直流絕緣監(jiān)測(cè)儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】直流絕緣監(jiān)測(cè)儀是一種低成本的針對(duì)直流電系統(tǒng)母線及支路的絕緣狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)的檢測(cè)與管理的裝置，廣泛應(yīng)用于各種規(guī)格電力操作電源系統(tǒng)、太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)、直流供電源系統(tǒng)、HVDC高壓直流電源系統(tǒng)絕緣狀態(tài)的檢測(cè)與管理。本發(fā)明是由位于直流正負(fù)極與地之間的電阻橋、位于每條直流支路上的漏電流傳感器、電壓測(cè)量電路組和主控制器構(gòu)成。本發(fā)明對(duì)漏電流傳感器的要求大大降低了，可以采用傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器實(shí)現(xiàn)，不需要昂貴的磁調(diào)制電流傳感器了，從而大大降低了系統(tǒng)成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】直流絕緣監(jiān)測(cè)儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出了一種低成本的針對(duì)直流電系統(tǒng)母線及支路的絕緣狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測(cè)與管理的裝置，廣泛應(yīng)用于各種規(guī)格電力操作電源系統(tǒng)、太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)、直流供電源系統(tǒng)、HVDC高壓直流電源系統(tǒng)絕緣狀態(tài)的檢測(cè)與管理。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力、能源、工業(yè)、電信、地鐵等許多領(lǐng)域，都用到直流電系統(tǒng)，這些直流電一般是浮地運(yùn)行，或者是中性點(diǎn)接地運(yùn)行的。為了保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，需要實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)母線及各個(gè)支路的正負(fù)極對(duì)地的絕緣情況，當(dāng)某一點(diǎn)對(duì)地絕緣電阻低于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并給出故障點(diǎn)。當(dāng)前的接地絕緣監(jiān)測(cè)儀從原理上有小信號(hào)注入法和直流漏電流檢測(cè)法。前者由于有許多缺點(diǎn)有漸漸被淘汰的趨勢(shì)，比如是當(dāng)支路負(fù)載感性或容性對(duì)地發(fā)生改變時(shí)，容易產(chǎn)生誤差，需重新校準(zhǔn)，由于有低頻交流信號(hào)疊加到了直流上，信號(hào)源容易發(fā)生故障。直接直流漏電流法是主流和趨勢(shì)，它是通過(guò)測(cè)量母線正負(fù)極對(duì)地電壓，及各個(gè)支路對(duì)地直流漏電流，計(jì)算得出每個(gè)支路的對(duì)地絕緣電阻。但由于每個(gè)支路的直流漏電流非常小，一般都在mA甚至uA級(jí)，而且需要絕緣測(cè)量，所以要求漏電流傳感器要有很低的零漂，傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器達(dá)不到要求，要采用價(jià)格昂貴的磁調(diào)制電流傳感器。本質(zhì)上傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器不能應(yīng)用于漏電流監(jiān)測(cè)的原因是霍爾電流傳感器的零漂都在mA級(jí)以上，這樣從絕對(duì)值上看零漂把有效值給淹沒(méi)了。每一套絕緣監(jiān)測(cè)儀上需要多個(gè)漏電流傳感器，所以漏電流傳感器是構(gòu)成接地絕緣監(jiān)測(cè)儀的主要成本，在一些情況下漏電流傳感器的成本甚至占整體成本的90%以上。所以如果能有新的方法，能降低對(duì)漏電流傳感器的零漂要求，將大大降低絕緣監(jiān)測(cè)儀的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出了一種新原理的接地絕緣監(jiān)測(cè)儀，可以采用傳統(tǒng)霍爾電流傳感器實(shí)現(xiàn)高精度的絕緣電阻的監(jiān)測(cè)，大大降低了絕緣監(jiān)測(cè)儀的整體成本。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明的直流絕緣監(jiān)測(cè)儀的工作原理是通過(guò)主動(dòng)改變安裝于直流正負(fù)極與地之間的電阻橋的電阻值，從而改變直流電正負(fù)極的對(duì)地電壓以及有接地絕緣問(wèn)題的直流支路的漏電流，根據(jù)在不同電阻橋電阻值時(shí)，此漏電流的變化量進(jìn)行計(jì)算，得出相應(yīng)支路的對(duì)地絕緣情況或絕緣電阻值；本發(fā)明從邏輯結(jié)構(gòu)上是由位于直流正負(fù)極與地之間的可變電阻橋網(wǎng)絡(luò)(下文簡(jiǎn)稱(chēng)電阻橋)、位于每條直流支路上的漏電流傳感器、直流正負(fù)極對(duì)地的電壓測(cè)量電路組和主控制器構(gòu)成；電阻橋中有開(kāi)關(guān)，電阻橋正負(fù)極對(duì)地的電阻值通過(guò)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合進(jìn)行調(diào)整變化；漏電流傳感器的零漂對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響，本發(fā)明中的漏電流傳感器選用霍爾原理的電流傳感器實(shí)現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:
