CN103091596A - 一种平衡双投切电路及基于该电路的绝缘检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电气设备测量测试技术领域，公开一种用于直流供电系统绝缘检测的平衡双投切电路，该电路采用兆欧级的大阻值电阻做为常用平衡电阻，并通过与常用平衡电阻并联的可断开的千欧级小阻值电阻，以备需要高准确度检测时接通，以降低母线与地之间的电阻值，使之与投切电阻阻值相差减少，进而避免电压采样端出现过小等影响检测准确度的极端情况。采用本电路进行绝缘检测，可在基本保证设备对地绝缘要求的前提下，有效提高绝缘检测的准确度，减少误告警。

Description

一种平衡双投切电路及基于该电路的绝缘检测装置和方法

技术领域

本发明属于电气设备测量测试领域，涉及直流电源系统绝缘状况实时检测的技术。

背景技术

直流电源系统现已在各类机房对服务器供电中的得到广泛应用，用电设备或配电柜本身发生接地故障是一种常见的故障。准确的发现接地故障点对电力维护抢修单位快速修复消除故障起着很大的作用。

目前直流电源系统绝缘检测常用的方法是不平衡投切法。在正负母线与地之间连接一对平衡电阻，将平衡电阻两端的电压值做为被采样值，同时在正负母线与地之间分别串联一个投切开关和投切电阻。通过切换投切开关的通断，改变平衡电阻两端的电压值，分别针对不同投切状态下的平衡电阻两端电压进行采样，获得先后两组电压值，通过两组电压值计算获得正负母线与地之间的等效电阻，以该等效电阻值与门限值对比，即可判断线路中是否发生接地。在这个过程中，采样到的两组电压值的准确度，直接决定判断结果。

为了提高电压采样准确度，需要选择与平衡电阻同级的投切电阻，以防止在双投切过程中，平衡电阻两端的电压出现过小的情况。然而，当平衡电阻选择为千欧级小电阻时，会导致母线对地绝缘电阻过小，存在安全隐患。当投切电阻选择为兆欧级大电阻时，会导致漏电流数值过小，影响支流电阻的计算准确度。

此外，现有绝缘检测系统一般都采用固定检测周期进行绝缘检测，当系统出现接地状况时，该方法可能不会立刻进行绝缘检测，以致不能实现实时检测系统绝缘状况。

第三，绝缘检测需要一定的时间，在检测的过程中系统的接地状况可能会发生变化，一旦发生变化，如果还是按原来的检测步骤继续检测，则最后检测出的结果就不是当前系统的绝缘状况，出现误检测。

第四，目前的漏电传感器存在零点漂移的缺点，直接读取漏电传感器的值作为支路的漏电数据进行支路绝缘电阻的计算会导致计算结果的不准确。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术的不足，提供了一种用于直流供电系统绝缘检测的平衡双投切电路，包括等效阻值相等的两组等效阻值为兆欧级的平衡电阻、等效阻值相等的两组等效阻值为千欧级的可控平衡电阻、等效阻值相等的两组等效阻值为千欧级的投切电阻、两个平衡开关、两个投切开关组成；所述两组兆欧级平衡电阻分别连接在正/负母线与地之间，所述两组可控平衡电阻分别串联一个平衡开关后接在正/负母线与地之间，所述两组投切电阻分别串联一个投切开关后接在正/负母线与地之间。每组兆欧级平衡电阻两端，或该组中一个电阻的两端为该组兆欧级平衡电阻所边母线到地之间的电压采样端。

所述各组电阻均至少包括一个电阻。当两组兆欧级的平衡电阻，均为一个电阻时，两个电阻的两端，分别为一对电压采样端。此时，电压采样电路的分压电阻应相等。

本发明所述电路，通过设置两个或两组等效阻值为兆欧级的平衡电阻，来保证正/负母线对地绝缘电阻够大，以保障设备在一般情况时的安全性。又通过与兆欧级平衡电阻并联一个或一组串联有平衡开关的千欧级平衡电阻的方式，实现可选择性地降低平衡电阻的总阻值，以达到更准确地采样电压的目的。将该电路用于绝缘检测，可以在基本保证设备对地绝缘的前题下，有效提高绝缘检测的准确度。

