新型電力系統(tǒng)下，電源結(jié)構(gòu)和負(fù)荷形態(tài)發(fā)生重大變化，“源荷”雙側(cè)隨機(jī)性、波動性顯著提高。在“十四五”乃至更長時期，伴隨電氣化水平穩(wěn)步提升和用電負(fù)荷持續(xù)增長，在新能源小發(fā)、極端天氣突發(fā)等狀況下，我國電力供應(yīng)保障困難突出，單純依靠電源的建設(shè)已不能滿足當(dāng)前要求，必須從用電側(cè)入手，深入挖掘用電側(cè)潛力，打造“源-網(wǎng)-荷-儲”互動的新型電力系統(tǒng)。在電網(wǎng)發(fā)展方式上，由以大電網(wǎng)為主，向大電網(wǎng)、微電網(wǎng)、局部直流電網(wǎng)融合發(fā)展轉(zhuǎn)變，推進(jìn)電網(wǎng)數(shù)字化、透明化，滿足新能源優(yōu)先就地消納和國內(nèi)優(yōu)化配置需要；在營銷服務(wù)模式上，由為客戶提供單向供電服務(wù)，向發(fā)供一體、多元用能、多態(tài)服務(wù)轉(zhuǎn)變，打造“供電+增值服務(wù)”模式，新構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代客戶服務(wù)模式。同時隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，在智慧城市、智慧社區(qū)、智能家居、分布式能源等領(lǐng)域誕生了大量的應(yīng)用需求，對用電設(shè)備提出了“應(yīng)用升級靈活便捷”的發(fā)展需求，國際法制計(jì)量組織（OMIL）也提出“計(jì)量模塊獨(dú)立可溯源”的要求。“十四五”是新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵時期，而滿足新型電力系統(tǒng)和“雙碳”目標(biāo)的新一代智能用電設(shè)備研發(fā)需求愈發(fā)迫切。未來支撐綜合能源服務(wù)，支撐低壓配網(wǎng)可視化管理,支撐電力市場化交易,支撐用戶側(cè)增值業(yè)務(wù)拓展等新業(yè)務(wù)，這些都將稱為推動公司實(shí)現(xiàn)“三商”轉(zhuǎn)型的重要舉措內(nèi)容。

一、概述（WBDCS-8000直流接地故障報(bào)警裝置測試速度大大提高）

WBDCS-8000直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置是在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)更新和提升。提高了裝置的測量精度和抗電容干擾的能力。在性能指標(biāo)的適應(yīng)性、調(diào)試的方便性及運(yùn)行的可靠性方面均處于國內(nèi)**水平。裝置頭一次利用了信號相位鎖定、超前校正及跟蹤積木式結(jié)構(gòu)等技術(shù)，從根本上解決了判斷數(shù)據(jù)不全、選線不準(zhǔn)等弊病。且根據(jù)2011年12月國家電網(wǎng)公司制定的《十八項(xiàng)國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》中的第五項(xiàng)“防止變電站全停及重要客戶停電事故”中明確提出了原有的直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，要求增加交流竄直流故障的測記和報(bào)警功能。本裝置采用實(shí)時跟蹤信息零處理技術(shù)，解決了交流信號竄入直流故障的測記和報(bào)警，是作為直流系統(tǒng)逐步改造提升的理想設(shè)備。廣泛適用于電力、石化、冶金、郵電、鐵路等行業(yè)發(fā)電廠及變電站。是一種提高電網(wǎng)自動化管理水平、確?？煽窟\(yùn)行及故障準(zhǔn)確定位的理想智能儀器。

二、整機(jī)測量原理說明（WBDCS-8000直流接地故障報(bào)警裝置測試速度大大提高）

根據(jù)直流系統(tǒng)的特殊性，本裝置的測量從測量內(nèi)容區(qū)分，可分為四大部分，一是母線監(jiān)測，二是分支回路查巡，三是交流竄直流監(jiān)與報(bào)警，直流系統(tǒng)交流成份紋波的監(jiān)測。

