随着自动化设备在电厂中的广泛使用,为其提供事故电源的直流系统日益重要。直流系统故障不能及时正确处理,往往会扩大事故范围,造成设备损坏、大面积停电。目前,国内外对直流系统故障监测的研究和相关仪器设备的制造形成了一些成果,在一定程度上保障了直流系统的安全运行,但仍存在诸多问题,需要对直流系统的故障监测、故障支路选择、故障隔离以及装置研发等方面进行深入研究。本文深入分析了发电厂直流系统故障处置存在的问题,总结了国内外直流系统故障监测的技术成果,提炼出现有直流系统监控装置在故障监测等方面存在的不足,提出了开展发电厂直流系统主动故障监测与隔离技术研究及装置开发的必要性,然后从直流系统故障建模、故障监测及隔离方法、相关装置开发及试验等几个方面开展了研究。首先,总结了发电厂直流系统资料,提炼出发电厂直流系统的构成,建立了发电厂直流系统的模型;分析了直流系统短路故障电气参数变化特征,总结了直流系统接地、绝缘下降、交流窜入故障的原因,建立了短路、接地、绝缘下降、交流窜入故障模型;对直流系统进行了仿真,得出故障电流信噪比低的结论。其次,总结了传统直流系统短路、接地、绝缘下降、交流窜入故障监测与隔离措施的优缺点,提出了短路故障的主动监测方法和基于MUB不平衡电桥原理的接地、绝缘下降、交流窜入故障主动监测方法,分析了其工作原理并同时提出了故障信号处理方法;通过仿真平台和实验电路两种方式,验证了监测方法的有效性;提出并分析了基于电力电子技术全控型直流系统故障主动隔离方法,通过仿真平台验证了隔离方法的有效性。再次,设计了故障监测隔离装置系统架构,阐述了其工作方式,分析优选了信号采集、故障检测的技术路线,在此基础上形成了监测隔离装置的总体设计方案。根据方案分别对软硬件进行了设计。开发了样机并设计了两种测试方法对装置接口信号进行了测试,同时模拟了接地故障,根据测试结果分析并得出装置的特性和功能参数满足要求的结论。最后,拟定了直流系统主动监测与隔离装置样机现场试验方案,在现场分别模拟了各类故障,同时选取了电厂进行6个月的工程应用,验证了发电厂直流系统故障主动监测与隔离技术及装置的有效性。