针对上述平衡双投切电路，本发明还提出一种直流供电系统绝缘检测装置。该装置包括平衡双投切电路、电压采样电路、开关控制装置、支路漏电流检测装置、检测处理器。

所述电压采样电路两对电压信号输入端分别连接平衡双投切电路的两对电压采样端，电压采样电路的两个信号输出端连接检测处理器的AD转换模块的两个信号输入接口。

所述开关控制装置的控制信号输入端连接检测处理器，四个控制信号输出端分别接平衡双投切电路的两个平衡开关控制端和两个投切开关的控制端。

所述支路漏电流检测装置用于检测各支路对地漏电流大小。包括分别对应各支路的漏电流传感器线圈和检测电路，每个漏电流传感器线圈接检测电路的一对电流信号输入接口，检测电路输出端与检测处理器连接。

所述平衡双投切电路采用前述平衡双投切电路，其优选结构具体包括：两个串联于正母线和负母线之间的电阻R1和R2、两个串联于正母线和地之间的电阻R3和R4、两个串联于负母线和地之间的电阻R5和R6、两个用于降低正负母线和地之间电阻值以提高检测精度的平衡电阻R_b+和R_b-、一对偏置正负对地电压的投切电阻R_j+和R_j-、四个开关S1、S2、S3和S4。其中R1>R2，通过检测电阻R1和R2之间的电压大小来检测母线的电压。R3+R4=R5+R6，R5>R6，通过检测电阻R5和R6之间的电压大小来检测负母线对地电压。正母线对地电压等于母线电压减去负母线对地电压。平衡电阻R_b+和开关S1串联于正母线和地之间，平衡电阻R_b-和开关S2串联于负母线和地之间。投切电阻R_j+和开关S3串联于正母线和地之间，投切电阻R_j-和开关S4串联于负母线和地之间。

所述检测处理器按预设步骤通过开关控制装置控制各开关闭合与断开，通过电压采样电路采样不同开关组合状态下平衡双投切电路的电压采样端电压值，通过支路漏电流检测装置采样各支路漏电流值，根据采样获得的电压值及电流值计算并判断漏电与否。

本发明中以负母线为整个检测装置的参考零电平，地处于正母线和负母线之间，处于中间电平。

正常情况时开关S1、S2、S3和S4都处于断开状态。根据电阻分压原理可得方程式：

$\frac{(R3+R4)//\mathrm{Rx}+}{(R5+R6)//\mathrm{Rx}-}=\frac{U+}{U-}$      （式1）

当正负母线对地都无接地状况时，Rx+=Rx-≈∞，且上述电阻满足：R3+R4=R5+R6，根据式1可得U+=U-，即正母线对地电压等于负母线对地电压。当正负母线与地之间出现绝缘下降时，Rx+和Rx-不相等，正母线对地电压和负母线对地电压将会产生偏差。因此，只要设定一个的电压差值，然后对母线电压的实时检测，通过比较正负母线对地电压的差值与设定差值的大小就可以判断直流供电系统是否发生了接地状况。

由于漏电流传感器存在着“零漂”现象，可能无法准确测量漏电值大小。但是漏电流传感器线圈的软磁铁芯材料工作在线性区域，前后两次漏电大小差值就可以和零点无关了。当绝缘检测装置测得正负对地电压平衡时，检测处理器需要读取并记录各个支路漏电流传感器的“零点”漏电流值In₀，In₀由于“零漂”现象的存在，In₀有可能不等于零。

当绝缘检测装置测量到直流供电系统正负母线对地电压的差值大于设定差值，本发明通过一系列的检测步骤可以快速准确地找出发生接地的支路，并计算出接地电阻值的大小，具体步骤如下：

步骤A：。闭合开关S1和开关S2，采样计算出正母线对地电压U₀+和负母线对地电压U₀-。

步骤B：闭合开关S3，将投切电阻R_j+并联在正母线和地之间，采样计算出正母线对地电压U₁+和负母线对地电压U₁-，然后读取并记录各个支路漏电流数据In₁。根据电阻分压原理可得方程式：