2.1直流母線監(jiān)測

2.1.1 在直流系統(tǒng)中，分別從橋網(wǎng)絡(luò)A和橋網(wǎng)絡(luò)B讀取X和Y兩個直流中心對地電壓值。

見圖－

◎ U 為直流系統(tǒng)母線電壓            ◎ U+為直流系統(tǒng)母線正極對地電壓

◎ U－為直流系統(tǒng)母線負(fù)極對地電壓   ◎ R+為直流系統(tǒng)母線正極對地電阻

◎ R－為直流系統(tǒng)母線負(fù)極對地電阻   ◎ X為電橋網(wǎng)絡(luò)A直流中點(diǎn)對地電壓

◎ Y為電橋網(wǎng)絡(luò)B直流中點(diǎn)對地電壓

2.1.2根據(jù)電路基本原理分析，要準(zhǔn)確求出正對地電阻R+和負(fù)對地電阻R－，必建立兩組獨(dú)立的電橋網(wǎng)絡(luò)方程，將其聯(lián)立求解，才能真正求出兩個電阻R+和R－的電阻值。R1、R2、R分別組成電橋網(wǎng)絡(luò)，R1≠R2為常量，我們充分利用兩個不平衡橋網(wǎng)絡(luò)A和網(wǎng)絡(luò)橋B?？梢詫?dǎo)出絕緣電阻R+和R－僅與母線電壓及測量值“X”與“Y”有關(guān)。經(jīng)電腦編程分別計(jì)算出R+與R－的數(shù)值，同時也可以計(jì)算出母線正端對地電壓U+與母線對地電壓U－值。結(jié)構(gòu)原理如圖一所示。

2.2支回路查巡，故障定位，報(bào)警。

主機(jī)中配有大功率電阻做為電橋，檢測支路時定時啟動電橋電阻信號接至直流系統(tǒng)的正負(fù)極與地之間。利用電阻電橋之間的轉(zhuǎn)換，不同的接地電阻與投入的電橋電阻之間的并聯(lián)，產(chǎn)生不同對地電壓，產(chǎn)生了不同的接地漏電流，安裝于各支路的傳感器檢測每個支路漏電流。工作原理見（圖二）所示。如果支路有電阻接地、交流竄入故障、直流互竄故障的支路信號、對于故障回路則該支路上的傳感器產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓的大小與支路電阻成反比。感應(yīng)電壓信號經(jīng)模擬選擇開關(guān)、放大、帶通濾波、相位比較、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、送CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再通過RS485接口轉(zhuǎn)入主機(jī)。

隨著電網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)大，電壓等級的不斷提高，分支回路也相應(yīng)的增多，有的變電站已多達(dá)500分支回路以上。為了滿足這方面的需求，本裝置利用了總線技術(shù)，采用分層分布式設(shè)計(jì)。將每16回路增加一個采集模塊，這種分層分布式的分散結(jié)構(gòu)不需改變原有的主機(jī)結(jié)構(gòu)。并可以拓展到512個回路。采樣模塊和主機(jī)之間利用RS485接口實(shí)現(xiàn)并接。每個模塊地址碼可以在現(xiàn)場隨意設(shè)定，大大提高了產(chǎn)品的適用性和裝置的可靠性。

2.3 直流系統(tǒng)中交流成份（紋波）的監(jiān)測。故障報(bào)警。

電路采用耦合、交直流分解等特殊電路處理，能實(shí)時準(zhǔn)確地對直流電源紋波含量即紋波電壓值，計(jì)算直流中的紋波系數(shù)，如圖三。

2.4 交流竄直流保護(hù)，故障幅度與錄波與波形分析,竄入支路故障定位。

主機(jī)配置母線交流電壓檢測電路，母線通過電容隔直流、差分運(yùn)放、快速整流、濾波、高速AD，實(shí)時檢測母線上的交流信號，并反饋至主芯片，若外部交流竄入電壓大于所設(shè)定的信號，通過聲光報(bào)警及干接點(diǎn)輸出報(bào)警相關(guān)信息，并啟動了支路巡查電路，巡查電路確定故障支路。并記錄保存本次報(bào)警相關(guān)信息，大大提高系統(tǒng)的保障性和可靠性。如圖四。

