基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法及系统，本发明专利技术方法包括电解槽组有接地故障时，向电解槽组加载交流激励电压并同步测量各个电解槽的交流电压和直流电压，计算电解槽的交流电流，并将各组相邻电解槽的交流电流进行比较：若任意电解槽#m的交流电流i

【技术实现步骤摘要】
基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及金属电解
，具体涉及一种基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法及系统。

技术介绍

[0002]包括铝电解槽在内的金属电解槽一般由槽体、阳极和阴极组成，多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开，按电解液的不同分为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类，是生产金属材料的重要设备。例如我国作为铝的生产大国，铝产量长期占全球的一半以上。但目前我国的铝产业存在诸多问题，如能耗比过高、产能分布不均、污染较大等。电解槽主要是由上部结构、阴极结构、母线结构和电气绝缘四部分组成。其中，电解槽的电气绝缘是否良好很大程度上可以影响铝的产量和质量，同时也对于安全生产有着至关重要的作用。因此，在工业生产中，电解槽设置了至少十三处绝缘部分，如在阴极母线与母线墩、槽壳与支柱、支架与风格板、短路口等处，均设置了相应的绝缘，以防发生各种绝缘故障。在众多故障类型中，电解槽接地故障是较为常见的类型之一，当故障发生时，往往会出现零点漂移现象，即系列的零电位点由原来的中点处漂移至其他地方，对安全生产带来重大隐患，同时也对电解铝企业的产能和生产质量带来消极影响。除此之外，接地故障往往伴随着多点同时发生，各故障点与地形成回路，如通过地坪内的钢筋形成回路，大电流可能造成打火或人身安全事故。因此，及时对电解槽的接地故障进行诊断定位并消除是十分有必要的。
[0003]目前，对于电解槽的接地故障定位已有许多研究，通过测量槽间或槽对地的各项参数来判断接地故障是否发生及故障点具体位置。使用较为广泛的电解槽接地故障定位方法有：绝缘电阻检测法，即使用万用表直接检测电解槽的对地绝缘电阻，从而判断各槽是否发生故障；槽电压检测法，即利用PLC监测各电解槽两端电压，计算分析出故障点的大致位置；零点漂移检测法，即找出发生故障后的系列零点位置，从而得出故障发生的位置。但是，绝缘电阻检测法可测量的接地电阻范围过小，面对金属性接地情况无法测量；槽电压检测法和零点漂移检测法均可准确测量单点接地故障位置，但对于两点及以上的多点接地情况无法准确测量。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法及系统，本专利技术能够快速定位金属接地故障和受潮等绝缘劣化引起的绝缘故障的电解槽，具有检测简单方便，定位准确度高的优点。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法，包括：在检测到电解槽组有接地故障的情况下，向电解槽组加载交流激励电压并同步测量各个电解槽的交流电压和直流电压，计算电解槽的交流电流，并将各组相邻电解槽的交流电流进行比较：若任意电解槽#m的交流电流i
m
大于与电解槽#m相邻的电解槽#m+1的交流电流i
m+1
的a倍则判定电解
槽#m有接地故障，最终确定所有发生接地故障的电解槽，其中a大于1。
[0007]可选地，所述计算电解槽的交流电流的函数表达式为：
[0008]i
m
＝u
m
I
s
/U
m
，
[0009]上式中，i
m
表示任意电解槽#m的交流电流，u
m
表示电解槽#m的交流电压，I
s
表示电解槽组的直流电流，U
m
表示电解槽#m的直流电压。
[0010]可选地，所述在检测到电解槽组有接地故障的情况下之前还包括检测电解槽组接地故障：在向电解槽组加载交流激励电压的情况下测定电解槽组的交流耦合回路电流i，若电解槽组的交流耦合回路电流i大于设定值b，则判定检测到电解槽组有接地故障。
[0011]可选地，所述最终确定所有发生接地故障的电解槽后还包括：检查发生接地故障的电解槽的总数量，若总数量为一个，则确定发生接地故障的电解槽为电解槽组的零点。
[0012]可选地，所述最终确定所有发生接地故障的电解槽后还包括：检查发生接地故障的电解槽的总数量，若总数量为多个，则根据下式确定发生接地故障的电解槽为电解槽组的零点：
[0013][0014]上式中，x为电解槽组的零点，k为发生接地故障的电解槽的总数量，x
m