$\frac{(R3+R4)//R_b+//R_j+//\mathrm{Rx}+}{(R5+R6)//R_b-//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_1+}{U_1-}$     （式2）

步骤C：断开开关S3，将投切电阻R_j+退出正母线和地之间。由于步骤B中读取各个支路漏电数据时间较长，在这段时间内直流供电系统中的接地状况可能发生了变化，如果继续检测下去，最后检测计算出的结果可能是错误的，引发误告警。所以在这里再次检测计算出正母线对地电压U₁’+和负母线对地电压U₁’-，并与步骤A中所记录下的正母线对地电压U₀+和负母线对地电压U₀-进行比较。当偏差值大于设定的电压差时，表明直流供电系统的接地状况发生了变化，检测步骤将重新回到步骤A；当偏差值小于事先设定的电压差值时，表明直流供电系统的接地状况未发生变化，检测步骤将继续执行下去。

步骤D：闭合开关S4，将投切电阻R_j-并联在负母线和地之间，检测计算出正母线对地电压U₂+和负母线对地电压U₂-，然后读取并记录各个支路漏电流数据In₂。根据电阻分压原理可得方程式：

$\frac{(R3+R4)//R_b+//\mathrm{Rx}+}{(R5+R6)//R_b-//R_j-//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_2+}{U_2-}$     （式3）

步骤E：断开开关S4，将投切电阻R_j-退出负母线和地之间。由于步骤D中读取各个支路漏电数据时间较长，在这段时间内直流供电系统中的接地状况可能发生了变化，如果继续检测下去，最后检测计算出的结果可能是错误的，引发误告警。所以在这里再次检测计算出正母线对地电压U₂’+和负母线对地电压U₂’-，并与步骤A中所记录下的正母线对地电压U₀+和负母线对地电压U₀-进行比较。当电压偏差大于设定的电压差值时，表示直流供电系统的接地状况发生了变化，检测步骤将重新回到步骤A；当电压偏差值小于设定的电压差值时，表明直流供电系统的接地状况未发生变化，检测步骤将继续执行下去。

步骤F：断开开关S1和开关S2，投切过程完成。

根据上述步骤B得到的式2和步骤D得到的式3，联立方程进行计算母线上的正对地等效绝缘电阻Rx+和负对地等效绝缘电阻Rx-。

上述电阻中，R3+R4=R5+R6，R_b+=R_b-，R_j+=R_j-，为了简化计算公式，设定两个等效电阻R和R’。

R＝(R3+R4)//R_b+

＝(R5+R6)//R_b-

R’＝(R3+R4)//R_b+//R_j+

＝(R5+R6)//R_b-//R_j-

简化式2和式3得到方程式：

$\frac{R^{,}//\mathrm{Rx}+}{R//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_1+}{U_1-}$     （式4）

$\frac{R//\mathrm{Rx}+}{R^{,}//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_2+}{U_2-}$     （式5）

根据式4和式5得出：

$\mathrm{Rx}+=\frac{\{(U_1+*U_2-)-(U_1-*U_2+)\}*R*R^{,}}{\{U_1-*(U_2++U_2-)*R^{,}\}-\{U_2-*(U_1++U_1-)*R\}}$    （式6）

$\mathrm{Rx}-=\frac{\{(U_1-*U_2+)-(U_1+*U_2-)\}*R*R^{,}}{\{U_1+*(U_2-+U_2+)*R\}-\{U_2+*(U_1-+U_1+)*R^{,}\}}$    （式7）

为了解决漏电传感器存在“零漂”现象而产生测量误差的问题，本发明在计算支路漏电数据时采用差值计算的方法，即漏电流的值为不平衡时的漏电流值减去平衡时的漏电流值。根据步骤A、步骤B和步骤D记录下的数据以及正负对地电压平衡时，检测处理器记录下各个支路漏电流传感器的“零点”漏电流值In₀，由欧姆定律可得以下方程式：

$\frac{U_1+}{\mathrm{Rn}+}-\frac{U_1-}{\mathrm{Rn}-}={\mathrm{In}}_1-{\mathrm{In}}_0$    （式8）

