QDB-101直流接地智能快速查找儀

一、概述

     直流系統(tǒng)絕緣故障、直流互竄故障及交流竄電故障是一種易發(fā)生且對電力系統(tǒng)危害性較大的故障，危害電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。

為了能夠更好的幫助現(xiàn)場維護(hù)人員快速準(zhǔn)確地找出直流故障，我公司通過多年努力，總結(jié)大量現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出了直流接地故障查找儀。

直流接地故障查找儀采用高精度電流鉗表，利用故障回路中的直流電流差值進(jìn)行故障查找與定位，將快速FFT變換技術(shù)引入到直流故障查找設(shè)備中，可以檢測出各電壓等級（24V，48V，110V，220V）直流系統(tǒng)中的各類絕緣故障、直流互竄故障、交流竄電故障。

隨著電力系統(tǒng)對安全運(yùn)行的要求越來越高，電力系統(tǒng)中對各類直流故障查找的要求也將越來越高，因此，高精度、絕緣趨勢分析將成為電力系統(tǒng)對新一代直流接地故障查找儀的基本要求。

基于調(diào)頻調(diào)幅技術(shù)的新型直流故                  基于直流電流差值檢測原理的新型直流接地故障查找儀引入快速FFT變換技術(shù)，通過對檢測量幅頻特性的詳細(xì)分析平衡了直流接地故障查找安全性與靈敏度方面的矛盾，將直流接地故障技術(shù)推向了一個(gè)新的高度，具有廣泛的應(yīng)用前景。

二、裝置結(jié)構(gòu)及原理

三、2．1 裝置組成

直流接地故障查找儀由系統(tǒng)分析儀、支路探測儀、采集器三部分組成，如下圖所示：

 裝置原理

2.2.1  絕緣故障查找原理 

系統(tǒng)分析儀與被測直流母線相連，采用乒乓原理計(jì)算被測直流系統(tǒng)的平衡橋電阻及對地絕緣電阻，如果被測直流系統(tǒng)存在絕緣故障，系統(tǒng)分析儀則向直流系統(tǒng)投入設(shè)定好頻率和幅值的檢測橋，探測儀通過對各支路中電流信號的檢測來實(shí)現(xiàn)接地故障點(diǎn)的定位，檢測原理如下圖示：

圖中饋線1為正常饋線，饋線n為存在負(fù)對地絕緣故障的饋線，為絕緣故障阻值，R為系統(tǒng)平衡電橋。

分析儀檢測到絕緣故障后向直流系統(tǒng)投入檢測橋，該檢測橋以圖示中的E、F表示，該檢測橋的投入使直流系統(tǒng)對地電壓產(chǎn)生一個(gè)已知頻率的周期性變化量，設(shè)該變化量的頻率為、使直流系統(tǒng)產(chǎn)生的對地電壓變化幅值為，則流過上的電流變化幅值為，變化頻率與檢測橋投入頻率相同。

探測儀分別在A，B，C處進(jìn)行檢測。在A處檢測不到該變化電流信號，說明饋線1沒有絕緣故障，在B處可以檢測到該變化電流信號，說明饋線n存在絕緣故障，而在C處檢測不到該變化電流信號，從而可以確定絕緣故障點(diǎn)處于B、C之間。

2.2.2 直流互竄查找原理

系統(tǒng)分析儀與被測兩段直流母線相連，向其中一段母線切換檢測橋，比較兩段母線電壓變化波形，通過電壓變化關(guān)系判斷系統(tǒng)是否存在環(huán)網(wǎng)故障或絕緣故障，如果存在環(huán)網(wǎng)故障或絕緣故障，則持續(xù)啟動檢測橋，以供支路探測儀實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)的定位。

當(dāng)兩段支路存在環(huán)網(wǎng)故障時(shí)，可使用探測儀和采集器對可能存在環(huán)網(wǎng)故障的支路進(jìn)行逐一檢測，根據(jù)探測儀顯示波形和方向最終實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)的查找。

直流互竄檢測原理圖如下：

2.2.3  交流竄電查找原理

系統(tǒng)分析儀與被測直流母線相連，分析儀實(shí)時(shí)檢測直流系統(tǒng)中的交流電壓分量，如果檢測到直流系統(tǒng)中的交流電壓分量超過整定值，則判斷直流系統(tǒng)中存在交流竄電故障。

交流竄電故障點(diǎn)的查找過程與絕緣故障點(diǎn)的查找過程一樣。

三、功能特點(diǎn)

3.1主要功能介紹

（1）．系統(tǒng)對地電壓測量功能，儀器可測量系統(tǒng)正對地電壓，負(fù)對地電壓，系統(tǒng)電壓，可實(shí)現(xiàn)0—300V的電壓監(jiān)測范圍；

