CN1057840C - 绝缘状态测量方法、判断装置及 使用其分散型发电系统 - Google Patents
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Abstract
一种绝缘状态测量方法。一个连接于电气通路一端的太阳能电池组在转移开关工作时被设置成不接地状态，而接收来自操作电路的操作命令的测量开关向该电气通路暂时施加一个高电压。一个电流探测器探测流过连接线路的弱电流并向一个绝缘判断单元供应探测数据。该绝缘判断单元根据所施加电压的大小及电流电流探测器探测到的弱电流的大小来计算绝缘体电阻。如果探测到异常情况，则在显示单元上显示指示该异常情况的信息。
Description
本发明涉及一种测量电源绝缘状态的方法及一种用来判断绝缘状态的装置，更确切地说，本发明涉及以分散型发电系统，尤其是阳光发电系统为代表的并且具有在预定条件下变为非接地状态的电路的功率转换系统，而更具体地说，本发明涉及用于处在分散型电源的不使用状态的电气通路和电源的绝缘状态的一种测量方法和一种判断装置，以及一种使用该装置的分散式发电系统。
近年来，随着电力需求的增加，具有补充大型电厂的作用的系统连接分散式发电系统尤其得到极大的注意。然而，为了运行这样一种分散式发电系统，按照电气设备技术标准中的规定，必须始终严格地检查该系统。当发电系统独立使用时，最好时刻严格检查该系统。
为了促进分散式发电系统作为一种家用电器的推广应用，该系统必须稳定地供应电力并且必须保持安全而无需用户的特别照料。为此，需要具有这种功能的功率转换系统。
图12表示基于用来探测直流接地故障的功率转换系统的阳光发电系统的一个实例。
一个连接保护单元108作为在发生失效(接地故障)时使变流(invert-er)电路102不工作的一种装置插入用来连接作为一个直流电源的太阳能电池组101与构成作为工率转换系统的一个功率调节器109的变流电路102的一个电气通路103中。
作为用来探测直流接地故障的装置，两个具有相同电阻的分压电阻器104连接在电气通路103的两根电气线路之间，而一个电流探测器105插入这些电阻器的分压点延伸的一根地线中。一个接地故障电流判断电路106连接于该电流探测器105，并在收到来自该电流探测器105的输出时工作。一个变流控制电路107根据来自该接地故障电流判断电路106的输出而工作。借以监测至少在该电气通路103的一根线路上有没有接地故障。
然而，在阳光发电系统的上述方案中，只有在已经产生了接地故障电流之后才能探测到太阳能电池组101或电气通路103中的异常情况，就是说作为电源的太阳能电池组101的面板或其接线的荷电部分已经受到接地故障之害。此外，当一个电路在太阳能电池组101的正电平与负电平之间的一个中间电位处接地时，探测本身无能为力。因而，在常规的系统中无法预测接地故障的危险。
本发明用于解决现有技术的问题，并且其目的在于提供一种绝缘状态测量方法和能够监测一端连接着电源的一个电气通路的绝缘状态或处于电源不使用状态的电源本身的绝缘状态，并能防止意外失效的判断装置，以及使用该装置的一种分散式发电系统。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种绝缘状态测量方法，该方法包括：
电源短路步骤，使经由一个电气通路与功率转换装置连接的电源短路；
高电压施加步骤，在电源被短路后跨越该电气通路和接地点施加一个电压；以及
电流测量步骤，测量基于所施电压而流过的电流，
其中根据该电流来测量该电气通路和该电源的绝缘状态。还提供了一种绝缘状态判断器件，该器件包括：
用来使一端连接着电源的电气通路短路的短路装置；
用来跨越由短路装置形成并带有电气通路的闭合电路与接地点施加电压的电压施加装置；
用来探测在接地点流过的电流的电流探测装置；以及