$\frac{U_2+}{\mathrm{Rn}+}-\frac{U_2-}{\mathrm{Rn}-}={\mathrm{In}}_2-{\mathrm{In}}_0$    （式9）

根据式4和式5得出：

$\mathrm{Rn}+=\frac{(U_1-*U_2+)-(U_1+*U_2-)}{\{U_1-*({\mathrm{In}}_2-{\mathrm{In}}_0)\}-\{U_2-*({\mathrm{In}}_1-{\mathrm{In}}_0)\}}$    （式10）

$\mathrm{Rn}-=\frac{(U_1-*U_2+)-(U_1+*U_2-)}{\{U_1+*({\mathrm{In}}_2-{\mathrm{In}}_0)\}-\{U_2+*({\mathrm{In}}_1-{\mathrm{In}}_0)\}}$    （式11）

上述方法能快速检测出正负母线对地电压不平衡状态下的接地电阻，但当正负母线同时发生接地状况且接地电阻相同时，正负母线的对电压将依然保持相同，该方法将无法检测出实际接地电阻。为此，本发明在检测过程中除了当正负母线上的对地电压差值大于设定值进行绝缘检测外，还是设计了定时绝缘检测，即当正负母线对地电压一致的情况下，每隔固定一段时间进行一次绝缘检测，用来检测出正负母线上接地电阻相同情况下的绝缘状况及接地电阻。

本发明提供的直流供电系统绝缘检测装置和检测方法相对于现有技术有三个优点。

第一，检测实时。正常情况下检测装置实时测量正负母线的对地电压，通过比较两者的电压差值的大小即可得知系统的接地状况，系统某个地方一旦发生接地状况，检测装置能迅速进行绝缘检测计算，查找定位出接地位置和计算出接地电阻值。

第二，排除因绝缘检测过程中因接地发生变化而引发的误告警。该检测装置在检测过程中，如果接地状况发生变化，检测过程会终止原有的检测步骤重新开始检测步骤，保证最后检测到的结果是系统当前实时的接地状况。

第三，解决因漏电传感器“零漂”现象而检测不准确的问题。检测装置在读取各个支路漏电流数据的时候，采样了差额读取的方法，实际漏电的值等于不平衡状态的值减去平衡状态的值。漏电流传感器的零点漂移不会影响实际的漏电流数据。

附图说明

图1是本发明平衡双投切电路；

图2是本发明直流供电系统实时绝缘检测装置原理示意图；

图3是本发明直流供电系统实时绝缘检测装置支路漏电流采样示意图；

图4是本发明绝缘检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图以实际检测例子来进一步说明本发明的检测装置和检测方法。

图2是本发明直流供电系统实时绝缘检测装置示意图，图中DC+表示正母线，DC-表示负母线，PE表示地。电阻R1和R2是母线电压的检测电阻，R1>>R2。电阻R5和R6是负母线对地电压的检测电阻，R5>>R6。电阻R3、R4和R5、R6构成地与正负母线间的分压电阻，且R3+R4=R5+R6。电阻R_b+是正母线和地间的平衡电阻，通过开关S1控制闭合与断开，电阻R_b-是负母线和地间的平衡电阻，通过开关S2控制闭合与断开，R_b+=R_b-。电阻R_j+是正母线和地间的投切电阻，通过开关S3控制闭合与断开，电阻R_j-是负母线和地间的投切电阻，通过开关S4控制闭合与断开，R_j+=R_j-。电阻Rx+是正母线和地之间的等效绝缘电阻，电阻Rx-是负母线和地之间的等效绝缘电阻。

电压采样电路检测R1和R2之间，R5和R6之间的电压，通过计算得到正母线对负母线电压U，负母线对地电压U-，再算出正母线对地电压U+=U-U-。

开关控制电路控制S1、S2、S3和S4的闭合和断开。

图3本发明直流供电系统实时绝缘检测装置支路漏电流采样示意图，电阻R₁+，R₁-表示支路1的正/负接地电阻，电阻R₂+，R₂-表示支路2的正/负接地电阻，电阻Rn+，Rn-表示支路n的正/负接地电阻。L1表示支路1上的漏电传感器线圈，L2表示支路2上的漏电传感器线圈，Ln表示支路n上的漏电传感器线圈。