（2）．系統(tǒng)絕緣阻抗測量功能，儀器可測量系統(tǒng)正對地絕緣阻抗，負(fù)對地絕緣阻抗，平衡橋大小檢測，測量范圍0—999.9KΩ；

（3）．交流竄電檢測功能，儀器可判斷直流系統(tǒng)中的交流竄電故障，并可測量直流系統(tǒng)中竄入的交流電壓值，交流電壓測量范圍為0—280V；

（4）．系統(tǒng)分布電容測量功能，儀器可測量系統(tǒng)的分布電容并實(shí)時(shí)顯示；

（5）．環(huán)網(wǎng)檢測及定位功能，儀器可以檢測兩段母線中存在的各種環(huán)網(wǎng)故障，包括正極環(huán)、負(fù)極環(huán)、兩極環(huán)及異極環(huán)等，并可通過波形顯示及方向顯示來實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)的定位；

（6）．裝置具有調(diào)幅、復(fù)位、電流波形選擇和工作模式選擇功能，可實(shí)現(xiàn)高阻環(huán)網(wǎng)故障的查找定位。

（7）．支路絕緣阻抗測量及絕緣故障定位功能，儀器測量每條支路對地絕緣阻抗大小，并可通過波形顯示及方向顯示實(shí)現(xiàn)絕緣故障點(diǎn)的定位；

（8）．故障電流頻譜分析功能，裝置通過快速FFT變換實(shí)現(xiàn)電流變化的頻譜分析功能，有效提取被測電流頻點(diǎn)的信號幅值，提高檢測精度；

（9）．電流表功能，裝置可做高精度電流表使用，電流測量分辨率可達(dá)0.01mA;

（10）．波形曲線顯示及方向顯示功能，在使用探測儀對被測支路進(jìn)行檢測時(shí)，顯示屏?xí)圆ㄐ吻€形式顯示被測支路電流變化情況，方便使用者快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的查找,有環(huán)網(wǎng)故障及接地故障時(shí)顯示故障點(diǎn)方向。

3．2 設(shè)備特點(diǎn)

（1）高可靠性的設(shè)計(jì)

裝置采用進(jìn)口32位微控制器做主系統(tǒng)，硬件設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵照電力及電磁兼容相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，內(nèi)部采用多處冗余方式保證裝置與被測設(shè)備的可靠性。

（2）精密選材

裝置采用高精度采集器作為信號采集單元，電壓采樣采用高精度的進(jìn)口模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，電壓與阻抗的測量準(zhǔn)確；

（3）人性化的人機(jī)交互界面

“分析儀"與“探測儀"均采用TFT液晶顯示屏供用戶查看信息；

操作簡單快捷，在實(shí)現(xiàn)對不同支路的檢測時(shí)，只需要按一次啟動鍵即可完成；

   測試結(jié)果顯示直觀明了，測試結(jié)果可通過多種顯示形式呈現(xiàn)給用戶，包括接地與否，波形曲線，絕緣等級，絕緣阻抗，漏電流大小，方向信息等。

（4）智能化的檢測識別系統(tǒng)

“分析儀"可以自動識別系統(tǒng)電壓等級；

“分析儀"可判斷環(huán)網(wǎng)故障類別；

“探測儀"與“分析儀"信息同步一次之后，不受檢測距離的影響；“探測儀"在進(jìn)行檢測時(shí)，采集器既可鉗單根電源線，也可鉗多根電源線，提高檢測效率；

“探測儀"檢測完成之后，如被測支路有環(huán)網(wǎng)或絕緣故障，會判斷出故障點(diǎn)相對測試點(diǎn)的方向信息。

（5）完備的測試功能與處理故障能力

   “分析儀"與“探測儀"之間內(nèi)置了無線數(shù)傳模塊進(jìn)行通信，測試功能與顯示信息完備，可以處理直流系統(tǒng)中的各類環(huán)網(wǎng)及絕緣故障情況。

“分析儀"具備“調(diào)幅"、“波形"、“模式"多種組合工作模式選擇功能，可適應(yīng)各種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境。

（6）高安全性

裝置采用微安級的檢測信號配合高分辨率的直流檢測采集器實(shí)現(xiàn)故障檢測及定位，對直流系統(tǒng)無任何影響。

QDB-101直流接地智能快速查找儀

三、主要技術(shù)指標(biāo)

4．1分析儀主要技術(shù)指標(biāo)