2.5 直流互竄檢測，故障定位與分析。

本機(jī)內(nèi)置快速高精度檢測電路，實(shí)時檢測現(xiàn)場兩段母線之間的直流互竄故障，并準(zhǔn)確查找互竄支路，大大提高系統(tǒng)的保障性和可靠性。為了保證直流電源對變電站可靠運(yùn)行需要。常常設(shè)有兩段獨(dú)立的直流電源。同一變電站兩段直流是要求分開獨(dú)立運(yùn)行，由于接線錯誤，設(shè)備老化通常會造成兩段母線發(fā)生了電氣上的連接，出現(xiàn)了兩段母線手拉手現(xiàn)象。現(xiàn)有的直流系統(tǒng)是采用兩個電橋監(jiān)測各自的母線，兩段母線出現(xiàn)了電氣上的連接也說是會出現(xiàn)我們常說的“兩點(diǎn)接地現(xiàn)象”。兩點(diǎn)接地現(xiàn)象常常會對變電站的繼電保護(hù)正常運(yùn)行造成一定的危險。我們利用了現(xiàn)有直流接地裝置的技術(shù)升級，將電橋電路的智能化技術(shù)與支路巡查電路進(jìn)行充分的結(jié)合，成功解決了直流系統(tǒng)兩段母線出現(xiàn)了電氣上的連接，也就是發(fā)生了手接手的兩點(diǎn)接地進(jìn)行了告警，并通過支路巡查定位，準(zhǔn)確地查找發(fā)生兩段直流母線互竄的回路。我們將兩臺獨(dú)立測量的直流絕緣監(jiān)察裝置通過測量與通迅技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行了定位，有效地查找發(fā)生直流互竄接地的回路。

發(fā)生直流互竄的主要?dú)w納為有五種工作方式：

現(xiàn)象一、第1段母線負(fù)端與第2段母線負(fù)互竄。

現(xiàn)象二： 第1段母線正和第2段母線正互竄.

現(xiàn)象三：第1段母線正和第2段母線正，第1段母線負(fù)和第2段母線負(fù)同時互竄

現(xiàn)象四：第1段母線負(fù)端和第2段母線正端互竄，或第1段母線正端和第2段母線負(fù)端互竄。

三、功能特點(diǎn)（WBDCS-8000直流接地故障報(bào)警裝置測試速度大大提高）

本裝置采用Cortex-M3內(nèi)核的STM32芯片為主控芯片，集成度高，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行速度快，功耗低。

3.1 操作界面基于菜單式的人性化設(shè)計(jì)。

3.2相關(guān)的所有參數(shù)均可通過菜單進(jìn)行設(shè)置，相關(guān)的所有報(bào)警均通過聲光輸出和相應(yīng)的干接點(diǎn)輸出。

3.3準(zhǔn)確檢測直流電壓、模塊狀態(tài)、直流絕緣及接地選線為；精準(zhǔn)區(qū)分母線接地、支路接地，并顯示接地電阻阻值；自動分辨兩條或兩條以上支路同時接地的故障等。