用来根据来自电流探测装置的输出值测量导电状态的绝缘状态判断装置。还提供了一种功率转换系统，该系统包括：
一个一端连接着电源，并且在短路装置工作时使处于不接地状态的该电源短路的电气通路；
用来跨越该短路装置、电气通路和接地点施加电压的电压施加装置；
一个用来把由电压施加装置所施电压连接到该电气通路与接地点之间的一点的连接线路；
用来探测该连接线路的电流的电流探测装置；
用来在短路装置工作后操作电压施加装置的操作装置；以及
用来根据收到的来自电流探测装置的输出判断电气通路或电源的绝缘状态的绝缘判断装置。
因而，根据本发明的基本配置，在例如一个连接于电气通路的一端的分散式电源的电气通路设置成处于短路状态之后，一个高电压施加在该电气通路上。探测此时流过的电流，并根据所探测的电流的大小测量并判断该分散式电源及其接线的绝缘状态。如果判断结果表明情况异常，则显示指示该异常的信息，然后用户可以根据需要排除不良的绝缘部分，借以避免意外失效。注意，当使用例如测量开关的电压施加和测量每夜进行一次时足可避免意外失效。
图1是表示本发明的方案的最佳方块图；
图2是表示用连接电源作为电压发生单元的本发明的方案的最佳方块图；
图3是表示本发明的另一方案的方块图；
图4是表示本发明的另一方案的方块图；
图5是表示本发明的另一方案的方块图；
图6是表示本发明的另一方案的方块图；
图7是表示用于本发明的绝缘判断单元的工作的流程图；
图8是表示用于本发明的操作单元的工作的流程图；
图9是表示最好用于本发明的转换开关控制单元的工作的流程图；
图10是表示绝缘电阻的阈值设置例子的曲线图；
图11是说明绝缘电阻的标准值的表；以及
图12是表示用来与本发明对比的作为功率转换系统的阳光发电系统的方案的方块图。
下面对照附图描述本发明。
图1是表示采用本发明的一种最佳的系统连接分散式发电系统的方块图。
分散式电源1
一个分散式电源1可以包括诸如太阳能电池之类的直流电源或诸如风力发电机之类的交流电源，只要它能向负载供电就可以了。要不然，分散式电源可以包括能供应稳定电力的燃料电池或柴油发电机。
更具体地说，最好使用通过电气上串联并联一组太阳能电池块构成的太阳能电池组。
功率调节器2
功率调节器2是用来把输入电功率转换成按需要使用的电功率的装置。
当在分散式发电中使用太阳能电池时，能把直流电功率转换成家庭中一般使用的交流电功率并能把所转换的电功率连接到一个交流系统的装置是最好的。某些发电系统可能把一个输入直流电功率的电压转换成另一个电压，并能输出所转换的电压。
转换单元21
转换单元21是一个用来把输入电功率转换成另一种电功率的电路。当分散式电源1包括太阳能电池组时，一个用来进行直流/交流转换的电路就是例证。要不然，可以使用直流/直流转换电路。
此外，与所用的分散型电源一致，也可以使用一个交流/交流转换电路。
更具体地说，转换单元21是用一个GTO(闸门电路断开)半导体闸流管、一个IGBT(绝缘栅双极晶体管)、一个电力MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或诸如此类的东西作为动力器件构成的。
转换器控制单元22
转换器控制单元22控制转换单元21。更具体地说，一个作为转换器控制单元的转换器控制电路除了它的诸如连接于系统的功能之类的正常需要的功能之外，最好具有响应于来自绝缘判断单元253的指令使转换电路21停止工作的功能。
连接保护单元23
连接保护单元23在来自作为转换单元21的转换电路的电功率输出超过其中得到对系统的连接的电功率性能范围时，自动地使一个系统与分散式电源1互相脱开。
当连接保护单元23电气上脱开分散式电源1时，它可以安排在功率调节器2中转换单元21的系统侧，或者可以安排在分散式电源1与转换单元21之间。而且，连接保护单元23还可以用作一个安排在功率调节器2外侧的电力配电断路器单元，并利用安排在正常商用电力与负载之间的断路器。
