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霍尔电流传感器在变电站直流屏中的应用

     变电站是控制电力系统中转换电压、接受和分配电力、电力流向来调整电压的电力设施,通过该变压器连接各级电压的电力网。来自发电站的电是不超过一两千伏,直接远距离运输会导致电力损失大,不经济且电力低。因此将电压从数万伏升压到数十万伏,减少线路中的电流。 为了将不同距离和电力的电力线路连接到电力网上,多个变电站必须匹配不同水平的线路进行连接。电力系统中的变电站起到转换、集中、分配电压和电流的重要作用。直流屏是变电站设备安全可靠运行的基础设备也称为直流电源屏,用于供给直流电源。

    变电站的电力操作电源现在采用直流电源,提供控制负载和动力负载、直流事故照明负载等的电源是现代电力系统控制、保护的基础。国内变电站采用的直流屏由充电柜、充电模块、监测模块(电力电源监测模块)、电池组(电池巡检仪/电池检测器)降压硅链构成,各模块在直流电源供给中发挥重要作用。

    电力系统中的变电站起到转换、集中、分配电压和电流的重要作用。直流屏是变电站设备安全可靠运行的基础设备也称为直流电源屏,用于供给直流电源;直流屏除了基本的交流监控器、直流监控器、开关量监控器外,还配备了用于全面监控直流系统的绝缘监测器、电池巡检功能。都睿感控的电流传感器具有精度高、温度漂移小的特点,最适合绝缘监测。

一、工作原理

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    直流屏2路商用电源经过交流切换输入1路交流,向各充电模块供给电力。直流屏充电模块将输入三相交流电力变换为直流电力并对蓄电池充电,且向结合闸负载供给电力,另外,结合闸母线经由降压装置向控制母线供给电力。


    系统内的各基础监控单元接受主监控的管理和控制,将各基础监控单元收集到的信息通过通信线发送给主监控统一管理。主监控器显示直流系统各种信息,用户可以触摸显示画面询问信息和操作,系统信息也可以访问远程监控系统。


     采用非接触式直流电流传感器,利用正负母线对地的接地通过电阻产生的漏电流测量母线对地的接地电阻的大小,判别母线的接地故障。不需要在母线上叠加信号,不会对向直流母线供电产生不良影响。

    监测母线对地的漏电流。将直流输出的各回路的正负段母线通过霍尔电流传感器,回路正常时,通过传感器的正负母线的电流大小相等,方向相反,电流差为零,传感器的信号为零。某个输出电路的母线对地绝缘降低时,会产生漏电流,正负母线之间存在电流差。该差为泄漏电流,电流传感器产生输出,PLC检测到时,判断该电路是否有接地电阻,通过运算计算出电阻值、哪个电路、接地母线的极性、接地发生时间等,并显示在触摸屏上,同时可以存储查询。也可以传送到上位机以及声光报警。

二、霍尔电流传感器介绍


     霍尔电流传感器分为开环和闭环,闭环霍尔电流传感器原理是霍尔磁平衡式,如果有一条长的导线,电流I从中穿过,在导线周围产生磁场,磁场大小与穿过的电流I大小成正比。

 I∝b∝VH (2)


     式中,I是通过导线的电流。b是导线通电后产生的磁感应强度。VH是霍尔元件磁场中产生的霍尔电压。


     选择适当的比例系数。这些关系为等式。


     霍尔输出电压VH的处理电路,但整体上包括开环(或也称为直测直检式)霍尔电流传感器、另一个是闭环(或磁平衡式)霍尔电流传感器。


     关于霍尔传感器的电路形式,最容易考虑用运算放大器直接放大霍尔元件的输出电压,得到必要的信号电压。


     电压值标定原边被测定电流的大小,这种形式的霍尔传感器通常称为开环霍尔电流传感器。 开环霍尔电流传感器的优点是电路形式简单、成本低。其缺点是精度和线性度差,响应时间慢,温度漂移大。为了克服开环孔电流传感器的缺点,出现了闭环霍尔电流传感器。 经过十几年的努力,这个传感器已经被广大的用户理解和应用。


     闭环电流传感器工作原理是磁平衡式。 即,通过一个副边线圈电流IM产生的磁场补偿一次边电流( IN )产生的磁场,霍尔元件始终成为检测零磁通的动作状态。 原副边补偿电流产生的磁场在磁芯中达到平衡时。 公式(3)成立。


 N X IN=n X IM(3)


     式中,IN是原边电流。N是初级线圈匝IM是副边补偿电流,n是副边的线圈匝数。


    由式(3)可知,在传感器原边和副边的线圈匝数已知的情况下,通过测定副边补偿电流im的大小,能够推定初级电流IN的值,实现原边电流的隔离测定。

三、手动故障诊断方法


    变电站的直流接地虽然复杂,但无论是通常的保护还是微机保护,其故障的排除法都是一致的。采用分段处理,先信号和照明部分、后方操作部分、后方信号和照明部分、先室外部分后室内的原则。 根据现场的故障诊断经验,笔者将其方法整理如下。。


1.  首先,决定是正极接地还是负极接地,测定正负极对地电压,有效区别是正极接地还是负极接地。


2.  根据2段母线间的区别,决定直流接地发生哪段,以免搜索到的接地大范围扩大。。


3.  如果有直流接地选线的装置,则无法正确确定,发生误报时,请退出运行中的直流接地检测器。


4.  站内二次回路在施工中或检查试验中时立即停止,拔下该动作电源,确认信号是否被取消。


5.  ①关闭现场临时动作电源②关闭故障照明电路③关闭信号电路④关闭门电路⑤关闭辅助设备⑥关闭电池电路,操作电源必须由电池供给,停止信号电路和照明电路等重要电路。



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