正常情况时开关S1、S2、S3和S4都处于断开状态。绝缘检测装置的电压采样电路实时测量正负母线对地电压U+和U-。当U+和U-的差值大于设定差值的时候，绝缘检测装置开始进行绝缘电阻计算。当U+和U-的差值不大于设定差值的时候，检测处理器读取并记录各个支路漏电流传感器的“零点”漏电流值In₀，同时计时器累计，当累计达到固定时间时绝缘检测装置开始进行绝缘电阻计算。

绝缘电阻计算的具体步骤如下：

步骤A：闭合开关S1和开关S2，测量并记录正母线对地电压U₀+和负母线对地电压U₀-。

步骤B：闭合开关S3，将投切电阻R_j+并联在正母线和地之间，测量并记录正投切状态下正母线对地电压U₁+和负母线对地电压U₁-，然后读取并记录各个支路漏电流数据In₁。根据电阻分压原理可得方程式：

$\frac{(R3+R4)//R_b+//R_j+//\mathrm{Rx}+}{(R5+R6)//R_b-//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_1+}{U_1-}$

步骤C：断开开关S3，再次测量并记录正母线对地电压U₁’+和负母线对地电压U₁’-，并与步骤A中所记录下的正母线对地电压U₀+和负母线对地电压U₀-进行比较。当偏差大于事先设定的差值时，表明直流供电系统的接地状况发生了变化，检测步骤将重新回到步骤A；当偏差小于事先设定的差值时，表明直流供电系统的接地状况未发生变化，检测步骤将继续执行下去。

步骤D：闭合开关S4，将投切电阻R_j-并联在负母线和地之间，测量并记录负投切状态下正母线对地电压U₂+和负母线对地电压U₂-，然后读取并记录各个支路漏电流数据In₂。根据电阻分压原理可得方程式：

$\frac{(R3+R4)//R_b+//\mathrm{Rx}+}{(R5+R6)//R_b-//R_j-//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_2+}{U_2-}$

步骤E：断开开关S4，再次检测计算平衡状态时正母线对地电压U₂’+和负母线对地电压U₂’-，并与步骤A中所记录下的正母线对地电压U₀+和负母线对地电压U₀-进行比较。当偏差大于事先设定的差值时，表明直流供电系统的接地状况发生了变化，检测步骤将重新回到步骤A；当偏差小于事先设定的差值时，表明直流供电系统的接地状况未发生变化，检测步骤将继续执行下去。

步骤F：断开开关S1和开关S2，投切过程完成。

上述电阻中，R3+R4=R5+R6，R_b+=R_b-，R_j+=R_j-，为了简化计算公式，设定两个等效电阻R和R’。

R＝(R3+R4)//R_b+

＝(R5+R6)//R_b-

R’＝(R3+R4)//R_b+//R_j+

＝(R5+R6)//R_b-//R_j-

步骤B和步骤D得到的方程可简化为：

$\frac{R^{,}//\mathrm{Rx}+}{R//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_1+}{U_1-}$

$\frac{R//\mathrm{Rx}+}{R^{,}//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_2+}{U_2-}$

根据上面的方程可得到正负母线的等效绝缘电阻的计算公式：

$\mathrm{Rx}+=\frac{\{(U_1+*U_2-)-(U_1-*U_2+)\}*R*R^{,}}{\{U_1-*(U_2++U_2-)*R^{,}\}-\{U_2-*(U_1++U_1-)*R\}}$

$\mathrm{Rx}-=\frac{\{(U_1-*U_2+)-(U_1+*U_2-)\}*R*R^{,}}{\{U_1+*(U_2-+U_2+)*R\}-\{U_2+*(U_1-+U_1+)*R^{,}\}}$

计算支路绝缘电阻时，根据步骤A、步骤B和步骤D记录下的数据以及正负对地电压平衡时，检测处理器记录下各个支路漏电流传感器的“零点”漏电流值In₀，由欧姆定律可得以下方程式：

