一种校验直流系统交流窜入的新装置研究

蔡冰子

（广东电网有限责任公司惠州供电局，广东 惠州 516000）

在变电站日常运行中，如果交流电源窜入直流系统，会给站用直流系统带来极大的危害，一方面造成直流电源系统输出异常，掺杂交流分量，影响直流负荷运行；另一方面，也会对直流系统的电源模块造成运行干扰，引起电压异常。本文描述了研制的一种校验变电站直流系统发生交流窜入的新装置。

由于现场应用的不同厂家的直流系统绝缘监测装置功能参数参差不齐，为了验证交流窜入直流的保护点正确性、准确性符合行业设计规范，避免直流系统绝缘监测装置的拒动、误动而对直流系统的安全运行造成隐患，现在研究一种实用交流窜入直流校验仪装置，以用于直流系统绝缘监测装置的定检、到货验收、工程验收的必备工具，阻止不合格的装置产品投入电网运行。

传统用于直流系统交流窜入测试的方法，需直接采用市电220V交流电接入直流系统内。传统方法存在以下3个问题。（1）操作风险大，需要人工驳接市电电源，存在人身触电风险；（2）测试不可靠，人工驳接市电，临时接线不可靠；（3）测试结果不准确，因为交流窜入门槛值为10V，不能准确校验门槛值。

现研发制作一套直流系统交流窜入校验装置，可以安全可靠的进行交流窜入功能的校验，并且具备交流调压功能，可以在10V的门槛值附近精确调压。克服当前进行交流窜入校验的3个问题。

该装置的整体原理是：项目采用IGBT晶体管逆变回路进行直流到交流的转化，计划采用9V电池作为装置电源，通过IGBT晶体管逆变回路，将直流电转化为交流电，并在输出端设置交流调压电路，使输出电压在5V-25V直接自由调节。配合试验电源夹，既可以安全可靠地将交流电加到直流系统内。另外，因为直流系统为带电系统，需要设置“防止直流反供装置回路”，克服对装置的干扰。

该装置内部原理图如下所示，主回路采用DC-AC的单相全桥逆变电路拓朴结构，从12V蓄电池或外部电源变换后的12V直流电压，经推挽电路单元后在高频变压器T次级统组得到方波电压，再经整流滤波变为所需要的直流电压，经逆变电路后得到的就是所需的频率和电压幅值均可调的交流电，推挽电路PWM驱动输入信号由MCU提供，逆变电路采用全桥逆变电路，桥中的桥臂由四个MOSFET组成，其驱动信号也由MCU提供。

装置主要功能及技术要点。

（1）设备的结构方式：设计为手持式的设备，输入输出电源均不高于人身安全电压范围里；（2）供电电源范围及方式：采用两种供电模式，常用的是可充电的锂电池供电模式，但具备可接入市电、直流110、直流220V三种电源的电源接口；（3）输出电源范围：输出电压从0～36V，多档输出；（4）输出保护需求：仪器内部输出采用隔离变压器进行隔离，采用输出隔离变压器的目的是实现仪器与输出的电气联接，以减少试验时的对设备损坏及设备内部对系统的影响；另外，在输出设计增加隔直流通交流的设计防止高压直流电压接入内部电路中；（5）防止正负极短路：在输出端设计成高阻限流以达到防止正负极短路的目的；（6）输出档位控制方式：输出档位具备5V、10V、15V、20V四个档位输出。输出档位控制设计为多档旋转开关控制方式，控制旋转开关只与内部MCU连接通过改变MCU控制信号的方式进行输出电压的控制，不与输出连接；（7）设备显示方式：采用数字显示输出电压值和电流值。

图1