使用環(huán)境

l 工作電源：DC22V-300V,

l 環(huán)境溫度：-20℃—55℃

l 相對濕度：0—90%

直流電壓測量

l 直流電壓測量范圍:22-300V

l 直流電壓測量分辨率：0.1V

l 直流電壓測量精度：220V直流電源系統(tǒng)（180V~286V）110V直流電源系統(tǒng)（90V~143V）±0.5%

交流電壓測量

l 測量交流與直流竄電電壓：10-280v

l 交流電壓測量分辨率：0.1V

l 交流電壓測量精度：±5%

絕緣電阻測量

l 絕緣電阻測量范圍:0-999.9KΩ；絕緣電阻測量分辨率：0.1KΩ

l 絕緣電阻測量精度：Ri < 10KΩ 顯示具體數(shù)值   10KΩ≤Ri≤500KΩ ±5%

檢測橋幅值調(diào)節(jié)范圍：0mA，0.25mA，0.5mA ，1mA，2mA

l 檢測環(huán)網(wǎng)阻值范圍：50KΩ以內(nèi)

系統(tǒng)分布電容測量

系統(tǒng)分布電容測量范圍：0-999.9uF ,精度 C < 10uF或C>200uF:顯示具體數(shù)值; 10uF≤C≤200uF:±10%或±3uF；

檢測波形類型選擇：正弦波、方波；

l 系統(tǒng)對地容抗測量：0－1000kΩ

檢測波形類型選擇：正弦波、方波

工作模式：強(qiáng)制信號啟動、自動信號啟動

顯示介質(zhì)及分辨率：TFT,320x240

4．2 探測儀主要技術(shù)指標(biāo)

絕緣電阻測量

l 絕緣電阻測量范圍:  0-500KΩ

l 絕緣電阻測量分辨率：0.1KΩ

l 絕緣電阻測量精度：Ri <10KΩ  顯示具體數(shù)值  10KΩ≤Ri≤500KΩ: ±10%

頻譜分析范圍

l 頻譜分析通道數(shù)量:1

l 頻譜分析頻段范圍:0.125-12.5Hz

l 頻率分辨率: 0.125Hz

電流波形顯示周期：8s；

可檢測饋線電流范圍：0—2A；

電流測量范圍：-100—+100mA；

電流測量分辨率： 0.01 mA

顯示介質(zhì)及分辨率：TFT,320x240

4．3無線通信技術(shù)指標(biāo)

l 速率：2Mbps，由于空中傳輸時(shí)間很短，極大的降低了無線傳輸中的碰撞現(xiàn)象

l 多頻點(diǎn)：125頻點(diǎn)，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要

l 超小型：內(nèi)置2.4GHz天線，體積小巧，15x29mm

l 低功耗：當(dāng)工作在應(yīng)答模式通信時(shí)，快速的空中傳輸及啟動時(shí)間，極大的降低了電流消耗。

五、使用方法

5．1 接線

5．1．1 分析儀接線

 分析儀共配有兩段連接插頭，其中I段包括一條紅色連接線、一條黑色連接線以及一條黃色連接線；II段包括一條紅色連接線以及一條黑色連接線。

將配備的紅、黃、黑三條連接線插座一端按顏色標(biāo)記插入分析儀I段插頭處；

斷開電源開關(guān)，將紅、黃、黑三條連接線的另一端按如下述接入：

將紅色連接線的紅夾連接到第I段母線的正極處；

將黃色連接線的黃夾連接到第I段母線的地；

將黑色連接線的黑夾連接到第I段母線的負(fù)極處；

如果要檢測直流互竄，需將配備的紅、黑兩條線按下述接入裝置與系統(tǒng)：

將紅色連接線與黑色連接線插座一端按顏色標(biāo)記插入分析儀II段插頭處；

將紅色連接線的紅夾連接到第II段母線的正極處；

將黑色連接線的黑夾連接到第II段母線的負(fù)極處；

如下圖示：

不做直流互竄檢測時(shí)不接第II段母線的兩條連接線。

5．1．2 探測儀與采集器連接

將充滿電量的4節(jié)5號充電電池裝入探測儀的電池倉內(nèi)；

將采集器航空插一端與探測儀插座相連接。

5．1．3上電

檢查各部分接線無誤后，開啟分析儀電源開關(guān)，電源指示燈與液晶屏均被點(diǎn)亮，設(shè)備進(jìn)入工作狀態(tài)，如果系統(tǒng)不存在接地，則分析儀正常指示燈亮，如果存在正接地則正接地指示燈亮，如果存在負(fù)接地則負(fù)接地指示燈亮。

5．2 操作

5．2．1 分析儀操作

    分析儀面板上共有四個(gè)按鍵，可對分析儀的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，按鍵排列圖如下：

