直流絕緣檢測(cè)原理

時(shí)間：二O二一年七月二十九日1．前言之邯鄲勺丸創(chuàng)作時(shí)間：二O二一年七月二十九日發(fā)電廠和變電站的直流電源作為主要電氣設(shè)施的保安電源及控制信號(hào)電源,是一個(gè)十分宏大的多分支供電網(wǎng)絡(luò).在一般狀況下,一點(diǎn)接地其實(shí)不影響直流系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn),但假如不克不及快速找到接地缺點(diǎn)點(diǎn)并予以修復(fù),又產(chǎn)生另一點(diǎn)接地缺點(diǎn),便可能惹起重要毛病的產(chǎn)生.現(xiàn)有檢測(cè)直流系統(tǒng)絕緣的方法主要有電橋均衡原理和低頻探測(cè)原理.依據(jù)電橋均衡原理實(shí)現(xiàn)的絕緣監(jiān)測(cè)裝置被寬泛使用,但它不克不及檢測(cè)直流系統(tǒng)正、負(fù)極絕緣同樣降落時(shí)的狀況；絕緣監(jiān)測(cè)裝置即便報(bào)警,也不克不及直接獲得系統(tǒng)對(duì)地的絕緣電阻大小.用低頻探測(cè)原理檢測(cè)接地缺點(diǎn)是近幾年采納的一種新方法,但它所能檢測(cè)的接地電阻受直流系統(tǒng)對(duì)地分布電容的限制,而且低頻溝通信號(hào)簡(jiǎn)單受外界的打擾,此外注入的低頻溝通信號(hào)增大直流系統(tǒng)的電壓紋波系數(shù).可見,電橋均衡原理和低頻探測(cè)原理均存在若干難以戰(zhàn)勝的缺點(diǎn).本文提出一種新的檢測(cè)方法,即主回路用不服衡電橋檢測(cè)總的絕緣電阻,而支路用直流互感器來檢測(cè)究竟是哪一路出現(xiàn)了絕緣降低.同時(shí)用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)這類檢測(cè)方法.2．主回路的絕緣電阻的測(cè)量傳統(tǒng)的均衡電橋檢測(cè)原理以下列圖-1,經(jīng)過檢測(cè)電壓Uj和Um,再時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日加上給定的電阻R來算出R+、R-,但當(dāng)正負(fù)絕緣都出現(xiàn)降低的狀況下,檢測(cè)的結(jié)果將與實(shí)質(zhì)狀況不適合.圖-1為了能檢測(cè)正負(fù)都絕緣降低的狀況,下文設(shè)計(jì)一種不服衡電橋測(cè)量法.并用MCS80C196KC單片機(jī)來實(shí)現(xiàn),如圖-2所示.第一我們先說明一下電子繼電器AQW214的用法,當(dāng)AQW214的1、2腳導(dǎo)通時(shí),7、8腳也導(dǎo)通；而且導(dǎo)通的內(nèi)阻很小.同理,3,4腳導(dǎo)通時(shí),5、6腳也導(dǎo)通.而且,AQW214的耐壓值能夠達(dá)到400V,即當(dāng)7、8,或5、6不導(dǎo)通時(shí),它們兩頭能夠承受400V的電壓.所以我們能夠經(jīng)過控制P10的電平,來控制1、2腳的導(dǎo)通而達(dá)到控制JK1的導(dǎo)通與關(guān)斷.同理,經(jīng)過控制P11的電平來控制JK2的導(dǎo)通與關(guān)斷.第一步,JK1、JK2都斷開,我們經(jīng)過80C196單片機(jī)的A/D口的AC4通道采集C4兩頭的電壓,進(jìn)而測(cè)得Um.第二步,JK1斷開、JK2閉合,經(jīng)過A/D口的AC5通道采集C2兩頭的電壓,進(jìn)而測(cè)算得Uj,記此時(shí)測(cè)得的電壓Uj為Uj1.第三步,JK1閉合、JK2斷開,記此時(shí)測(cè)得的電壓Uj為Uj2.很顯然的Uj1與R+,R-有關(guān)系,Uj2也與R+,R-有關(guān)系.進(jìn)而能夠獲得一個(gè)二元方程.在此,因?yàn)镽與R3之和等于R與RW2之和,故將R與R3之和稱為R,將R與RW2之和也稱為R.進(jìn)而能夠獲得公式1-1和1-2.