效峰峰值最大不超2.5v，同时保护ad转换芯片过压损坏，为实现0-300v的交流对地电压测量范围，需保证300v的交流信号经
过电路处理后在ad采样处信号的有效峰峰值不大于2.5v，需满足以下公式(1)和公式(2)条件即可。
67.rc1＝(1/2*π*f*c 1)；(1)
68.300*(r17)/(r1+r17+rc1)*(r4/r2)*(r7/r5)＜2.5v；(2)
69.其中，rc为隔直电容的阻抗，f交流窜入信号频率。
70.当负极窜入交流电压时，对地交流电压信号经过隔直电容c2进行交直流隔离，得到交流电压信号，再经过r18和r9分压，r11取样，电压信号再进入一级低通放大器u3，放大倍数为r12/r11，再进行二级运算放大电路u4进行放大处理，放大倍数为1+r15/r14，最后经过钳位保护电路，得到ad转换器所能接收的数字信号。为实现0-300v的交流对地电压测量范围，需满足公式(3)和公式(4)条件即可。
71.rc2＝(1/2*π*f*c 2)；(3)
72.300*(r9)/(r18+r9+rc2)*(r12/r11)*(1+r15/r14)＜2.5v；(4)。
73.因此，本发明的窜入检测单元的信号检测范围为0-300v。而且本发明的隔直电容在分压电阻之前，可以预先将直流分量隔离，提高了交流窜入信号检测的准确性，避免将直流分量一起进行分压影响分压的效果。本发明设置钳位保护电路，可以有效保护ad转换电路不受大电压冲击，提高了装置的可靠性和安全性。本发明设置两级放大电路，相对设置一级放大电路，可以扩大信号调理的范围。
74.如图3所示，交流窜入干预单元包括断路器qf3、熔断器fu1、熔断器fu2、接触器km1、接触器km2、二极管d1、二极管d2、可变电阻rx、告警开关k11、告警开关k12、时间继电器kt1、时间继电器kt2、时间继电器kt3、指示灯led1和指示灯led2；
75.所述熔断器fu1的一端与断路器qf3正极线连接，另一端与二极管d1的阴极连接，二极管d1的阳极、二极管d2的阴极分别与可变电阻rx的一端连接，可变电阻rx的另一端接地，二极管d2的阳极与熔断器fu2连接，熔断器fu2的另一端与断路器qf3负极线连接；
76.告警开关k11、时间继电器kt1、接触器km1、指示灯led1依次连接；
77.告警开关k12、时间继电器kt2、接触器km2、指示灯led2依次连接；
78.时间继电器kt3的一端与接触器km1连接，另一端与接触器km2连接；
79.接触器km1与接触器km2之间互锁，并且接触器km1的一端控制熔断器fu1与二极管d1之间的通断；接触器km2的一端控制熔断器fu2与二极管d2之间的通断；断路器qf3与直流系统母线连接。
80.延时启停及互锁：如图4所示，当交流窜入检测单元发出正极交流窜入报警信号时，告警开关k11闭合，触发时间继电器kt1线圈得电，时间继电器kt1的辅助常开触点kt1-1延时2s闭合，指示灯led1亮起，接触器km1线圈得电，接触器km1的辅助常闭触点km1-3断开，接触器km1的辅助常开触点km1-1和km1-2闭合，接触器km1的线圈自锁持续得电，接触器km1的主触点km1-4闭合，禁止接触器km2闭合，时间继电器kt3线圈得电，时间继电器kt3的辅助常闭触点kt3-1和kt3-2延时10s后断开，接触器km1线圈失电，接触器km1的主触点km1-4断开。
81.当交流窜入检测单元发出负极交流窜入报警信号时，告警开关k12闭合，触发时间继电器kt2线圈得电，时间继电器kt2的辅助常开触点kt2-1延时2s闭合，指示灯led2亮起，接触器km2线圈得电，接触器km2辅助常开触点km2-1和km2-2闭合，接触器km2线圈自锁持续
得电，接触器km2辅助常闭触点km2-3断开，接触器km2的主触点km2-4闭合，禁止接触器km1闭合，时间继电器kt3线圈得电，时间继电器kt3辅助常闭触点kt3-1和kt3-2延时10s后断开，接触器km2线圈失电，接触器km2的主触点km2-4闭合。设置时间继电器kt3的目的在于让整个干预过程控制在10s内，避免对直流系统造成不必要的影响。
82.交流窜入故障支路主动干预：通过控制交流窜入干预单元的接触器的闭合与断开实现。当交流窜入检测单元发出正极交流窜入报警信号时，接触器km1的主触点km1-4闭合，窜入的交流源在负半周期时，二极管d1处于正向偏置状态，形成大电流回路，电流流经可变电阻rx，控制调节可变电阻rx，即可得到满足故障支路断路器的跳闸电流，此时交流电压幅值为uac/√2，电流为uac/(√2*rx)，交流源在正半周期时，由于二极管反向截止的特性，正向截波，此时不形成大电流回路。