为任意电解槽#m的位置，R
m
为电解槽#m的接地电阻，且有m＝1,2,
…
,k。
[0015]可选地，所述电解槽#m的接地电阻的计算函数表达式为：
[0016][0017]上式中，R
m
为电解槽#m的接地电阻，U
dm
为电解槽#m的交流电压，ΔI
m
为电解槽#m的阻性电流I
m
、相邻的电解槽#m+1的阻性电流I
m+1
之间的差值，其中电解槽#m的交流电压取值为电解槽组的首端交流电压。
[0018]可选地，所述电解槽#m的阻性电流I
m
、相邻的电解槽#m+1的阻性电流I
m+1
之间的差值的计算函数表达式为：
[0019]ΔI
m
＝I
m
‑
I
m+1
。
[0020]可选地，所述电解槽#m的阻性电流I
m
的计算函数表达式为：
[0021][0022]上式中，i
m
为任意电解槽#m的交流电流，N为电解槽组的电解槽总数，m为电解槽#m的序号，i
c
为交流激励下单个电解槽的对地电容电流。
[0023]此外，本专利技术还提供一种基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法。
[0024]此外，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行所述基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法。
[0025]和现有技术相比，本专利技术主要具有下述优点：本专利技术方法包括电解槽组有接地故
障时，向电解槽组加载交流激励电压并同步测量各个电解槽的交流电压和直流电压，计算电解槽的交流电流，并将各组相邻电解槽的交流电流进行比较：若任意电解槽#m的交流电流i
m
大于与电解槽#m相邻的电解槽#m+1的交流电流i
m+1
的a倍则判定电解槽#m有接地故障，最终确定所有发生接地故障的电解槽，其中a大于1，本专利技术能够快速定位金属接地故障和受潮等绝缘劣化引起的绝缘故障的电解槽，具有检测简单方便，定位准确度高的优点。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例一方法的基本流程示意图。
[0027]图2为本专利技术实施例一中的电解槽直流等值电路图。
[0028]图3为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法，其特征在于，包括：在检测到电解槽组有接地故障的情况下，向电解槽组加载交流激励电压并同步测量各个电解槽的交流电压和直流电压，计算电解槽的交流电流，并将各组相邻电解槽的交流电流进行比较：若任意电解槽#m的交流电流i
m
大于与电解槽#m相邻的电解槽#m+1的交流电流i
m+1
的a倍则判定电解槽#m有接地故障，最终确定所有发生接地故障的电解槽，其中a大于1。2.根据权利要求1所述的基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法，其特征在于，所述计算电解槽的交流电流的函数表达式为：i
m
＝u
m
I
s
/U
m
，上式中，i
m
表示任意电解槽#m的交流电流，u
m
表示电解槽#m的交流电压，I
s
表示电解槽组的直流电流，U
m
表示电解槽#m的直流电压。3.根据权利要求1所述的基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法，其特征在于，所述在检测到电解槽组有接地故障的情况下之前还包括检测电解槽组接地故障：在向电解槽组加载交流激励电压的情况下测定电解槽组的交流耦合回路电流i，若电解槽组的交流耦合回路电流i大于设定值b，则判定检测到电解槽组有接地故障。4.根据权利要求1所述的基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法，其特征在于，所述最终确定所有发生接地故障的电解槽后还包括：检查发生接地故障的电解槽的总数量，若总数量为一个，则确定发生接地故障的电解槽为电解槽组的零点。5.根据权利要求1所述的基于注入信号电压响应的电解槽多点接地检测方法，其特征在于，所述最终确定所有发生接地故障的电解槽后还包括：检查发生接地故障的电解槽的总数量，若总数量为多个，则根据下式确定发生接地故障的电解槽为电解槽组的零点：上式中，x为电解槽组的零点，k为发生接地故障的电解槽的总数量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓湖港，何曙亮，周力行，
申请(专利权)人：深圳新立图智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：