$\frac{U_1+}{\mathrm{Rn}+}-\frac{U_1-}{\mathrm{Rn}-}={\mathrm{In}}_1-{\mathrm{In}}_0$

$\frac{U_2+}{\mathrm{Rn}+}-\frac{U_2-}{\mathrm{Rn}-}={\mathrm{In}}_2-{\mathrm{In}}_0$

根据上面的方程可得到支路绝缘电阻的计算公式：

$\mathrm{Rn}+=\frac{(U_1-*U_2+)-(U_1+*U_2-)}{\{U_1-*({\mathrm{In}}_2-{\mathrm{In}}_0)\}-\{U_2-*({\mathrm{In}}_1-{\mathrm{In}}_0)\}}$

$\mathrm{Rn}-=\frac{(U_1-*U_2+)-(U_1+*U_2-)}{\{U_1+*({\mathrm{In}}_2-{\mathrm{In}}_0)\}-\{U_2+*({\mathrm{In}}_1-{\mathrm{In}}_0)\}}$

Claims (7)

1.一种用于直流供电系统绝缘检测的平衡双投切电路，其特征在于，包括等效阻值相等的两组等效阻值为兆欧级的平衡电阻、等效阻值相等的两组等效阻值为千欧级的可控平衡电阻、等效阻值相等的两组等效阻值为千欧级的投切电阻、两个平衡电阻开关、两个投切电阻开关组成；所述两组兆欧级平衡电阻分别连接在正/负母线与地之间，所述两组可控平衡电阻分别串一个平衡电阻开关后接在正/负母线与地之间，所述两组投切电阻分别串联一个投切电阻开关后接在正/负母线与地之间；每组兆欧级平衡电阻两端，或该组中一个电阻的两端为该组兆欧级平衡电阻所边母线到地之间的电压采样端。

2.根据权利要求1所述的平衡双投切电路，其特征在于，包括两个兆欧级平衡电阻R_a+和R_a-、两个千欧级平衡电阻R_b+和R_b-、两个千欧级的投切电阻R_j+和R_j-、两个平衡电阻开关S1和S2、两个投切电阻开关S3和S4组成；电阻R_a+、R_a-分别连接在正/负母线与地之间，平衡电阻R_b+和开关S1串联于正母线和地之间，平衡电阻R_b-和开关S2串联于负母线和地之间。投切电阻R_j+和开关S3串联于正母线和地之间，投切电阻R_j-和开关S4串联于负母线和地之间。

3.根据权利要求1所述的平衡双投切电路，其特征在于，包括两个串联于正母线和负母线之间的电阻R1和R2、两个串联于正母线和地之间的电阻R3和R4、两个串联于负母线和地之间的电阻R5和R6、两个用于降低正负母线和地之间电阻值以提高检测精度的平衡电阻R_b+和R_b-、一对偏置正负对地电压的投切电阻R_j+和R_j-、四个开关S1、S2、S3和S4；其中R1>R2，通过检测电阻R1和R2之间的电压大小来检测母线的电压；R3+R4=R5+R6，R5>R6，通过检测电阻R5和R6之间的电压大小来检测负母线对地电压；正母线对地电压等于母线电压减去负母线对地电压；平衡电阻R_b+和开关S1串联于正母线和地之间，平衡电阻R_b-和开关S2串联于负母线和地之间。投切电阻R_j+和开关S3串联于正母线和地之间，投切电阻R_j-和开关S4串联于负母线和地之间。

4.一种直流供电系统绝缘检测装置，其特征在于，该装置包括平衡双投切电路、电压采样电路、开关控制装置、支路漏电流检测装置、检测处理器，

所述电压采样电路两对电压信号输入端分别连接平衡双投切电路的两对电压采样端，电压采样电路的两个信号输出端连接检测处理器的AD转换模块的两个信号输入接口；

所述开关控制装置的控制信号输入端连接检测处理器，四个控制信号输出端分别接平衡双投切电路的两个平衡开关控制端和两个投切开关的控制端；

所述支路漏电流检测装置包括分别对应各支路的漏电流传感器线圈和检测电路，每个漏电流传感器线圈接检测电路的一对电流信号输入接口，检测电路输出端与检测处理器连接；

检测处理器按预设步骤通过开关控制装置控制各开关闭合与断开，通过电压采样电路采样不同开关组合状态下平衡双投切电路的电压采样端电压值，通过支路漏电流检测装置采样各支路漏电流值，根据采样获得的电压值及电流值计算并判断漏电与否；