83.当交流窜入检测单元发出负极交流窜入报警信号时，接触器km2的主触点km2-4闭合，窜入的交流源在正半周期时，二极管d2处于正向偏置状态，形成大电流回路，电流流经可变电阻rx，此时交流电压幅值为uac/√2，电流为uac/(√2*rx)，交流源在负半周期时，由于二极管反向截止的特性，负向截波，此时不形成大电流回路。
84.熔断机制：若装置进行交流干预后，故障支路的断路器因故障不能正常脱扣，使得交流窜入干预单元的主回路始终保持大电流，此时，继续调节降低可变电阻的阻值，增大电流，使交流窜入干预单元的熔断器fu1或fu2熔断，强制断开回路，以免造成开关误跳或着火的情况发生。
85.防误干预：从图5可得，当两套直流系统发生异极环网时，即一套直流系统的正极与另一套直流系统的负极有电气连接，若无电容c5，此时大地和负极母线之间形成大电流回路，二极管d1导通，电流流向如下图的红色导流线，因此，增加大容量电容c5，一方面是能通过足够大的电流，另一方面就是防止装置误进行交流干预。即使两套直流系统存在异极环网，因为电容隔直的作用，直流不导通，直流电只能给电容充电，不会形成回路。
86.本发明的具体实施方式还提供了一种交流窜入故障干预方法，应用于所述的干预装置，包括以下步骤：
87.步骤s1，交流窜入检测单元实时检测直流系统母线电压、直流对地电压和交流窜入信号电压；
88.步骤s2，当存在交流窜入电压时，比较正极对地电压和负极对地电压，当正极对地电压小于负极对地电压时，判断为正极交流窜入故障，反之则判断为负极交流窜入故障；
89.步骤s3，根据交流窜入信号电压的幅值判断是否要启动交流窜入干预单元；当交流窜入信号电压的幅值高于越限告警值时，则启动交流窜入干预单元，进入步骤s4，反之，则无需启动交流窜入干预单元，返回步骤s1；
90.步骤s4，交流窜入干预单元改变故障极的电流大小，以使得故障支路对应的断路器跳闸，进而实现对应故障支路与直流系统母线断开连接；
91.步骤s5，当故障支路对应的断路器故障不能正常脱扣，则交流窜入干预单元继续增大电流信号使得交流窜入干预单元断开与直流系统母线的连接。
92.本发明将交流检测报警功能和故障支路主动干预功能相结合，既可以精确监测直流系统的交流对地电压，进行越限报警，又可以自动干预处理故障支路，主动切除故障支路，提高直流抵御交流窜入的能力。另外，加强了交流窜入主动干预的安全保护措施，通过
算法智能分析判断、限流电阻进行限流、熔断机制、正负极对地接触器互锁及延时启停、大电容对地隔直等安全措施，将干预切除交流故障支路可能带来的安全隐患机率降到最小。
93.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
94.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
95.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种交流窜入故障干预装置，其特征在于，包括交流窜入检测单元、交流窜入干预单元；所述交流窜入检测单元与交流窜入干预单元连接，所述交流窜入检测单元、交流窜入干预单元分别与直流系统母线连接；所述交流窜入检测单元用于实时检测直流系统母线电压、直流对地电压和交流窜入信号电压，判断故障极以及是否要启动交流窜入干预单元，若需要启动交流窜入干预单元，则输出控制信号至交流窜入干预单元；所述交流窜入干预单元用于根据交流窜入检测单元的控制信号对故障极进行干预，促使故障支路断开与直流系统母线之间的连接。2.根据权利要求1所述的一种交流窜入故障干预装置，其特征在于，所述交流窜入检测单元包括依次连接的隔直电容、分压电阻、第一放大电路、第二放大电路、钳位保护电路、mcu电路；所述隔直电容用于隔绝交流窜入信号中的直流分量；所述分压电阻用于对窜入交流信号进行分压；所述第一放大电路用于对分压后的窜入交流信号进行第一次放大；所述第二放大电路用于对分压后的窜入交流信号进行第二次放大；所述钳位保护电路用于对第二放大电路放大后的窜入交流信号进行钳制在合适电压范围内；所述mcu电路用于对钳位保护电路输出的信号进行处理判断。3.