公式1-1時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日公式1-2聯(lián)立公式1-1,1-2可解出：公式1-2公式1-3圖-2以上的闡發(fā),我們獲得理論上的實(shí)現(xiàn),但真實(shí)用到實(shí)質(zhì)應(yīng)用中間去,我們需要注意幾個(gè)問題.第一,就電路中所給的參數(shù)只適合100V-300V的直流電壓,低于100V,則測(cè)量精度降落；高于300V,則電子繼電器的耐壓不敷.關(guān)于直流電壓比較低的狀況,我們能夠通過變動(dòng)有關(guān)電阻值而使測(cè)量精度提升.但關(guān)于直流電壓高于300V的狀況,我們要從頭選擇電子繼電器或許別的繼電器.其次,實(shí)質(zhì)測(cè)量時(shí),應(yīng)先判斷|Uj1-Uj2|的大小,假如其值太小,因?yàn)锳D變換器的精度造成的影響將比較大,上述公式計(jì)算結(jié)果誤差較大.這類狀況產(chǎn)生在正負(fù)絕緣平均降落且絕緣阻值較小時(shí),比方R+＝R-＝1K,Um時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日＝220V時(shí),由公式1-1、公式1-2可得：Uj1＝110.55V,Uj2＝109.95V,|Uj1-Uj2|＝0.6V,設(shè)AD變換器的量程為0~300V,精度為千分之一（10位AD）,則其最小測(cè)量精度為0.3V,所以|Uj1-Uj2|可能等于零,所以R+＝R-＝0,與實(shí)質(zhì)相差很大.依據(jù)我們的實(shí)測(cè),絕緣電阻在5K～到50K之間時(shí),測(cè)量精度可達(dá)到5%.當(dāng)產(chǎn)生2K之內(nèi)正負(fù)絕緣平均降落時(shí),測(cè)量精度較差.關(guān)于實(shí)質(zhì)中的一般狀況,我們最關(guān)心的就是當(dāng)絕緣電阻在15K—25K之間搖動(dòng).所以能夠達(dá)到要求.但假如在特別的場(chǎng)合,要求精度更高一些,我們能夠選擇精度更高的A/D變換器.3．支路絕緣降低的判斷在前言里,我們已經(jīng)提到,用低頻探測(cè)原理檢測(cè)簡(jiǎn)單受直流系統(tǒng)對(duì)地分布電容的限制,簡(jiǎn)單受外界的打擾,而且注入的低頻溝通信號(hào)增大直流系統(tǒng)的電壓紋波系數(shù).在這里,我們用電流互感器來檢測(cè)漏電流的大小.我們先依據(jù)圖-3來說明一下電流互感器的用法.在這里我們選擇DC10EA型的電流互感器,額外輸入電流為10mA,輸出電壓為0—+/-2.5V.當(dāng)出現(xiàn)正絕緣降低時(shí),正母線和負(fù)母線上的電流差值為I2(單位為mA),則此時(shí)電流互感器的輸出U=（I2/10）*2.5(v),當(dāng)出現(xiàn)負(fù)絕緣降低,此時(shí)電流互感器的輸出U=-（I2/10）*2.5(v).我們經(jīng)過采集電流互感器的輸出電壓,即能夠計(jì)算漏電流I2的大小,進(jìn)而獲得絕緣降低的的程度.圖-3時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日因?yàn)楫?dāng)出現(xiàn)正負(fù)絕緣都降低的時(shí)候,絕緣降低的程度與漏電流不可正比.所以我們采納前面講到的不服衡電橋來計(jì)算主回路的絕緣電阻的詳細(xì)大小.假如到了報(bào)警線,便經(jīng)過通信向支路絕緣檢測(cè)模塊獲得各個(gè)支路絕緣降低的程度.下邊圖-4給出了支路絕緣檢測(cè)模塊的大概原理圖.單片機(jī)經(jīng)過多路開關(guān)將不合支路的電流互感器的輸出電壓采集進(jìn)來.在絕緣主模塊需要的時(shí)候?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)發(fā)給主模塊.圖-44．結(jié)束語本文利用不服衡電橋法給出了一個(gè)較為精準(zhǔn)的計(jì)算正負(fù)絕緣都出現(xiàn)降低的狀況下的正、負(fù)絕緣電阻.同時(shí)