平衡双投切电路包括等效阻值相等的两组等效阻值为兆欧级的平衡电阻、等效阻值相等的两组等效阻值为千欧级的可控平衡电阻、等效阻值相等的两组等效阻值为千欧级的投切电阻、两个平衡电阻开关、两个投切电阻开关组成；所述两组兆欧级平衡电阻分别连接在正/负母线与地之间，所述两组可控平衡电阻分别串联一个平衡电阻开关后接在正/负母线与地之间，所述两组投切电阻分别串联一个投切电阻开关后接在正/负母线与地之间；每组兆欧级平衡电阻两端，或该组中一个电阻的两端为该组兆欧级平衡电阻所边母线到地之间的电压采样端。

5.根据权利要求4所述的直流供电系统绝缘检测装置，其特征在于，所述平衡双投切电路包括两个兆欧级平衡电阻R_a+和R_a-、两个千欧级平衡电阻R_b+和R_b-、两个千欧级的投切电阻R_j+和R_j-、两个平衡开关S1和S2、两个投切开关S3和S4组成；电阻R_a+、R_a-分别连接在正/负母线与地之间，平衡电阻R_b+和开关S1串联于正母线和地之间，平衡电阻R_b-和开关S2串联于负母线和地之间。投切电阻R_j+和开关S3串联于正母线和地之间，投切电阻R_j-和开关S4串联于负母线和地之间。

6.根据权利要求4所述的直流供电系统绝缘检测装置，其特征在于，所述平衡双投切电路包括两个串联于正母线和负母线之间的电阻R1和R2、两个串联于正母线和地之间的电阻R3和R4、两个串联于负母线和地之间的电阻R5和R6、两个用于降低正负母线和地之间电阻值以提高检测精度的平衡电阻R_b+和R_b-、一对偏置正负对地电压的投切电阻R_j+和R_j-、四个开关S1、S2、S3和S4；其中R1>R2，通过检测电阻R1和R2之间的电压大小来检测母线的电压；R3+R4=R5+R6，R5>R6，通过检测电阻R5和R6之间的电压大小来检测负母线对地电压；正母线对地电压等于母线电压减去负母线对地电压；平衡电阻R_b+和开关S1串联于正母线和地之间，平衡电阻R_b-和开关S2串联于负母线和地之间。投切电阻R_j+和开关S3串联于正母线和地之间，投切电阻R_j-和开关S4串联于负母线和地之间。

7.一种基于权利要求4所述装置的直流供电系统实时绝缘检测方法，其特征在于，绝缘检测装置的电压采样电路在开关S1、S2、S3和S4均断开的状态下实时测量正负母线对地电压U+和U-。当U+和U-的差值大于设定差值的时候，绝缘检测装置开始进行绝缘电阻计算。当U+和U-的差值不大于设定差值的时候，检测处理器读取并记录各个支路漏电流传感器的“零点”漏电流值In₀，同时计时器累计，当累计达到固定时间时绝缘检测装置开始进行绝缘电阻计算。绝缘电阻计算包括如下步骤：

步骤A：闭合开关S1和开关S2，测量并记录正母线对地电压U₀+和负母线对地电压U₀-。

步骤B：闭合开关S3，将投切电阻R_j+并联在正母线和地之间，测量并记录正投切状态下正母线对地电压U₁+和负母线对地电压U₁-，然后读取并记录各个支路漏电流数据In₁。根据电阻分压原理可得方程式：

$\frac{(R3+R4)//R_b+//R_j+//\mathrm{Rx}+}{(R5+R6)//R_b-//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_1+}{U_1-}$