根据权利要求2所述的一种交流窜入故障干预装置，其特征在于，所述窜入检测单元的信号检测范围为0-300v。4.根据权利要求1所述的一种交流窜入故障干预装置，其特征在于，所述交流窜入检测单元根据电压偏移情况判断故障极性，具体是：当存在交流窜入电压时，比较正极对地电压和负极对地电压，当正极对地电压小于负极对地电压时，判断为正极交流窜入故障，反之则判断为负极交流窜入故障。5.根据权利要求1所述的一种交流窜入故障干预装置，其特征在于，所述交流窜入检测单元根据交流窜入信号电压的幅值判断是否要启动交流窜入干预单元；当交流窜入信号电压的幅值高于越限告警值时，则启动交流窜入干预单元，反之，则无需启动交流窜入干预单元。6.根据权利要求1所述的一种交流窜入故障干预装置，其特征在于，所述交流窜入干预单元具体是通过向故障极注入电流信号，以使得故障支路对应的断路器跳闸，进而实现对应故障支路与直流系统母线断开连接。7.根据权利要求6所述的一种交流窜入故障干预装置，其特征在于，所述交流窜入干预单元包括断路器qf3、熔断器fu1、熔断器fu2、接触器km1、接触器km2、二极管d1、二极管d2、可变电阻rx、告警开关k11、告警开关k12、时间继电器kt1、时间继电器kt2、时间继电器kt3、指示灯led1和指示灯led2；所述熔断器fu1的一端与断路器qf3正极线连接，另一端与二极管d1的阴极连接，二极管d1的阳极、二极管d2的阴极分别与可变电阻rx的一端连接，可变电阻rx的另一端接地，二极管d2的阳极与熔断器fu2连接，熔断器fu2的另一端与断路器qf3负极线连接；
告警开关k11、时间继电器kt1、接触器km1、指示灯led1依次连接；告警开关k12、时间继电器kt2、接触器km2、指示灯led2依次连接；时间继电器kt3的一端与接触器km1连接，另一端与接触器km2连接；接触器km1与接触器km2之间互锁，并且接触器km1的一端控制熔断器fu1与二极管d1之间的通断；接触器km2的一端控制熔断器fu2与二极管d2之间的通断；断路器qf3与直流系统母线连接。8.根据权利要求7所述的一种交流窜入故障干预装置，其特征在于，所述电流信号为u
ac
/(2*r
x
)，其中u
ac
为交流窜入信号幅值，r
x
为可变电阻rx的阻值。9.根据权利要求7所述的一种交流窜入故障干预装置，其特征在于，所述可变电阻rx通过大电容c5接地。10.一种交流窜入故障干预方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一所述的干预装置，包括以下步骤：步骤s1，交流窜入检测单元实时检测直流系统母线电压、直流对地电压和交流窜入信号电压；步骤s2，当存在交流窜入电压时，比较正极对地电压和负极对地电压，当正极对地电压小于负极对地电压时，判断为正极交流窜入故障，反之则判断为负极交流窜入故障；步骤s3，根据交流窜入信号电压的幅值判断是否要启动交流窜入干预单元；当交流窜入信号电压的幅值高于越限告警值时，则启动交流窜入干预单元，进入步骤s4，反之，则无需启动交流窜入干预单元，返回步骤s1；步骤s4，交流窜入干预单元改变故障极的电流大小，以使得故障支路对应的断路器跳闸，进而实现对应故障支路与直流系统母线断开连接；步骤s5，当故障支路对应的断路器故障不能正常脱扣，则交流窜入干预单元继续增大电流信号使得交流窜入干预单元断开与直流系统母线的连接。

技术总结
本发明涉及变电站检测技术领域，具体涉及一种交流窜入故障干预装置及方法。装置包括交流窜入检测单元、交流窜入干预单元；交流窜入检测单元实时检测直流系统母线电压、直流对地电压和交流窜入信号电压，判断故障极以及是否要启动交流窜入干预单元，若需要启动交流窜入干预单元，则输出控制信号至交流窜入干预单元；交流窜入干预单元根据交流窜入检测单元的控制信号对故障极进行干预，促使故障支路断开与直流系统母线之间的连接。本发明的装置结构简单，制作成本低，安全性高。本发明提供的方法进行主动干预，可切断故障支路。可切断故障支路。可切断故障支路。


技术研发人员：李洪斌 徐晓峰 汪昌元 杨孙治 张章 陈国和 游晨曦 唐军林 莫雄伟 秦智国
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司防城港供电局
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/8/5