調(diào)幅：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)電流信號幅值大小的調(diào)節(jié)，電流信號幅值可在0mA,0.25mA,0.5mA,1mA,2mA之間進(jìn)行循環(huán)設(shè)定，開機(jī)默認(rèn)為1mA(24V直流系統(tǒng)默認(rèn)2mA)。

復(fù)位：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)程序重新初始化重新運(yùn)行。

波形：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)電流波形的選擇，電流波形可選擇為方波或正弦波，當(dāng)設(shè)定為方波時(shí)分析儀狀態(tài)欄波形顯示為“"，當(dāng)設(shè)定為正弦波時(shí)分析儀狀態(tài)欄顯示為“"，開機(jī)默認(rèn)為“"。

模式：通過該按鍵可以實(shí)現(xiàn)分析儀工作模式的選擇，分析儀工作模式可選擇為自動模式或強(qiáng)制模式，當(dāng)設(shè)定為自動模式時(shí)分析儀狀態(tài)欄模式顯示為“Auto"，當(dāng)設(shè)定為強(qiáng)制模式時(shí)分析儀狀態(tài)欄模式顯示Force"開機(jī)默認(rèn)為“Auto"。

關(guān)于強(qiáng)制模式與自動模式的說明：當(dāng)分析儀式工作在自動模式時(shí)，只有檢測到第I段母線系統(tǒng)對地電壓發(fā)生一定偏差之后才啟動檢測橋進(jìn)行故障判斷，當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常后會自動停止檢測橋的投入；當(dāng)分析儀工作在強(qiáng)制模式時(shí)，分析儀會主動啟動檢測橋進(jìn)行故障檢測，檢測完成之后無論是否存在接地或環(huán)網(wǎng)故障都將會向系統(tǒng)對地投入檢測橋。

5．2．2 探測儀操作

探測儀面板共設(shè)有三個(gè)按鍵，分別為“電源"“功能"“測試"，探測儀所有的檢測功能均可通過這三個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)，探測儀兼容D型采集器和A型采集器，使用時(shí)請注意接入的采集器類型以及不同采集器類型對應(yīng)的分析儀的“"和“"波形狀態(tài)。

5．3 .1分析儀顯示

開機(jī)后分析儀進(jìn)入主界面顯示，分析儀有一個(gè)顯示畫面，顯示內(nèi)容如下：

分析儀開機(jī)便會對系統(tǒng)進(jìn)行檢測，檢測完畢后分析儀主界面上顯示系統(tǒng)當(dāng)前電壓、系統(tǒng)正負(fù)對地電壓、正負(fù)對地絕緣電阻大小、系統(tǒng)分布電容大小、交流竄電狀態(tài)及是否存在環(huán)網(wǎng)故障。

如果分析儀檢測到系統(tǒng)存在正極或負(fù)極絕緣故障，則對應(yīng)的“正接地"或“負(fù)接地"故障指示燈閃爍。

   如果分析儀檢測到系統(tǒng)存在環(huán)網(wǎng)故障，則“正接地"與“負(fù)接地"故障指示燈同時(shí)閃爍。

指示燈閃爍時(shí)表示分析儀正在向被測系統(tǒng)對地按設(shè)定的信號幅度和頻率切換檢測橋，指示燈處于非閃爍狀態(tài)時(shí)則分析儀沒有切換檢測橋。

   開機(jī)后分析儀將主動啟動檢測橋?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行檢測。

主界面狀態(tài)欄顯示了當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)：

電流：該值大小表示分析儀工作在當(dāng)前檢測橋投入大小模式下,可通過“調(diào)幅"鍵進(jìn)行設(shè)定；

頻率：系統(tǒng)默認(rèn)顯示0.25HZ；

波形：顯示分析儀當(dāng)前投入檢測橋的波形類型，可通過“波形"鍵進(jìn)行設(shè)定；

模式：顯示分析儀當(dāng)前工作模式，可通過“模式"鍵進(jìn)行設(shè)定；

5．3 .2探測儀界面操作與顯示

將充好電的5號充電電池裝入探測儀電池倉，并將采集器與探測儀相連后，開啟探測儀“電源"開關(guān)，即進(jìn)入探測儀功能選擇界面： 

在該界面下，用戶可以通過“功能"鍵在“故障定位波形分析"、“故障信號頻譜分析"、“直流漏電電流測試"三個(gè)功能之間切換。當(dāng)“◇"符號位于該功能項(xiàng)前時(shí)表示該功能項(xiàng)處于激活狀態(tài)。

