直流絕緣監測儀的製作方法

2023-12-09 19:00:41

直流絕緣監測儀的製作方法
【專利摘要】直流絕緣監測儀是一種低成本的針對直流電系統母線及支路的絕緣狀態進行在線實時的檢測與管理的裝置，廣泛應用於各種規格電力操作電源系統、太陽能光伏併網系統、直流供電源系統、HVDC高壓直流電源系統絕緣狀態的檢測與管理。本發明是由位於直流正負極與地之間的電阻橋、位於每條直流支路上的漏電流傳感器、電壓測量電路組和主控制器構成。本發明對漏電流傳感器的要求大大降低了，可以採用傳統的霍爾電流傳感器實現，不需要昂貴的磁調製電流傳感器了，從而大大降低了系統成本。
【專利說明】直流絕緣監測儀
【技術領域】
[0001]本發明提出了一種低成本的針對直流電系統母線及支路的絕緣狀態進行在線實時檢測與管理的裝置，廣泛應用於各種規格電力操作電源系統、太陽能光伏併網系統、直流供電源系統、HVDC高壓直流電源系統絕緣狀態的檢測與管理。
【背景技術】
[0002]在電力、能源、工業、電信、地鐵等許多領域，都用到直流電系統，這些直流電一般是浮地運行，或者是中性點接地運行的。為了保證系統的可靠運行，需要實時的在線監測系統母線及各個支路的正負極對地的絕緣情況，當某一點對地絕緣電阻低於設定的報警值時，及時發出報警信號，並給出故障點。當前的接地絕緣監測儀從原理上有小信號注入法和直流漏電流檢測法。前者由於有許多缺點有漸漸被淘汰的趨勢，比如是當支路負載感性或容性對地發生改變時，容易產生誤差，需重新校準，由於有低頻交流信號疊加到了直流上，信號源容易發生故障。直接直流漏電流法是主流和趨勢，它是通過測量母線正負極對地電壓，及各個支路對地直流漏電流，計算得出每個支路的對地絕緣電阻。但由於每個支路的直流漏電流非常小，一般都在mA甚至uA級，而且需要絕緣測量，所以要求漏電流傳感器要有很低的零漂，傳統的霍爾電流傳感器達不到要求，要採用價格昂貴的磁調製電流傳感器。本質上傳統的霍爾電流傳感器不能應用於漏電流監測的原因是霍爾電流傳感器的零漂都在mA級以上，這樣從絕對值上看零漂把有效值給淹沒了。每一套絕緣監測儀上需要多個漏電流傳感器，所以漏電流傳感器是構成接地絕緣監測儀的主要成本，在一些情況下漏電流傳感器的成本甚至佔整體成本的90%以上。所以如果能有新的方法，能降低對漏電流傳感器的零漂要求，將大大降低絕緣監測儀的成本。

