用于不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性監(jiān)測的電路、裝置和方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)針對(duì)目前不能準(zhǔn)確檢測不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性，提供克服該缺點(diǎn)的監(jiān)測不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性的電路、裝置和方法。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)的電路包括電阻器R1、電阻器R2、電阻器R0、電阻器Rs、電壓傳感器和信號(hào)發(fā)生器，電阻器R1的第一端子連接不接地直流系統(tǒng)的正母線，電阻器R2的第一端子連接不接地直流系統(tǒng)的負(fù)母線，電壓傳感器的第一輸入端子和第二輸入端子與輸出端子電隔離，第一輸入端子連接電阻器R1的第二端子、第二輸入端子連接電阻器R2的第二端子、輸出端子輸出測量到的正母線與負(fù)母線之間的電壓，電阻器R0的第一端子連接負(fù)母線、第二端子連接電阻器Rs的第一端子，信號(hào)發(fā)生器的第一端子連接電阻器Rs的第二端子、第二端子接地、第三端子接收控制信號(hào)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及絕緣監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種。
技術(shù)介紹
目前的直流供電系統(tǒng)一般都采用對(duì)地絕緣的運(yùn)行方式，當(dāng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，并不會(huì)引起任何危害，但必須及 時(shí)處理，否則當(dāng)發(fā)生另一點(diǎn)接地時(shí)，就有可能使繼電器保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng)，以致?lián)p壞設(shè)備。因此不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性監(jiān)測是非常必要的。目前，對(duì)不接地直流系統(tǒng)的絕緣性監(jiān)測主要采用以下幾種技術(shù)。第一種技術(shù)為經(jīng)典電橋法檢測，其原理圖如圖1所示，其中，正負(fù)母線間的電壓為E，電阻器R1、R2為平衡電阻并且其一般取值為IOOkQ以下，電阻器R+、R-分別為正負(fù)母線對(duì)地絕緣電阻，K為過流繼電器，Is為用于檢測流過過流繼電器K的電流的電流表，當(dāng)接地電流達(dá)到整定值時(shí)，K動(dòng)作使得發(fā)出接地報(bào)警信號(hào)。當(dāng)然，也可采用電流測量采樣電阻取代K以測得a點(diǎn)的電壓。圖1中a、b兩點(diǎn)之間的電壓Uab可用下式表示:Uab = E*tR1/(R^R1)-R+/(R++RJ (I)可以看出:①當(dāng)正負(fù)母線對(duì)地絕緣良好時(shí)，橋路平衡，Uab = O ;②當(dāng)正母線或負(fù)母線對(duì)地絕緣下降出現(xiàn)接地現(xiàn)象時(shí)，Uab > O或Uab < O,出現(xiàn)“正對(duì)地”或“負(fù)對(duì)地”，并且當(dāng)Uab達(dá)到閾值時(shí)報(bào)警。但是，該檢測技術(shù)的功能過于單調(diào)，其僅能對(duì)系統(tǒng)接地進(jìn)行報(bào)警，卻通常不能指示故障所在支路及接地阻值，而且若R+和R-等比例下降從而出現(xiàn)對(duì)稱性接地故障，則即使已經(jīng)越限也無法報(bào)警，而當(dāng)出現(xiàn)高阻接地、但R+和R-相差較大時(shí)，卻會(huì)誤報(bào)警。第二種技術(shù)是低頻信號(hào)注入檢測法，其檢測原理圖如圖2所示，其中kx為低頻信號(hào)發(fā)生器，Is為用于檢測電流的電流表。當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障后，在故障母線與地之間注入5Hz、IOHz或20Hz的低頻30V交變信號(hào)，通過檢測電流幅值變化而檢測出接地支路。低頻電流從信號(hào)發(fā)生器kx流出，經(jīng)由直流系統(tǒng)從接地點(diǎn)返回，如圖2所示。用鉗型電流探頭逐點(diǎn)檢測，對(duì)低頻電流走向進(jìn)行追蹤，首先找到接地支路，然后沿著該支路尋找接地點(diǎn)，根據(jù)接地點(diǎn)前后的低頻電流差別來確定接地點(diǎn)位置。