狀態(tài)欄分別顯示了當(dāng)前接入采集器的類型，分析儀投入檢測橋時(shí)形成的波形狀態(tài)，電壓幅值，檢測橋投入的頻率，通信狀態(tài)，電池電量等信息，采集器類型有“N"表示未接任何采集器，“D"表示接入的是D型采集器，“A"表示接入的是A型采集器；波形狀態(tài)顯示：“"表示當(dāng)前分析儀投入檢測橋時(shí)形成的波形形態(tài)為方波，“"表示當(dāng)前分析儀投入檢測橋時(shí)形成的波形形態(tài)為正弦波。

選定好功能項(xiàng)，將探測儀采集器鉗入被測支路，按下“測試"鍵即可按選定的功能對被測支路進(jìn)行檢測。

注意：當(dāng)使用A型采集器進(jìn)行檢測時(shí)分析儀波形狀態(tài)必須調(diào)節(jié)為“"，使用D型采集器極進(jìn)行檢測時(shí)，必須調(diào)節(jié)波形狀態(tài)為“"。

故障定位畫面如下：

該畫面顯示了被測回路的電流波形圖、絕緣阻抗大小、故障點(diǎn)方向等信息。上圖中左圖為接A型采集器時(shí)對故障支路進(jìn)行檢測的顯示界面，右圖為接D型采集器對故障支路檢測的顯示界面。

 對于存在故障支路的檢測，從圖中可以看出探測儀檢測到了與分析儀所發(fā)同頻率信號和投入檢測橋同頻率的電流信息，并以波形的形式顯示出來，檢測完成之后并指出故障點(diǎn)的方向。故障點(diǎn)方向顯示為“同向"或“反向"，該方向是相對于檢測點(diǎn)的采集器標(biāo)識方向而言。如果同向，表示故障點(diǎn)方向和采集器標(biāo)識的方向一樣；反之，相反。對于純電阻回路，同步點(diǎn)箭頭，指示在電流波形的波峰或者波谷位置；對于有分布電容的回路，指示在電流波形的波峰和波谷之間。

故障電流頻譜分析畫面如下：

故障電流頻譜分析由兩幅畫面組成，上圖中左圖為故障電流頻譜原始電流波形圖，右圖為經(jīng)FFT變換后的頻譜圖。

該功能先將原始電流信號以波形顯示出來，然后進(jìn)行快速FFT變換，再將該故障電流的頻譜圖顯示出來，并計(jì)算出電流幅值的頻點(diǎn)及故障電流幅值。

直流電流測試畫面如下：

在該界面下按“測試"鍵可對當(dāng)前測試電流進(jìn)行清零操作。
“電流測量"功能只適合使用D型采集器，如果使用A型采集器，界面會提示“請接D型鉗表"，即需將A型采集器更換成D型采集器后進(jìn)行電流測量操作。

六、注意事項(xiàng)

（1）由于裝置是精密儀器，在運(yùn)輸、使用和存放時(shí)要小心輕放，各部件要防止摔、跌等強(qiáng)烈震動，保證使用的高精度。

（2）每次開啟探測儀后進(jìn)行檢測前，探測儀與分析儀之間要進(jìn)行一次數(shù)據(jù)的同步，同步時(shí)需保持探測儀與分析儀之間在5米以內(nèi)的距離，數(shù)據(jù)同步完成之后，探測儀可以遠(yuǎn)離分析儀，但使用時(shí)，在數(shù)據(jù)同步后請保持探測儀開啟狀態(tài)。

（3）每次使用完成后，需將探測儀的電池從電池倉中拔出，充滿電后以供下次使用，探測儀電量不足時(shí)，應(yīng)立即更換電池以保證檢測的順利進(jìn)行。

（4）分析儀一定要接在被檢測支路之前（按電流流向），正、負(fù)、地三條線分別對應(yīng)接在直流正母線、負(fù)母線和地線上，保證接地線接地良好。

（5） 由于采集器的靈敏度很高，在檢測時(shí)應(yīng)讓采集器處于靜止?fàn)顟B(tài)，以免影響檢測準(zhǔn)確度。

（6） 探測儀使用D型采集器檢測時(shí),如果出現(xiàn)“鉗表飽和"的字樣，請確保所測支路的電流大小沒有超過1A，如超過此數(shù)值，請鉗正負(fù)極雙根線。

（7） 由于D型采集器采用齒片交錯工藝，在使用時(shí)，打開采集器，卡好線后，采集器要自然閉合，若是不能自然閉合，應(yīng)觀察后小心閉合，不能外加大力強(qiáng)行閉合，如強(qiáng)行閉合，會導(dǎo)致鉗口上的齒片錯位閉合不緊密，損壞采集器。