直流绝缘检测原理

时间：二O二一年七月二十九日1．前言之邯郸勺丸创作时间：二O二一年七月二十九日发电厂和变电站的直流电源作为主要电气设施的保安电源及控制信号电源,是一个十分宏大的多分支供电网络.在一般状况下,一点接地其实不影响直流系统的运转,但假如不克不及快速找到接地缺点点并予以修复,又产生另一点接地缺点,便可能惹起重要毛病的产生.现有检测直流系统绝缘的方法主要有电桥均衡原理和低频探测原理.依据电桥均衡原理实现的绝缘监测装置被宽泛使用,但它不克不及检测直流系统正、负极绝缘同样降落时的状况；绝缘监测装置即便报警,也不克不及直接获得系统对地的绝缘电阻大小.用低频探测原理检测接地缺点是近几年采纳的一种新方法,但它所能检测的接地电阻受直流系统对地分布电容的限制,而且低频沟通信号简单受外界的打扰,此外注入的低频沟通信号增大直流系统的电压纹波系数.可见,电桥均衡原理和低频探测原理均存在若干难以战胜的缺点.本文提出一种新的检测方法,即主回路用不服衡电桥检测总的绝缘电阻,而支路用直流互感器来检测究竟是哪一路出现了绝缘降低.同时用单片机来实现这类检测方法.2．主回路的绝缘电阻的测量传统的均衡电桥检测原理以下列图-1,经过检测电压Uj和Um,再时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日加上给定的电阻R来算出R+、R-,但当正负绝缘都出现降低的状况下,检测的结果将与实质状况不适合.图-1为了能检测正负都绝缘降低的状况,下文设计一种不服衡电桥测量法.并用MCS80C196KC单片机来实现,如图-2所示.第一我们先说明一下电子继电器AQW214的用法,当AQW214的1、2脚导通时,7、8脚也导通；而且导通的内阻很小.同理,3,4脚导通时,5、6脚也导通.而且,AQW214的耐压值能够达到400V,即当7、8,或5、6不导通时,它们两头能够承受400V的电压.所以我们能够经过控制P10的电平,来控制1、2脚的导通而达到控制JK1的导通与关断.同理,经过控制P11的电平来控制JK2的导通与关断.第一步,JK1、JK2都断开,我们经过80C196单片机的A/D口的AC4通道采集C4两头的电压,进而测得Um.第二步,JK1断开、JK2闭合,经过A/D口的AC5通道采集C2两头的电压,进而测算得Uj,记此时测得的电压Uj为Uj1.第三步,JK1闭合、JK2断开,记此时测得的电压Uj为Uj2.很显然的Uj1与R+,R-有关系,Uj2也与R+,R-有关系.进而能够获得一个二元方程.在此,因为R与R3之和等于R与RW2之和,故将R与R3之和称为R,将R与RW2之和也称为R.进而能够获得公式1-1和1-2.公式1-1时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日公式1-2联立公式1-1,1-2可解出：公式1-2公式1-3图-2以上的阐发,我们获得理论上的实现,但真实用到实质应用中间去,我们需要注意几个问题.第一,就电路中所给的参数只适合100V-300V的直流电压,低于100V,则测量精度降落；高于300V,则电子继电器的耐压不敷.关于直流电压比较低的状况,我们能够通过变动有关电阻值而使测量精度提升.但关于直流电压高于300V的状况,我们要从头选择电子继电器或许别的继电器.其次,实质测量时,应先判断|Uj1-Uj2|的大小,假如其值太小,因为AD变换器的精度造成的影响将比较大,上述公式计算结果误差较大.这类状况产生在正负绝缘平均降落且绝缘阻值较小时,比方R+＝R-＝1K,Um时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日＝220V时,由公式1-1、公式1-2可得：Uj1＝110.55V,Uj2＝109.95V,|Uj1-Uj2|＝0.6V,设AD变换器的量程为0~300V,精度为千分之一（10位AD）,则其最小测量精度为0.3V,所以|Uj1-Uj2|可能等于零,所以R+＝R-＝0,与实质相差很大.依据我们的实测,绝缘电阻在5K～到50K之间时,测量精度可达到5%.当产生2K之内正负绝缘平均降落时,测量精度较差.关于实质中的一般状况,我们最关心的就是当绝缘电阻在15K—25K之间摇动.所以能够达到要求.但假如在特别的场合,要求精度更高一些,我们能够选择精度更高的A/D变换器.3．支路绝缘降低的判断在前言里,我们已经提到,用低频探测原理检测简单受直流系统对地分布电容的限制,简单受外界的打扰,而且注入的低频沟通信号增大直流系统的电压纹波系数.在这里,我们用电流互感器来检测漏电流的大小.我们先依据图-3来说明一下电流互感器的用法.在这里我们选择DC10EA型的电流互感器,额外输入电流为10mA,输出电压为0—+/-2.5V.当出现正绝缘降低时,正母线和负母线上的电流差值为I2(单位为mA),则此时电流互感器的输出U=（I2/10）*2.5(v),当出现负绝缘降低,此时电流互感器的输出U=-（I2/10）*2.5(v).我们经过采集电流互感器的输出电压,即能够计算漏电流I2的大小,进而获得绝缘降低的的程度.图-3时间：二O二一年七月二十九日时间：二O二一年七月二十九日因为当出现正负绝缘都降低的时候,绝缘降低的程度与漏电流不可正比.所以我们采纳前面讲到的不服衡电桥来计算主回路的绝缘电阻的详细大小.假如到了报警线,便经过通信向支路绝缘检测模块获得各个支路绝缘降低的程度.下边图-4给出了支路绝缘检测模块的大概原理图.单片机经过多路开关将不合支路的电流互感器的输出电压采集进来.在绝缘主模块需要的时候将采集的数据发给主模块.图-44．结束语本文利用不服衡电桥法给出了一个较为精准的计算正负绝缘都出现降低的状况下的正、负绝缘电阻.同时