直流系统接地检测电路设计

直流系统接地检测电路设计摘要目前在我国电力系统中运行的直流接地检测装置，多是通过整定平衡电阻桥的门限来进行接地检测的，但其具有整定值不准确、不灵活、接地电压（接地电阻）无法检测等缺点；还有的是通过在母线或支线上加入交流信号来实现检测的，但这种检测方式精度很难保证，而且还会对直流系统造成影响。

本检测电路的工作原理是首先由漏电流传感器检测出母线各支路的进线与出线之间的电流差，然后经过A/D转换生成单片机能够识别处理的数字信号，再由单片机判断出是否有接地状态，若有则计算出接地电阻和接地电压。

本设计采用了高精度漏电流传感器和单片机控制技术；并使用了汉字化液晶显示屏人机界面，可方便直观地了解系统运行状态；又通过键盘设定母线电压上下限报警值及母线接地电阻的报警值，以适应对各种特殊功能的要求；还应用了扩展I/O口和数据选择芯片来实现多路检测数据输入。

当直流系统的某条支路发生接地故障时，本电路可迅速查出接地极性、路号、阻值和母线段号，同时由日历时钟芯片DS12887提供接地时间，通过面板红色指示灯及音响报警。

关键词：接地检测，漏电流传感器，单片机，液晶显示屏The Circuit Design of The Direct-current Grounding Detection SystemAbstractAt present, in the domestic electric power system, most of the direct-current grounding detector work by setting up the threshold of the balance resistor bridge. But this way has its disadvan tages, for instance, it can’t make the adjusted value correct, hasn’t agility and can’t check the grounding voltage (earth resistance) and so on. And some of the direct-current grounding detector work by joining the alternating-current signal in the busbar or the branch. But this way is hard to guarantee the precision and can affect the direct-current system.This detecting circuit’s principle is to check the current difference between the input line and output line of each brand of busbar by the drain current sensor at first, and then through A/D converter, generate digital signal that can be distinguished and tackled by single-chip microcomputer, finally the single-chip microcomputer judges whether there’s the grounding state, and if the state is being, then calculates the earth resistance and the grounding voltage. This design adopts drain current sensor of high accuracy and the controlling technique of the single-chip microcomputer, and also adopts the man-machine interface of the Chinese-character LCD display to observe the working state of the system conveniently and visually, it can set up the maximum and minimum alarming value of the busbar resistance and voltage to fit all kinds of special function’s requirements. The system can finish multi-way detecting data inputs by adopting patulous I/O port and data selector chip. When there are faults in a certain spur track of the direct-current system, the circuit can find out the earthed pole, the mark of the spur track, the resistance and the mark of busbar section quickly, at the same time, can provide the time of the grounding by calendar clock chip DS12887, and alarm by the panel red LED and sounder.Keywords:ground detection, drain current sensor, single-chip microcomputer, LCD目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 工作原理 (1)1.2.1 电路特点 (1)1.2.2 主要功能 (2)1.3 设计思路 (2)2 硬件电路设计 (4)2.1 系统结构 (4)2.2 信号采集电路 (5)2.2.1 电压信号采集 (6)2.2.2 电流信号采集 (6)2.2.3 接地电阻阻值判断 (7)2.3 单片机电路 (9)2.3.1 89C51简介 (9)2.3.2 可编程外围并行接口8255 (10)2.4 键盘电路 (11)2.5 液晶显示电路 (11)2.5.1 T6963C的介绍 (11)2.5.2 T6963C指令集 (11)3 软件设计 (13)3.1 主程序设计 (13)3.2 液晶显示子程序 (13)结论 (20)致谢...................................................................................................... 错误！未定义书签。

参考文献. (21)附录A 外文文献 (22)附录B 中文译文 (27)附录C 电路图 (32)1 绪论1.1 引言为了保障电力系统的安全运行，发电厂和变电所的控制及保护回路均采用直流电源供电。

该电源采用对地绝缘的方式，当直流馈线发生一点接地时，不会影响系统的正常运行，但必须及时找出接地点，排除故障。

否则，当第二点接地时，将造成严重事故。

故在电力系统中往往要加入系统接地故障保护装置。

可是以前的检测装置多是通过整定平衡电阻桥的门限来运行接地检测的，存在整定值不准确，不灵活，误差大，接地电压（接地电阻）无法检测等缺点；或是因为检测装置是通过在母线或支线路上加入交流信号，检测各支路的电流互感器的输出值，来实现对接地支路的判断和接地电阻的检测，这种检测方式因受母线对地电容影响较大，故精度很难保证，而且还或多或少的对直流系统造成影响。

1.2 工作原理在本设计中，母线电压信号采集是通过对母线的电势差进行采样来实现的，支路电流信号采集是通过对套在各支路上的漏电流传感器输出信号进行采样得到的。

通过DC —DC电压传感器直接从母线上采集正母线与地之间的电势差和正母线与负母线之间的电势差，然后计算出负母线与地之间的电势差。

通过套在各支路上的漏电流传感器得到各支路的电流信号。

由于采集到的电压信号和电流信号都是模拟量，所以我采用了通过AD574A模数转换芯片把模拟信号转换成单片机能够识别的数字信号，然后由单片机根据这些参数计算出接地电阻值。

通过单片机控制[1]可以实现对电压信号和电流信号进行自动巡回检测，也就是可以自动巡回检测出各支路的接地电阻值。

当检测发现直流母线对地电阻阻值低于要求的标准时，通过面板上的红色指示灯闪烁和蜂鸣器鸣叫来报警，此时可以自动或手动进入支路对地漏电流的巡回检测状态，如果发现某条支路或某几条支路漏电流超越限定值，装置会自动定位报警，并通过大屏图形LCD全汉化显示漏电流越限的支路数、支路号和相应的支路对地漏电流（或接地电阻及接地极性），同时显示由日历时钟提供的报警时间。

通过这些信息可以让工程人员尽快的排除故障。

1.2.1 电路特点1、检测过程中无需在直流系统中加入交流信号，克服了外加交流信号对系统运行造成的不利影响，提高了安全可靠性；2、采用专用直流传感器，套接在直流支路上，安装维护方便，与直流系统没有任何电的联系，系统丝毫不受监测仪的运行状态影响；3、测量到支路漏电流后微型计算机根据母线电压换算得到支路接地电阻；4、具有母线电压监测、异常报警及系统绝缘监察等常规监测功能，而母线电压与确定支路是否接地没有直接联系，即在不接入直流母线电压的情况下，同样可以通过漏电流判断直流支路的接地状态，能够实现多电压等级下直流支路的接地检测。

1.2.2 主要功能1、直流系统母线电压监测，电压异常报警；2、直流系统绝缘监测，实时检测正母线对地电阻、负母线对地电阻；3、自动或手动进入直流支路漏电流(支路接地)巡回检测，检测各直流支路对地漏电流，计算接地电阻，判断支路接地极性，实现接地故障选线功能；4、定点监测某固定直流支路，长期监测固定支路的绝缘状况；5、基本配置64路，最大配置96路1.3 设计思路在设计信号采集电路[2]时，考虑到既要避免对直流系统造成影响又要对支路电流测量准确，我们选择了漏电流传感器。

由于漏电流传感器是套在支路上工作的，与直流系统没有任何电的联系并且测量精度符合标准，所以选择了通过漏电流传感器进行电流信号采集。