QDB-101直流接地智能快速查找儀

一、概述

     直流系統絕緣故障、直流互竄故障及交流竄電故障是一種易發生且對電力系統危害性較大的故障，危害電力系統正常運行。

為了能夠更好的幫助現場維護人員快速準確地找出直流故障，我公司通過多年努力，總結大量現場經驗，開發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行故障查找與定位，將快速FFT變換技術引入到直流故障查找設備中，可以檢測出各電壓等級（24V，48V，110V，220V）直流系統中的各類絕緣故障、直流互竄故障、交流竄電故障。

隨著電力系統對安全運行的要求越來越高，電力系統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對新一代直流接地故障查找儀的基本要求。

基于調頻調幅技術的新型直流故                  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，通過對檢測量幅頻特性的詳細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推向了一個新的高度，具有廣泛的應用前景。

二、裝置結構及原理

2．1 裝置組成

直流接地故障查找儀由系統分析儀、支路探測儀、采集器三部分組成，如下圖示：

2．2 裝置原理

2.2.1 絕緣故障查找原理

系統分析儀與被測直流母線相連，采用乒乓原理計算被測直流系統的平衡橋電阻及對地絕緣電阻，如果被測直流系統存在絕緣故障，系統分析儀則向直流系統投入設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現接地故障點的定位，檢測原理如下圖示：

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

分析儀檢測到絕緣故障后向直流系統投入檢測橋，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對地電壓產生一個已知頻率的周期性變化量，設該變化量的頻率為、使直流系統產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處于B、C之間。

2.2.2 直流互竄查找原理

系統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，通過電壓變化關系判斷系統是否存在環網故障或絕緣故障，如果存在環網故障或絕緣故障，則持續啟動檢測橋，以供支路探測儀實現環網故障點的定位。

當兩段支路存在環網故障時，可使用探測儀和采集器對可能存在環網故障的支路進行逐一檢測，根據探測儀顯示波形和方向最終實現環網故障點的查找。

直流互竄檢測原理圖如下：

2.2.3 交流竄電查找原理

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

交流竄電故障點的查找過程與絕緣故障點的查找過程一樣。

三、功能特點

3.1主要功能介紹

（1）．系統對地電壓測量功能，儀器可測量系統正對地電壓，負對地電壓，系統電壓，可實現0—300V的電壓監測范圍；

（2）．系統絕緣阻抗測量功能，儀器可測量系統正對地絕緣阻抗，負對地絕緣阻抗，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中的交流竄電故障，并可測量直流系統中竄入的交流電壓值，交流電壓測量范圍為0—280V；

（4）．系統分布電容測量功能，儀器可測量系統的分布電容并實時顯示；

（5）．環網檢測及定位功能，儀器可以檢測兩段母線中存在的各種環網故障，包括正極環、負極環、兩極環及異極環等，并可通過波形顯示及方向顯示來實現環網故障點的定位；

（6）．裝置具有調幅、復位、電流波形選擇和工作模式選擇功能，可實現高阻環網故障的查找定位。

（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現絕緣故障點的定位；

（8）．故障電流頻譜分析功能，裝置通過快速FFT變換實現電流變化的頻譜分析功能，有效提取被測電流頻點的信號幅值，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行檢測時，顯示屏會以波形曲線形式顯示被測支路電流變化情況，方便使用者快速準確地實現故障點的查找,有環網故障及接地故障時顯示故障點方向。

3．2 設備特點

（1）高可靠性的設計

裝置采用進口32位微控制器做主系統，硬件設計嚴格遵照電力及電磁兼容相關標準進行，內部采用多處冗余方式保證裝置與被測設備的可靠性。

（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口模數轉換芯片，電壓與阻抗的測量準確；

（3）人性化的人機交互界面

“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，在實現對不同支路的檢測時，只需要按一次啟動鍵即可完成；

   測試結果顯示直觀明了，測試結果可通過多種顯示形式呈現給用戶，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

“分析儀"可以自動識別系統電壓等級；

“分析儀"可判斷環網故障類別；

“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"在進行檢測時，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，如被測支路有環網或絕緣故障，會判斷出故障點相對測試點的方向信息。

（5）完備的測試功能與處理故障能力

   “分析儀"與“探測儀"之間內置了無線數傳模塊進行通信，測試功能與顯示信息完備，可以處理直流系統中的各類環網及絕緣故障情況。

“分析儀"具備“調幅"、“波形"、“模式"多種組合工作模式選擇功能，可適應各種復雜的應用環境。

（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現故障檢測及定位，對直流系統無任何影響。

QDB-101直流接地智能快速查找儀

四、主要技術指標

4．1分析儀主要技術指標

使用環境

l 工作電源：DC22V-300V,

l 環境溫度：-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（180V~286V）110V直流電源系統（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 顯示具體數值

                 10KΩ≤Ri≤500KΩ ±5%

檢測橋幅值調節范圍：0mA，0.25mA，0.5mA ，1mA，2mA

l 檢測環網阻值范圍：50KΩ以內

系統分布電容測量

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

檢測波形類型選擇：正弦波、方波；

l 系統對地容抗測量：0－1000kΩ

檢測波形類型選擇：正弦波、方波

工作模式：強制信號啟動、自動信號啟動

顯示介質及分辨率：TFT,320x240

4．2 探測儀主要技術指標

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   顯示具體數值

10KΩ≤Ri≤500KΩ: ±10%

頻譜分析范圍

l 頻譜分析通道數量: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

顯示介質及分辨率：TFT,320x240

4．3無線通信技術指標

l 速率：2Mbps，由于空中傳輸時間很短，極大的降低了無線傳輸中的碰撞現象

l 多頻點：125頻點，滿足多點通信和跳頻通信需要

l 超小型：內置2.4GHz天線，體積小巧，15x29mm

l 低功耗：當工作在應答模式通信時，快速的空中傳輸及啟動時間，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記插入分析儀I段插頭處；