3.4可隨時操作界面進(jìn)入全部支路的巡檢操作，以觀察全部支路的接地狀況。

3.5 可隨時操作界面進(jìn)入全部支路的單檢操作，分全部支路單檢（通過按鍵循環(huán)檢測）和選定支路單檢（通過按鍵選定某一支路檢測）。

3.6 保存顯示當(dāng)前5次的母線絕緣報(bào)警記錄。

3.7 提供檢測2段母線的紋波電壓和紋波系數(shù)。

3.8 對CT極性無一致性要求、無方向要求。

3.9 信號采集數(shù)據(jù)采用RS485接口技術(shù)，使數(shù)據(jù)的有效傳輸距離可達(dá) 1000米。

3.10裝置提供串行數(shù)據(jù)通訊接口（RS－232、RS－485）和外部設(shè)備連系。

3.11 裝置提供100M的以太網(wǎng)接口。

3.12支路檢測速度快.巡檢16路以后的數(shù)據(jù)時，平均每路巡檢時間低于1秒。

3.13 本機(jī)可以通過參數(shù)設(shè)定設(shè)置交流竄入報(bào)警門限（交流有效值）。

3.14裝置采用實(shí)時跟蹤信息零處理技術(shù)，解決了交流信號竄入直流故障的測記和報(bào)警。  

3.15采用彩屏液晶顯示、中文界面、顯示直觀明了，并帶有液晶自動保護(hù)功能。

3.16本系統(tǒng)可提供簡單的多機(jī)連接功能，適用于復(fù)雜的多級直流系統(tǒng)中，不會出誤報(bào)及拒報(bào)現(xiàn)象。

3.17 紋波測量：采用實(shí)時全數(shù)字寬帶測量、實(shí)時測量全范圍的直流電源紋波、電壓值、并計(jì)算紋波系數(shù)值，有效記錄直流電源中的交流含量。

四、技術(shù)性能指標(biāo)（WBDCS-8000直流接地故障報(bào)警裝置測試速度大大提高）

4.1 適應(yīng)環(huán)境溫度：-10℃～+55℃：濕度≤90％

4.2 大氣壓：80-110KPA；

4.3 直流系統(tǒng)電壓等級：220Vdc、110Vdc、48Vdc、24Vdc；

4.4裝置工作電壓：AC/DC 85-265v

4.5 母線段數(shù)：二段

4.6 繼電器接點(diǎn)電流：DC220V/3A

4.7 母線電壓測量精度：±0.5％

4.8 母線絕緣電阻測量精度：0-5KΩ誤差0.1KΩ

5-50KΩ誤差≤5％

50-100KΩ誤差≤10％

4.9 繼電器動作報(bào)警時間:    ≤2秒

4.10 支路絕緣電阻測量精度：0.5-10KΩ誤差≤15％

10-25KΩ誤差≤20％

4.11 交流竄入電壓測量范圍：0-300V

4.12  交流竄入電壓測量精度：≤1%

4.13 紋波測量范圍：0-100V

4.14 紋波測量精度大于1%

4.15裝置功耗：≤30W

4.16 裝置重量：≤8Kg

4.17 外型尺寸：（長×高×深）：360×135×280㎜，

4.18 采集單元外型：155×95×43㎜

五、產(chǎn)品圖片（WBDCS-8000直流接地故障報(bào)警裝置測試速度大大提高）

5.1主機(jī)前面板各部件功能介紹：見上圖所示。

5.1.1按鍵“上”鍵、“下”鍵、“左”鍵、“右”鍵、“確定”鍵、“取消”鍵。

5.1.2指示燈

電源指示燈：儀器通上電源時，該燈亮。

信號指示燈：儀器進(jìn)入支路檢測狀態(tài)后，該燈亮。

超壓報(bào)警燈：母線電壓超過門限設(shè)定值時，該燈亮。

欠壓報(bào)警燈：母線電壓低于門限設(shè)定值時，該燈亮。

絕緣報(bào)警燈：母線對地絕緣電阻低于門限設(shè)定值時，該燈亮。

支路報(bào)警燈：支路檢測時，接地電阻值低于門限設(shè)定值時，該燈亮。

瞬時接地?zé)簦耗妇€瞬時對地絕緣電阻值低于門限設(shè)定值時，該燈亮。

交流串路燈：當(dāng)有交流竄入時，該燈亮。

5.1.3液晶顯示器

中文顯示設(shè)定參數(shù),母線監(jiān)測數(shù)據(jù)及支路檢測數(shù)據(jù)等.