該檢測技術(shù)需要停電查找接地點(diǎn)，其檢測的正確性及靈敏度受系統(tǒng)分布電容影響很大。直流系統(tǒng)正負(fù)母線及饋出各分支回路對(duì)地存在分布電容，支路分布電容最大時(shí)達(dá)數(shù)μ F，比如說一個(gè)電站直流系統(tǒng)總電容可達(dá)數(shù)10 μ F0當(dāng)探頭在某點(diǎn)時(shí)，由于電容電流流過，使得難以確定是電容電流還是接地電阻電流。當(dāng)系統(tǒng)母線某一支路存在接地點(diǎn)時(shí)，假如該支路后所有的分布電容總等效值為I μ F，如信號(hào)頻率為20Hz，電容容抗約為8k Ω，當(dāng)支路電阻大于8k Ω時(shí)，流向后續(xù)電路的電流將與流過故障支路的電流接近，很難區(qū)分出接地支路。第三種檢測技術(shù)是乒乓電橋法檢測技術(shù)，其檢測原理圖如圖3所示，其中Rl = R3，R2 = R4，通過開關(guān)S1、S2的開關(guān)狀態(tài)組成3種電路狀態(tài)，以分別對(duì)V+與V-兩點(diǎn)之間的電壓進(jìn)行采樣。當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2時(shí)，記V+與V-兩點(diǎn)之間的電壓為Uv+v_i ;當(dāng)閉合開關(guān)S1、斷開開關(guān)S2時(shí)，記V+與V-兩點(diǎn)之間的電壓為Uv+v_2 ;當(dāng)斷開開關(guān)S1、閉合開關(guān)S2時(shí)，記V+與V-兩點(diǎn)之間的電壓為Uv+v_3 ;則根據(jù)歐姆定律及電路原理求解得到:U+_ = UV+V_1*(R1+R2+R3+R4)/(R2+R3)(2)R+= (R1+R2) * (Uv+v_1-Uv+v_2-Uv+v_3) /Uv+v_3 ⑶ R- = (R4+R3) * (Uv+v_1 _UV+V_2_UV+V_3) /Uv+v_2 (4)第三種檢測技術(shù)基本克服了第一種檢測技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，但是在母線電壓存在波動(dòng)而且被測系統(tǒng)對(duì)地有明顯的分布電容時(shí)，會(huì)因?yàn)椴蓸硬坏秸_的電壓而使最終的結(jié)果出現(xiàn)很大的偏差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，提供一種能夠克服上述缺點(diǎn)的。本專利技術(shù)提供一種用于不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性監(jiān)測的電路，該不接地直流系統(tǒng)的正母線相對(duì)于大地的絕緣電阻為Ry，所述正母線相對(duì)于大地的分布電容為Cy，該不接地直流系統(tǒng)的負(fù)母線相對(duì)于大地的絕緣電阻為Rx，所述負(fù)母線相對(duì)于大地的分布電容為Cx,該電路包括電阻器R1、電阻器R2、電阻器R0、電阻器Rs、電壓傳感器和信號(hào)發(fā)生器,其中:所述電阻器Rl的第一端子連接到所述正母線，所述電阻器R2的第一端子連接到所述負(fù)母線，所述電壓傳感器具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，所述電壓傳感器的第一輸入端子和第二輸入端子均與所述輸出端子彼此電隔離，并且所述電壓傳感器的第一輸入端子連接到所述電阻器Rl的第二端子，所述電壓傳感器的第二輸入端子連接到所述電阻器R2的第二端子，所述電壓傳感器的輸出`端子用于輸出測量到的所述正母線與所述負(fù)母線之間的電壓，所述電阻器RO的第一端子連接到所述負(fù)母線，所述電阻器RO的第二端子連接到所述電阻器Rs的第一端子，所述電阻器Rs的第二端子連接到所述信號(hào)發(fā)生器的第一端子，所述信號(hào)發(fā)生器的第二端子接地，所述信號(hào)發(fā)生器的第三端子用于接收控制所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)的控制信號(hào)。本專利技術(shù)還提供一種用于不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性監(jiān)測的裝置，該裝置包括上述的電路，該裝置還包括第一采樣電路和處理器，其中:所述處理器控制所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生直流信號(hào)；所述第一采樣電路用于在所述處理器的控制下對(duì)所述電阻器Rs兩端的直流電壓進(jìn)行采樣，并將采樣結(jié)果反饋給所述處理器；所述處理器還用于接收所述電壓傳感器采集到的所述正母線與所述負(fù)母線之間的電壓，并基于所述電壓傳感器采集到的所述正母線與所述負(fù)母線之間的電壓和所述第一采樣電路的采樣結(jié)果計(jì)算所述絕緣電阻Ry和絕緣電阻Rx的電阻值及其并聯(lián)值。