集成式直流绝缘检测装置测试仪的研制方案解析

本文介绍了集成式直流绝缘检测装置测试仪的研制过程，可实现对变电站直流绝缘检测装置的设定参数进行校验，确保直流绝缘检测装置运行正常，有效降低因变电站直流绝缘检测装置参数与设定值不符所导致的直流系统接地误报警，减少前往变电站进行消缺检修所花费的时间，分为调压、电源、固定电阻、可调电阻、电容以及测量共6大模块。在实际推广应用中，极大地提高运检人员的工作效率，保障了电网的安全运行。

随着我国经济社会高速发展，对电网建设的要求不断增强，变电站作为电网支撑节点其重要性和数量都逐年提升。直流电是变电站的“血液”，为变电站的控制、监测、保护等各项功能提供动力，是变电站不可或缺的一部分。直流电源是电力系统中非常重要的部分，在电网正常运行中，承担着极为重要的任务，而且随着变电站智能化的加深，保护微机化的广泛应用，进一步突显出直流系统在变电站日常维护中的重要性，而直流电在系统中的作用较特殊，主要是为系统相关设备供电，特别是能直接对变电站保护、控制、监测、通信等众多设备提供直流电源，保证供电连续性。当系统出现问题时，检修照明也来自于直流电源的供给，直流电源在电力系统具有巨大的重要性。只有确保直流系统稳定运行，才能从根本上维护电力系统变电站稳定有效运行。

直流系统出现对地绝缘不良等故障，整个变电站的控制保护装置将存在误动甚至瘫痪的风险，因此，直流系统“血液”的实时准确监测就显得尤为重要。直流绝缘检测装置可以实时监测“血液”是否正常，各项指标是否完善[1-5]。

直流绝缘检测装置的性能指标在公司层面尚无统一的校验规范，现场通常采用试验线直接接地方式进行试验，只能依靠经验校验单一性能指标，甚至无法保证工作人员的安全，因此标准化作业时间长、效率低、人力资源利用率低等问题，难以满足未来坚强智能电网的发展需求。立足坚强智能电网建设要求，提升电网工作标准化水平，进一步提升工作效率，精益化管理生产队伍，提高供电服务质量，本文开展了集成式直流绝缘检测装置测试仪的研究。

本文的创新点为：针对变电站直流绝缘监察装置调试手段落后，制作了集成式直流绝缘检测装置测试仪，能够模拟直流单极接地/两极接地、母线欠压/过压、模拟实际工作杂散电容提高调试准确性，大大提高了调试检修效率。

1 现状分析

传统直流绝缘监测装置的检修周期为2年/次，也就意味着需要在2年时间内完成所有的直流绝缘监测装置校验工作。为继续提升变电设备状态管理水平，增强变电站各类保供电任务能力，公司要求每年迎峰度夏前完成所有成所有变电站的直流绝缘监测装置的调试工作，也就意味着将直流绝缘监测装置的检修周期从2年缩短为1年。

对嘉兴地区所有变电所调研如下：220 kV变电站33座、110 kV变电站141座、35 kV变电站26座。随着社会经济的发展，对电能供应提出了更高的要求；嘉兴公司加快电网建设的需求，对电网的运维管理水平的提升需求，要求缩短运维检修周期；而随着变电站数量增加，员工数量不变，对运维检修工作效率提出更高的需求。

目前，直流绝缘检测装置仅在投产阶段由厂家人员对其参数和基本功能进行简单测试，公司层面尚无统一规范的定期校验规范。现场通常采用试验线直接接地方式进行试验，无法保证工作人员的安全；现有直流接地试验装置功能单一，无法检测直流绝缘检测装置的各项性能指标，对发电厂/变电站安全运行是一个严重隐患。针对现有的直流接地试验装置功能单一、安全性不足等问题，根据现场工作需要设计了一种多功能直流接地试验装置，校验直流绝缘检测装置的各项参数是否满足设计要求，方便直流绝缘检测装置的性能测试实验、直流接地的检测和排查，应用前景广泛。

