直流絕緣檢測(cè)原理

1、精品感謝下載載發(fā)電廠和變電站的直流電源作為主要電氣設(shè)備的保安電源及控制信號(hào)電源，是一個(gè)十分龐大的多分支 供電網(wǎng)絡(luò)。在一般情況下，一點(diǎn)接地并不影響直流系統(tǒng)的運(yùn)行，但如果不能迅速找到接地故障點(diǎn)并予以修 復(fù)，又發(fā)生另一點(diǎn)接地故障，就可能引起重大故障的發(fā)生?，F(xiàn)有檢測(cè)直流系統(tǒng)絕緣的方法主要有電橋平衡原理和低頻探測(cè)原理。根據(jù)電橋平衡原理實(shí)現(xiàn)的絕緣監(jiān) 測(cè)裝置被廣泛使用，但它不能檢測(cè)直流系統(tǒng)正、負(fù)極絕緣同等下降時(shí)的情況；絕緣監(jiān)測(cè)裝置即使報(bào)警，也 不能直接得到系統(tǒng)對(duì)地的絕緣電阻大小。用低頻探測(cè)原理檢測(cè)接地故障是近幾年采用的一種新方法，但它 所能檢測(cè)的接地電阻受直流系統(tǒng)對(duì)地分布電容的制約，而且低頻交流信號(hào)容易受外

2、界的干擾，另外注入的 低頻交流信號(hào)增大直流系統(tǒng)的電壓紋波系數(shù)?？梢?jiàn)，電橋平衡原理和低頻探測(cè)原理均存在若干難以克服的 缺陷。本文提出一種新的檢測(cè)方法，即主回路用不平衡電橋檢測(cè)總的絕緣電阻，而支路用直流互感器來(lái)檢 測(cè)到底是哪一路出現(xiàn)了絕緣降低。同時(shí)用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種檢測(cè)方法。2主回路的絕緣電阻的測(cè)量傳統(tǒng)的平衡電橋檢測(cè)原理如下圖 -1，通過(guò)檢測(cè)電壓 Uj和Um，再加上給定的電阻 但當(dāng)正負(fù)絕緣都出現(xiàn)降低的情況下，檢測(cè)的結(jié)果將與實(shí)際情況不符合。R來(lái)算出R+、R-,H.R ''；:陽(yáng)UmTUj仆DD,失地）HlI II I R.圖-1為了能檢測(cè)正負(fù)都絕緣降低的情況，下文設(shè)計(jì)一種不平衡電橋測(cè)

3、量法。并用來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖-2所示。首先我們先說(shuō)明一下電子繼電器AQW214的用法，當(dāng)AQW2147、8腳也導(dǎo)通；而且導(dǎo)通的內(nèi)阻很小。同理，值可以達(dá)到400V，即當(dāng)7、8， 控制P10的電平，來(lái)控制 1、2 制JK2的導(dǎo)通與關(guān)斷。第一步， C4兩端的電壓，從而測(cè)得 UmMCS80C196KC單片機(jī)的1、2腳導(dǎo)通時(shí)，AQW214 的耐壓所以我們可以通過(guò)3， 4腳導(dǎo)通時(shí)，5、6腳也導(dǎo)通。而且，或5、6不導(dǎo)通時(shí)，它們兩端可以承受400V的電壓。腳的導(dǎo)通而達(dá)到控制 JK1的導(dǎo)通與關(guān)斷。同理，通過(guò)控制P11的電平來(lái)控JK1、JK2都斷開(kāi)，我們通過(guò) 80C196單片機(jī)的A/D 口的AC4通道采集.第二步，JK

4、1斷開(kāi)、JK2閉合，通過(guò) A/D 口的AC5通道采集C2兩端的電壓，從而測(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(kāi)，記此時(shí)測(cè)得的電壓 Uj為Uj2。很明顯的Uj1與R+，R-有關(guān)系，Uj2也與R+，R-有關(guān)系。從而可以得到一個(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。從而可以 得到公式1-1和1-2。Rgl!R!R +RHR 公式1-1人-®2RX R +U/2唧 RUR-公式1-2聯(lián)立公式1-1 ,1-2可解出:-im + Rg)-Uj2Rg公式1-2®2-硏1)矽公式1-3圖

5、-2以上的分析，我們得到理論上的實(shí)現(xiàn)，但真正用到實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中去，我們需要注意幾個(gè)問(wèn)題。首先，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)量精度下降；高于 300V，則電子繼電器的耐壓不夠。對(duì)于直流電壓比較低的情況，我們可以通過(guò)改變相關(guān)電阻值而使測(cè)量精度提高。但對(duì) 于直流電壓高于 300V的情況，我們要重新選擇電子繼電器或者別的繼電器。其次，實(shí)際測(cè)量時(shí)，應(yīng)先判 斷|Uj1-Uj2|的大小，如果其值太小，由于 AD轉(zhuǎn)換器的精度造成的影響將比較大，上述公式計(jì)算結(jié)果偏差 較大。這種情況發(fā)生在正負(fù)絕緣均勻下降且絕緣阻值較小時(shí)，比如R+ = R- = 1K，Um = 220V

6、時(shí)，由公式2K以1-1、公式 1-2 可得：Uj1 = 110.55V，Uj2 = 109.95V，|Uj1-Uj2| = 0.6V，設(shè) AD 轉(zhuǎn)換器的量程為 0300V， 精度為千分之一（10位AD ），則其最小測(cè)量精度為 0.3V，因此|Uj1-Uj2|可能等于零，所以 R+ = R- = 0， 與實(shí)際相差很大。根據(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)發(fā)生內(nèi)正負(fù)絕緣均勻下降時(shí)，測(cè)量精度較差。對(duì)于實(shí)際中的一般情況，我們最關(guān)心的就是當(dāng)絕緣電阻在15K 25K之間波動(dòng)。所以可以達(dá)到要求。但如果在特殊的場(chǎng)合，要求精度更高一些，我們可以選擇精度 更高的A/D轉(zhuǎn)換器。3 .

7、支路絕緣降低的判斷額定12（單U=-在引言里，我們已經(jīng)提到，用低頻探測(cè)原理檢測(cè)容易受直流系統(tǒng)對(duì)地分布電容的制約，容易受外界的 干擾，而且注入的低頻交流信號(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(lái)檢測(cè)漏電流 的大小。我們先根據(jù)圖-3來(lái)說(shuō)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，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 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-（10 ） *2.5 （v）。我們通過(guò)采集電流互感器的輸出電壓，便可

8、以計(jì)算漏電流12的大小，從而得到絕緣降低的的程度。11：“11大地）DD（大地）DD :131圖-3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成正比。所以我們采用前面講到的不 平衡電橋來(lái)計(jì)算主回路的絕緣電阻的具體大小。如果到了報(bào)警線，便通過(guò)通訊向支路絕緣檢測(cè)模塊獲取各 個(gè)支路絕緣降低的程度。下面圖 -4給出了支路絕緣檢測(cè)模塊的大致原理圖。單片機(jī)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)將不同支 路的電流互感器的輸出電壓采集進(jìn)來(lái)。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。支路ISGICOMINGNDSGflGND<DBCBIfTl-CB圖-44 .結(jié)束語(yǔ)本文利用不平衡電橋法給出了一個(gè)較為精確的計(jì)算正負(fù)絕緣都出現(xiàn)降低的情況