斷開電源開關，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：

將紅色連接線與黑色連接線插座一端按顏色標記插入分析儀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段母線的負極處；

如下圖示：

不做直流互竄檢測時不接第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5號充電電池裝入探測儀的電池倉內；

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，電源指示燈與液晶屏均被點亮，設備進入工作狀態，如果系統不存在接地，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，如果存在負接地則負接地指示燈亮。

5．2 操作

5．2．1 分析儀操作

    分析儀面板上共有四個按鍵，可對分析儀的工作參數進行調整，按鍵排列圖如下：

調幅：通過該按鍵可以實現電流信號幅值大小的調節，電流信號幅值可在0mA,0.25mA,0.5mA,1mA,2mA之間進行循環設定，開機默認為1mA(24V直流系統默認2mA)。

復位：通過該按鍵可以實現程序重新初始化重新運行。

波形：通過該按鍵可以實現電流波形的選擇，電流波形可選擇為方波或正弦波，當設定為方波時分析儀狀態欄波形顯示為“"，當設定為正弦波時分析儀狀態欄顯示為“"，開機默認為“"。

模式：通過該按鍵可以實現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制模式，當設定為自動模式時分析儀狀態欄模式顯示為“Auto"，當設定為強制模式時分析儀狀態欄模式顯示Force"開機默認為“Auto"。

關于強制模式與自動模式的說明：當分析儀式工作在自動模式時，只有檢測到第I段母線系統對地電壓發生一定偏差之后才啟動檢測橋進行故障判斷，當系統恢復正常后會自動停止檢測橋的投入；當分析儀工作在強制模式時，分析儀會主動啟動檢測橋進行故障檢測，檢測完成之后無論是否存在接地或環網故障都將會向系統對地投入檢測橋。

5．2．2 探測儀操作

探測儀面板共設有三個按鍵，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按鍵來實現，探測儀兼容D型采集器和A型采集器，使用時請注意接入的采集器類型以及不同采集器類型對應的分析儀的“"和“"波形狀態。

電源：電源開關按鍵；

功能：按功能鍵選擇所需要的測試功能項；

測試：選擇需要的功能后按此鍵開始測試。

5．3 顯示

5．3 .1分析儀顯示

  開機后分析儀進入界面顯示，分析儀有一個畫面，顯示內容如下：

分析儀開機便會對系統進行檢測，檢測完畢后分析儀主界面上顯示系統當前電壓、系統正負對地電壓、正負對地絕緣電阻大小、系統分布電容大小、交流竄電狀態及是否存在環網故障。

如果分析儀檢測到系統存在正極或負極絕緣故障，則對應的“正接地"或“負接地"故障指示燈閃爍。

   如果分析儀檢測到系統存在環網故障，則“正接地"與“負接地"故障指示燈同時閃爍。

指示燈閃爍時表示分析儀正在向被測系統對地按設定的信號幅度和頻率切換檢測橋，指示燈處于非閃爍狀態時則分析儀沒有切換檢測橋。

   開機后分析儀將主動啟動檢測橋對系統進行檢測。

主界面狀態欄顯示了當前系統的工作狀態：

電流：該值大小表示分析儀工作在當前檢測橋投入大小模式下,可通過“調幅"鍵進行設定；

頻率：系統默認顯示0.25HZ；

波形：顯示分析儀當前投入檢測橋的波形類型，可通過“波形"鍵進行設定；

模式：顯示分析儀當前工作模式，可通過“模式"鍵進行設定；

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，即進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"三個功能之間切換。當“◇"符號位于該功能項前時表示該功能項處于激活狀態。

狀態欄分別顯示了當前接入采集器的類型，分析儀投入檢測橋時形成的波形狀態，電壓幅值，檢測橋投入的頻率，通信狀態，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；波形狀態顯示：“"表示當前分析儀投入檢測橋時形成的波形形態為方波，“"表示當前分析儀投入檢測橋時形成的波形形態為正弦波。

選定好功能項，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行檢測。

注意：當使用A型采集器進行檢測時分析儀波形狀態必須調節為“"，使用D型采集器極進行檢測時，必須調節波形狀態為“"。

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、故障點方向等信息。上圖中左圖為接A型采集器時對故障支路進行檢測的顯示界面，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的方向。故障點方向顯示為“同向"或“反向"，該方向是相對于檢測點的采集器標識方向而言。如果同向，表示故障點方向和采集器標識的方向一樣；反之，相反。對于純電阻回路，同步點箭頭，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，然后進行快速FFT變換，再將該故障電流的頻譜圖顯示出來，并計算出電流幅值的頻點及故障電流幅值。

直流電流測試畫面如下：

在該界面下按“測試"鍵可對當前測試電流進行清零操作。
“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型采集器后進行電流測量操作。

六、注意事項

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

（2）每次開啟探測儀后進行檢測前，探測儀與分析儀之間要進行一次數據的同步，同步時需保持探測儀與分析儀之間在5米以內的距離，數據同步完成之后，探測儀可以遠離分析儀，但使用時，在數據同步后請保持探測儀開啟狀態。

（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，應立即更換電池以保證檢測的順利進行。

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

（5） 由于采集器的靈敏度很高，在檢測時應讓采集器處于靜止狀態，以免影響檢測準確度。

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

（7） 由于D型采集器采用齒片交錯工藝，在使用時，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，應觀察后小心閉合，不能外加大力強行閉合，如強行閉合，會導致鉗口上的齒片錯位閉合不緊密，損壞采集器。