2 制定方案

从直流绝缘检测检测装置的功能入手，确定测试仪的基本模块。一般而言，变电站直流绝缘检测装置应具备：①直流接地报警；②绝缘能力降低报警；③交流窜入报警；④过压/欠压报警等功能。基于以上功能，测试仪应具备固定电阻和可变电阻模块（共同组成平衡桥）、直流调压模块、交流电源模块。此外为了更好模拟实际运行状态（即杂散电容干扰），考虑配备电容模块；为了提高效率，增加可视化模块，即各种测量仪表，便于对比参数是否一致。

根据绝缘检测装置的实际功能设定，对应的测试仪应具备以下几个模块调压、电源、固定电阻、可调电阻、电容以及测量共6大模块（如图1），应实现直流接地模拟电阻、可调直流电源输出、电容输出等功能，实现对直流绝缘监测装置的调试。

图1 集成式直流绝缘检测装置测试仪模块划分

通过将各个功能模块集成实现一次接线完成多项功能校验，减少拆接线次数（1个间隔只装拆1次接线），大幅缩短调试时间，提高了工作效率。

3 方案实施

通过对方案的细化分解，通过对相关参数及优缺点对比分析最终确定细化后方案如图2所示。

图2 方案细化分解图

步骤1依据目标：①调压器输出稳定，误差不超过5%；②输出电压可调可控，完成交流模块的选择，查询相关自耦调压器型号，选型采购调压模块，确保满足要求。

步骤2依据目标：①电源供电稳定；②各种工况均能适应，完成电源模块选择，对比直流电池供电和交流逆变调压确定采用直流电池供电，进一步选取①电池连续供电时间；②使用寿命长，选型采购电源模块，确保满足要求。

步骤3依据目标：①电阻阻值稳定；②使用寿命③阻值输出可控，调节误差小，选型采购固定电阻模块和可调电阻模块，确保满足要求。

步骤4依据目标：①电容放电时间短；②电容稳定性高；③正常运行时损耗小，选型采购固定电阻模块和可调电容模块，安装、接线到位并进行调试，确保满足要求。

步骤5依据目标：①数据读取误差小；②读取时间短；选型采购测量模块，确保满足要求。最终完成以下集成式绝缘检测装置测试仪，其总原理框图如图3。

4 效果检查

通过接入测试仪不同的端口，能够实现交流输出、直流电阻输出（单极接地、两极接地）、直流输出（母线过压/欠压）、电容输出等，从而校验直流绝缘检测装置各项定值：①过压、欠压告警定值；②预告警电阻定值校验；③整定电阻定值校验；④交流窜入定值校验；⑤正或负接地告警定值校验；⑥不同馈线正负两点平衡接地/不平衡接地定值；⑦不同馈线两点接地告警定值等。

1）在安全方面。为保证成果安全、可靠投入使用，对各装置的各项数据进行检测，各项数据合格100%。在多处现场实践应用的过程中，效果良好，经相关部门认证，测试仪在安全、质量、管理、成本等方面均无负面影响。

2）在效率方面。采用集成式直流绝缘检测装置测试仪后，使得调试工作时间大大缩短，由350 min缩短至152.6 min，较使用前节省197.4 min，效率提升56.4 %。

通过编写编制《集成式直流绝缘检测装置测试仪作业指导书》、《集成式直流

绝缘检测装置测试仪使用说明书》、图纸归档、装置培训对检修工作人员开展专项培训等方法进行成果巩固。并通过培训使得调试人员熟悉装置使用操作流程，提升工作效率。

目前已受理发明专利3项：CN201910630587.7《一种多功能直流接地试验装置及直流接地故障检测方法》，CN201910630598.5《一种高安全性的直流接地试验装置》，CN201910631620.8《一种直流接地的过流保护装置》。

5 结论

本文以减少单个110 kV变电站的直流绝缘监测装置调试时间、提高工作效率、提高供电服务质量为目的，通过调查研究，设计研制出集成式直流绝缘检测装置测试仪，实现绝缘检测装置参数有效检验，大大提高了调试检修效率，取得了良好的效果。