【發明內容】

[0003]本發明提出了一種新原理的接地絕緣監測儀，可以採用傳統霍爾電流傳感器實現高精度的絕緣電阻的監測，大大降低了絕緣監測儀的整體成本。
[0004]本發明的技術方案是:
[0005]本發明的直流絕緣監測儀的工作原理是通過主動改變安裝於直流正負極與地之間的電阻橋的電阻值，從而改變直流電正負極的對地電壓以及有接地絕緣問題的直流支路的漏電流，根據在不同電阻橋電阻值時，此漏電流的變化量進行計算，得出相應支路的對地絕緣情況或絕緣電阻值；本發明從邏輯結構上是由位於直流正負極與地之間的可變電阻橋網絡(下文簡稱電阻橋)、位於每條直流支路上的漏電流傳感器、直流正負極對地的電壓測量電路組和主控制器構成；電阻橋中有開關，電阻橋正負極對地的電阻值通過開關的開合進行調整變化；漏電流傳感器的零漂對測量結果沒有影響，本發明中的漏電流傳感器選用霍爾原理的電流傳感器實現。
[0006]本發明的有益效果是:
[0007]由於對支路的接地絕緣電阻的測量是基於漏電流傳感器測量的電流值變化量的，漏電流傳感器的零漂對絕緣電阻的測量沒有影響，所以對漏電流傳感器的要求大大降低了，可以採用傳統的霍爾電流傳感器實現，不需要昂貴的磁調製電流傳感器了，從而大大降低了系統成本。
[0008]本說明書有一個附圖:圖1，本分明的直流絕緣監測儀實施例。
【具體實施方式】
[0009]圖1是使用本發明的一個實施例，在每個直流支路上套有漏電流傳感器，在直流母線的正負極與大地之間有可變電阻橋(圖1中的R1、R2、R3、R4、S1、S2組成)，在直流正負極對大地之間有電壓測量電路，主控制器與電壓測量電路、漏電流傳感器、電阻橋連接(為了清晰，圖1中沒有畫出它們之間的連線)。圖1中Rp和Rn是兩個不同直流支路上對地漏電阻，它們是系統需要監測的對象，對應的Ip和In為它們對地的漏電流。Vp和Vn是直流電正極對地電壓和負極對地電壓。電阻橋中R2和R3稱為平衡電阻，Rl和R4稱為不平衡電阻，SI和S2為不平衡電阻投切開關。當系統正常運行時，通過投切SI和S2，改變電阻橋網絡，在本例中電阻橋網絡有四種組合，SI和S2全開，SI和S2全關，SI開S2關，SI關S2開。這四種組合，會影響Vp和Vn，對應四組電壓值，相應的也對應四組Ip與In。假設有兩種電阻橋狀態對應的Vp與Vn的變化量為A Vp與A Vn，相應的Ip與In的變化量為A Ip和Ain。根據電路原理則有如下公式:
[0010]Rp= A Vp/ A Ip (I)
[0011]Rn = A Vn/ A In (2)
[0012]穿過漏電流傳感器I的電流變化量A Il與A In相等，穿過漏電流傳感器2的電流變化量A 12與A Ip相等。在直流電壓不變的情況下，A Vp應該與A Vn相等，計為A V。再根據公式(I)和公式(2)，則有如下公式:
[0013]Rp = AV/A 12 (3)
[0014]Rn = A V/A Il (4)
[0015]AV可以通過電壓測量電路測量兩種不同電阻橋狀態下的電壓差得出，A Il和A 12可以從漏電流傳感器I和漏電流傳感器2在相應的兩種不同電阻橋狀態下的差值得出。所以通過上面的兩個公式就計算出了直流系統的每個支路對地絕緣電阻值。由於公式中的電流量是採用的不同電阻橋狀態下的漏電流傳感器測量的電流變化量，所以從原理上漏電流傳感器的零漂對測量結果沒有影響。
[0016]由於上述測量過程中，漏電流傳感器的零漂對測量結果沒有影響，所以可以採用低成本的霍爾電流傳感器實現，不需要昂貴的磁調製電流傳感器，從而大大降低了接地絕緣監測儀的整體成本。
【權利要求】
1.直流絕緣監測儀，實現了對直流電系統每個支路的絕緣狀態在線監測，其特徵在於是通過主動改變安裝於直流正負極與地之間的電阻橋的電阻值，從而改變直流電正負極的對地電壓以及有接地絕緣問題的直流支路的漏電流，根據在不同電阻橋電阻值時此漏電流的變化量進行計算得出相應支路的對地絕緣情況或絕緣電阻值。
2.根據權利要求1所述的直流絕緣監測儀，其特徵在於它是由位於直流正負極與地之間的可變電阻橋網絡、位於每條直流支路上的漏電流傳感器、直流正負極對地的電壓測量電路和主控制器構成。
3.根據權利要求1與權力要求2所述的直流絕緣監測儀，其特徵在於所述的漏電流傳感器採用霍爾電流傳感器。
4.根據權利要求1與權力要求2所述的直流絕緣監測儀，其特徵在於所述的電阻橋網絡正負極對地的電阻值是通過開關的開合進行調整變化的。
【文檔編號】G01R31/02GK103777107SQ201210425994
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月20日 優先權日:2012年10月20日
【發明者】張永 申請人:豐郅(上海)新能源科技有限公司