步骤C：断开开关S3，再次测量并记录正母线对地电压U₁’+和负母线对地电压U₁’-，并与步骤A中所记录下的正母线对地电压U₀+和负母线对地电压U₀-进行比较。当偏差大于事先设定的差值时，表明直流供电系统的接地状况发生了变化，检测步骤将重新回到步骤A；当偏差小于事先设定的差值时，表明直流供电系统的接地状况未发生变化，检测步骤将继续执行下去。

步骤D：闭合开关S4，将投切电阻R_j-并联在负母线和地之间，测量并记录负投切状态下正母线对地电压U₂+和负母线对地电压U₂-，然后读取并记录各个支路漏电流数据In₂。根据电阻分压原理可得方程式：

$\frac{(R3+R4)//R_b+//\mathrm{Rx}+}{(R5+R6)//R_b-//R_j-//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_2+}{U_2-}$

步骤E：断开开关S4，再次检测计算平衡状态时正母线对地电压U₂’+和负母线对地电压U₂’-，并与步骤A中所记录下的正母线对地电压U₀+和负母线对地电压U₀-进行比较。当偏差大于事先设定的差值时，表明直流供电系统的接地状况发生了变化，检测步骤将重新回到步骤A；当偏差小于事先设定的差值时，表明直流供电系统的接地状况未发生变化，检测步骤将继续执行下去。

步骤F：断开开关S1和开关S2，投切过程完成。

上述电阻中，R3+R4=R5+R6，R_b+=R_b-，R_j+=R_j-，为了简化计算公式，设定两个等效电阻R和R’。

R＝(R3+R4)//R_b+

＝(R5+R6)//R_b-

R’＝(R3+R4)//R_b+//R_j+

＝(R5+R6)//R_b-//R_j-

步骤B和步骤D得到的方程可简化为：

$\frac{R^{,}//\mathrm{Rx}+}{R//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_1+}{U_1-}$

$\frac{R//\mathrm{Rx}+}{R^{,}//\mathrm{Rx}-}=\frac{U_2+}{U_2-}$

根据上面的方程可得到正负母线的等效绝缘电阻的计算公式：

$\mathrm{Rx}+=\frac{\{(U_1+*U_2-)-(U_1-*U_2+)\}*R*R^{,}}{\{U_1-*(U_2++U_2-)*R^{,}\}-\{U_2-*(U_1++U_1-)*R\}}$

$\mathrm{Rx}-=\frac{\{(U_1-*U_2+)-(U_1+*U_2-)\}*R*R^{,}}{\{U_1+*(U_2-+U_2+)*R\}-\{U_2+*(U_1-+U_1+)*R^{,}\}}$

上述Rx+为正母线等效接地电阻，Rx-为负母线等效接地电阻。

计算支路绝缘电阻时，根据步骤A、步骤B和步骤D记录下的数据以及正负对地电压平衡时，检测处理器记录下各个支路漏电流传感器的“零点”漏电流值In₀，由欧姆定律可得以下方程式：

$\frac{U_1+}{\mathrm{Rn}+}-\frac{U_1-}{\mathrm{Rn}-}={\mathrm{In}}_1-{\mathrm{In}}_0$

$\frac{U_2+}{\mathrm{Rn}+}-\frac{U_2-}{\mathrm{Rn}-}={\mathrm{In}}_2-{\mathrm{In}}_0$

根据上面的方程可得到支路绝缘电阻的计算公式：

$\mathrm{Rn}+=\frac{(U_1-*U_2+)-(U_1+*U_2-)}{\{U_1-*({\mathrm{In}}_2-{\mathrm{In}}_0)\}-\{U_2-*({\mathrm{In}}_1-{\mathrm{In}}_0)\}}$

$\mathrm{Rn}-=\frac{(U_1-*U_2+)-(U_1+*U_2-)}{\{U_1+*({\mathrm{In}}_2-{\mathrm{In}}_0)\}-\{U_2+*({\mathrm{In}}_1-{\mathrm{In}}_0)\}}$

上述Rn+为第n支路上正接地电阻，Rn-为第n支路上负接地电阻。

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