5.1.4電源開關(guān)

電源開關(guān)置于機(jī)箱后面，置ON時接通儀器工作電源，置OFF時，電源切斷。

5.2主機(jī)后面面板簡介

后面板上貼有接線端子功能表，見下圖所示。其中故障報(bào)警繼電器輸出為常閉觸點(diǎn)，當(dāng)儀器正常工作時，該繼電器觸點(diǎn)斷開；當(dāng)儀器發(fā)生故障時，該繼電器觸點(diǎn)閉合。其它報(bào)警繼電器輸出均為常開觸點(diǎn)，只有報(bào)警輸出時，相應(yīng)的繼電器觸點(diǎn)才閉合。

六、通電前檢查

6.1裝置到貨后，首先應(yīng)檢查包裝箱上的產(chǎn)品登記單與裝置箱體上的質(zhì)量檢驗(yàn)合格證，并確認(rèn)與訂貨一致。

6.2打開裝置機(jī)箱對裝置各部件進(jìn)行檢查，確定各部件有無松動及損壞現(xiàn)象，檢查有關(guān)電纜線連接是否可靠。

6.3核對裝置工作電源電壓和現(xiàn)場電壓是否相符。

6.4上述各項(xiàng)檢查完畢方可通電試驗(yàn)。

2021年11月，南方電網(wǎng)公司印發(fā)《南方電網(wǎng)“十四五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》提出，“十四五”期間，加快數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)和現(xiàn)代化電網(wǎng)進(jìn)程，南方電網(wǎng)建設(shè)將規(guī)劃投資約6,700億元。國家電網(wǎng)2022年發(fā)展總投入目標(biāo)為5795億元，其中計(jì)劃電網(wǎng)投資5012億元。距離用戶更近的配用電側(cè)、相關(guān)信息化設(shè)備及面向下游的相關(guān)應(yīng)用的研發(fā)將成為電網(wǎng)投資的重點(diǎn)。

2022年5月，國家發(fā)展改革委辦公廳等發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)新型電力負(fù)荷管理系統(tǒng)建設(shè)的通知》（發(fā)改辦運(yùn)行〔2022〕471號），要求建設(shè)新型負(fù)荷管理系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)電力可靠保供的前提下的負(fù)荷精準(zhǔn)控制和用戶常態(tài)化、精細(xì)化用能管理。自國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于開展重點(diǎn)用能單位“百千萬”行動有關(guān)事項(xiàng)的通知》以來，國家、省、地市分別對“百家”“千家”“萬家”重點(diǎn)用能單位進(jìn)行目標(biāo)責(zé)任評價考核，國內(nèi)多地政府也發(fā)布了能效監(jiān)測管理的要求，大用戶為滿足能效管理和提質(zhì)增效，升級量測系統(tǒng)也成為必然趨勢。

2022年8月，南網(wǎng)電網(wǎng)公司在正式發(fā)布《關(guān)于印發(fā)南方電網(wǎng)公司新一代智能量測體系建設(shè)指導(dǎo)意見的通知》（南方電網(wǎng)市場〔2022〕12號）》，明確了新一代智能量測體系建設(shè)工作思路、工作目標(biāo)、建設(shè)原則和實(shí)施策略等要求，并將智能量測體系示范區(qū)建設(shè)作為2023年南方電網(wǎng)公司市場營銷重點(diǎn)工作，國家電網(wǎng)公司近年來也在新一代物聯(lián)網(wǎng)電表、能源控制器、用電采集系統(tǒng)等領(lǐng)域加大投資，整體行業(yè)呈現(xiàn)明顯上升趨勢。

分布于電網(wǎng)末梢的海量智能電表、智能終端、智能開關(guān)等智能用電設(shè)備成為支撐電網(wǎng)*后一公里數(shù)字化變革的關(guān)鍵設(shè)備，電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的“重發(fā)輕供不管用”現(xiàn)象成為歷史，智能用電設(shè)備的功能及定位不斷向智能化、模塊化發(fā)展，助力電網(wǎng)自動化和智能化程度進(jìn)一步提高，有效提升節(jié)能減排的效率，在未來幾年里，這種趨勢將更加明顯。

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