[0007]由于對(duì)支路的接地絕緣電阻的測(cè)量是基于漏電流傳感器測(cè)量的電流值變化量的，漏電流傳感器的零漂對(duì)絕緣電阻的測(cè)量沒(méi)有影響，所以對(duì)漏電流傳感器的要求大大降低了，可以采用傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器實(shí)現(xiàn)，不需要昂貴的磁調(diào)制電流傳感器了，從而大大降低了系統(tǒng)成本。
[0008]本說(shuō)明書(shū)有一個(gè)附圖:圖1，本分明的直流絕緣監(jiān)測(cè)儀實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0009]圖1是使用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在每個(gè)直流支路上套有漏電流傳感器，在直流母線的正負(fù)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(fù)極對(duì)大地之間有電壓測(cè)量電路，主控制器與電壓測(cè)量電路、漏電流傳感器、電阻橋連接(為了清晰，圖1中沒(méi)有畫(huà)出它們之間的連線)。圖1中Rp和Rn是兩個(gè)不同直流支路上對(duì)地漏電阻，它們是系統(tǒng)需要監(jiān)測(cè)的對(duì)象，對(duì)應(yīng)的Ip和In為它們對(duì)地的漏電流。Vp和Vn是直流電正極對(duì)地電壓和負(fù)極對(duì)地電壓。電阻橋中R2和R3稱(chēng)為平衡電阻，Rl和R4稱(chēng)為不平衡電阻，SI和S2為不平衡電阻投切開(kāi)關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)投切SI和S2，改變電阻橋網(wǎng)絡(luò)，在本例中電阻橋網(wǎng)絡(luò)有四種組合，SI和S2全開(kāi)，SI和S2全關(guān)，SI開(kāi)S2關(guān)，SI關(guān)S2開(kāi)。這四種組合，會(huì)影響Vp和Vn，對(duì)應(yīng)四組電壓值，相應(yīng)的也對(duì)應(yīng)四組Ip與In。假設(shè)有兩種電阻橋狀態(tài)對(duì)應(yīng)的Vp與Vn的變化量為A Vp與A Vn，相應(yīng)的Ip與In的變化量為A Ip和Ain。根據(jù)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(guò)漏電流傳感器I的電流變化量A Il與A In相等，穿過(guò)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(yīng)該與A Vn相等，計(jì)為A V。再根據(jù)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(guò)電壓測(cè)量電路測(cè)量?jī)煞N不同電阻橋狀態(tài)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(yīng)的兩種不同電阻橋狀態(tài)下的差值得出。所以通過(guò)上面的兩個(gè)公式就計(jì)算出了直流系統(tǒng)的每個(gè)支路對(duì)地絕緣電阻值。由于公式中的電流量是采用的不同電阻橋狀態(tài)下的漏電流傳感器測(cè)量的電流變化量，所以從原理上漏電流傳感器的零漂對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。
[0016]由于上述測(cè)量過(guò)程中，漏電流傳感器的零漂對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響，所以可以采用低成本的霍爾電流傳感器實(shí)現(xiàn)，不需要昂貴的磁調(diào)制電流傳感器，從而大大降低了接地絕緣監(jiān)測(cè)儀的整體成本。
【權(quán)利要求】
1.直流絕緣監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電系統(tǒng)每個(gè)支路的絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)，其特征在于是通過(guò)主動(dòng)改變安裝于直流正負(fù)極與地之間的電阻橋的電阻值，從而改變直流電正負(fù)極的對(duì)地電壓以及有接地絕緣問(wèn)題的直流支路的漏電流，根據(jù)在不同電阻橋電阻值時(shí)此漏電流的變化量進(jìn)行計(jì)算得出相應(yīng)支路的對(duì)地絕緣情況或絕緣電阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流絕緣監(jiān)測(cè)儀，其特征在于它是由位于直流正負(fù)極與地之間的可變電阻橋網(wǎng)絡(luò)、位于每條直流支路上的漏電流傳感器、直流正負(fù)極對(duì)地的電壓測(cè)量電路和主控制器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1與權(quán)力要求2所述的直流絕緣監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述的漏電流傳感器采用霍爾電流傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1與權(quán)力要求2所述的直流絕緣監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述的電阻橋網(wǎng)絡(luò)正負(fù)極對(duì)地的電阻值是通過(guò)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合進(jìn)行調(diào)整變化的。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK103777107SQ201210425994
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月20日
【發(fā)明者】張永 申請(qǐng)人:豐郅(上海)新能源科技有限公司