本專利技術(shù)還提供一種對(duì)不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性進(jìn)行監(jiān)測的方法，該方法基于上述的電路，該方法包括:控制所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生第一直流信號(hào)；對(duì)所述電阻器Rs兩端的直流電壓進(jìn)行采樣得到第一采樣結(jié)果；通過所述電壓傳感器對(duì)正母線與負(fù)母線之間的電壓進(jìn)行采集得到正母線與負(fù)母線之間的電壓為第一電壓；控制所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生第二直流信號(hào)；對(duì)所述電阻器Rs兩端的直流電壓進(jìn)行采樣得到第二采樣結(jié)果；通過所述電壓傳感器對(duì)正母線與負(fù)母線之間的電壓進(jìn)行采集得到正母線與負(fù)母線之間的電壓為第二電壓；基于所述第一采樣結(jié)果、第一電壓、第二采樣結(jié)果和第二電壓計(jì)算所述絕緣電阻Ry和絕緣電阻Rx的電阻值及其并聯(lián)值。由于根據(jù)本專利技術(shù)的在檢測不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣電阻Rx、Ry及其并聯(lián)值時(shí)考慮了正負(fù)母線的電壓波動(dòng)，且消除了分布電容對(duì)檢測精度的影響，從而提高了檢測精度，增強(qiáng)了抗干擾能力。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)典電橋法檢測不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性的原理圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中低頻信號(hào)注入法檢測不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性的原理圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中用乒乓電橋法檢測不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性的原理圖；圖4為根據(jù)本專利技術(shù)的用于不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性監(jiān)測的電路圖；圖5為圖4中的電路圖的簡化圖；圖6為圖5中的電路圖的等效電路圖；圖7為、Ua, 三者的矢量三角形圖；圖8為UAB、UA、Ub三者構(gòu)成的三角形圖；圖9根據(jù)本專利技術(shù)的用于對(duì)不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性進(jìn)行檢測的裝置的框圖；圖10為根據(jù)本專利技術(shù)的裝置對(duì)不接地直流系統(tǒng)的絕緣電阻進(jìn)行檢測的流程圖；圖11為電阻器Rs兩端的電壓波形；圖12為自適應(yīng)采樣技術(shù)的流程圖；圖13為第二采樣電路的電路圖。具體實(shí)施例方本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性監(jiān)測的電路，該不接地直流系統(tǒng)的正母線相對(duì)于大地的絕緣電阻為Ry，所述正母線相對(duì)于大地的分布電容為Cy，該不接地直流系統(tǒng)的負(fù)母線相對(duì)于大地的絕緣電阻為Rx，所述負(fù)母線相對(duì)于大地的分布電容為Cx，該電路包括電阻器R1、電阻器R2、電阻器R0、電阻器Rs、電壓傳感器和信號(hào)發(fā)生器，其中：所述電阻器R1的第一端子連接到所述正母線，所述電阻器R2的第一端子連接到所述負(fù)母線，所述電壓傳感器具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，所述電壓傳感器的第一輸入端子和第二輸入端子均與所述輸出端子彼此電隔離，并且所述電壓傳感器的第一輸入端子連接到所述電阻器R1的第二端子，所述電壓傳感器的第二輸入端子連接到所述電阻器R2的第二端子，所述電壓傳感器的輸出端子用于輸出測量到的所述正母線與所述負(fù)母線之間的電壓，所述電阻器R0的第一端子連接到所述負(fù)母線，所述電阻器R0的第二端子連接到所述電阻器Rs的第一端子，所述電阻器Rs的第二端子連接到所述信號(hào)發(fā)生器的第一端子，所述信號(hào)發(fā)生器的第二端子接地，所述信號(hào)發(fā)生器的第三端子用于接收控制所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)的控制信號(hào)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性監(jiān)測的電路，該不接地直流系統(tǒng)的正母線相對(duì)于大地的絕緣電阻為Ry，所述正母線相對(duì)于大地的分布電容為Cy，該不接地直流系統(tǒng)的負(fù)母線相對(duì)于大地的絕緣電阻為Rx，所述負(fù)母線相對(duì)于大地的分布電容為Cx，該電路包括電阻器R1、電阻器R2、電阻器R0、電阻器Rs、電壓傳感器和信號(hào)發(fā)生器，其中:所述電阻器Rl的第一端子連接到所述正母線，所述電阻器R2的第一端子連接到所述負(fù)母線，所述電壓傳感器具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，所述電壓傳感器的第一輸入端子和第二輸入端子均與所述輸出端子彼此電隔離，并且所述電壓傳感器的第一輸入端子連接到所述電阻器Rl的第二端子，所述電壓傳感器的第二輸入端子連接到所述電阻器R2的第二端子，所述電壓傳感器的輸出端子用于輸出測量到的所述正母線與所述負(fù)母線之間的電壓，所述電阻器RO的第一端子連接到所述負(fù)母線，所述電阻器RO的第二端子連接到所述電阻器Rs的第一端子，所述電阻器Rs的第二端子連接到所述信號(hào)發(fā)生器的第一端子，所述信號(hào)發(fā)生器的第二端子接地，所述信號(hào)發(fā)生器的第三端子用于接收控制所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)的控制信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電壓傳感器為霍爾電壓傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電阻器Rl和所述電阻器R2均為功率電阻器。4.一種用于不接地直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣性監(jiān)測的裝置，該裝置包括權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路，該裝置還包括第一采樣電路和處理器，其中: 所述處理器控制所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生直流信號(hào)； 所述第一采樣電路用于在所述處理器的控制下對(duì)所述電阻器Rs兩端的直流電壓進(jìn)行采樣，并將采樣結(jié)果反饋給所述處理器； 所述處理器還用于接收所述電壓傳感器采集到的所述正母線與所述負(fù)母線之間的電壓，并基于所述電壓傳感器 采集到的所述正母線與所述負(fù)母線之間的電壓和所述第一采樣電路的采樣結(jié)果計(jì)算所述絕緣電阻Ry和所述絕緣電阻Rx的電阻值及其并聯(lián)值。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，該裝置還包括第二采樣電路，并且: 所述處理器還用于控制所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生交流信號(hào)； 所述第二采樣電路則用于在所述處理器的控制下對(duì)所述電阻器RO的第一端子處和所述電阻器Rs的第二端子處的交流電壓進(jìn)行采樣并將采樣結(jié)果反饋給所述處理器； 所述處理器還用于基于所述絕緣電阻Rx和所述絕緣電阻Ry的電阻值及其并聯(lián)值以及所述第二采樣電路的采樣結(jié)果計(jì)算所述分布電容Cy和所述分布電容Cx的電容值的并聯(lián)值。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其中，所述裝置還包括第一開關(guān)、第二開關(guān)和第一電阻器，其中所述第一開關(guān)連接在大地與該裝置的地之間，所述第二開關(guān)連接在所述負(fù)母線與所述第一電阻器的第一端子之間，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄧林旺，李鑫，唐潤平，陶洪彬，
申請(專利權(quán))人：比亞迪股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：