转换开关24
转换开关24在正常工作状态与绝缘电阻测量状态之间从电气上转换一种工作状态。在绝缘电阻测量状态，作为转换单元的转换电路21从其输入端脱开，从而保护转换单元。
操作单元251
操作单元251输出一个操作命令信号以便开始测量绝缘电阻。操作单元251最好具有其中它检查转开会关24是否转换到绝缘电阻测量状态的电路配置，并且如果转换开关24未转换到绝缘电阻测量状态则不输出任何信号。
这一电路包括例如比较电路之类的电路。
测量开关252
测量开关252电气上连接分散式电源1和电压发生单元，它借助于转换开关24响应于来自操作单元251的操作命令信号形成一个闭合电路并对电气通路30施加一个高电压。
绝缘判断单元253
绝缘判断单元253判断分散式电源1和形成闭合电路的电气通路30的绝缘状态。
更具体地说，一个电流探测器测量在电气通路30与地之间流动的弱电流的大小，而绝缘判断单元253通过把所得到的测量结果与预先存储在例如一个ROM中的数值相比较来判断绝缘状态。
绝缘判断单元253可与操作单元251、电流探测器等构成一体。电压发生单元26
电压发生单元26对例如电气通路30施加一个高电压以便判断绝缘状态。该电压发生单元，作为一个电压发生电源，利用一个锰或锂电池作为一个原电池262，利用一个铅蓄电池、锂离子电池或类似东西作为一个第二电池，或者利用系统的电源。当来自电压发生电源的电压输出对于判断绝缘状态来说太小时，使用一个升压电路261把它控制成适当的电压值。
当利用诸如系统电源之类的交流电源作为电压发生电源时，电压发生单元26最好包括一个作为用来把一个交流电压转换成一个直流电压的电路的整流电路263。注意，所施加的电压可以是一个直流电压或脉冲电压。如果用来测量绝缘状态的装置有很高的精度，则不需要施加高电压(100至2000V)。
电压探测器271和272
电压探测器271和272测定不良绝缘部分或其中绝缘体电阻或绝缘电阻减小的部分的位置。
显示单元28
当探测到不良绝缘状态时，显示单元28显示一个指示此情况的信息，借以产生警报。
在某些情况下，显示单元28可能显示一个指示虽然可能未发生不良绝缘状态但绝缘体电阻减小的警报信息。
显示单元可以包括LED(发光二极管)或者可以包括液晶显示器或电子束显示器。
存储电路29
存储电路29在发生不良绝缘状态时存储绝缘体电阻或弱电流的电流值以便在预定的时期过后确定不良绝缘部分的位置。
更具体地说，存储电路29包括半导体存储器、磁性存储器件或类似东西。
电气通路30
电气通路30从太阳能电池组1向转换单元21供应电功率。
在绝缘状态测量方式中，电气通路30从转换单元21脱开，而一个高电压施加于电气通路30。
连接线路31
连接线路31用来向电气通路30施加一个高电压。
分压电阻器321
分压电阻器321探测一个输入直流电源的接地故障。
分压电阻器321包括两个具有相同电阻的电阻器。
电流探测器322
电流探测器322测量当输入直流电源引起接地故障时产生的接地故障电流。
下文第三实施例中将介绍，电流探测器332可以兼用作用来测量流过连接线路31的弱电流的电流探测器。
接地故障电流判断单元323
接地故障电流判断单元323检查来自电流探测器322的探测电平以便判断是否发生了接地故障。
第一实施例
图1表示运用了本发明的作为分散式发电系统的一种阳光发电系统。
下面对照图1描述该系统。
用作电源的太阳能电池组1经由电气通路30向构成作为功率转换单元的功率调节器2的转换单元21的转换电路输入直流电动率。在直流电功率转换成交流电功率后，该交流电功率经由输出端子2c和2d供应给配电线路。当电源输出直流电功率时，功率调节器2通常包括一个用来把直流电功率转换成交流电功率的变流电路(当电源输出交流电功率时使用一个交流/交流转换器)，一个作为控制用作转换单元21的交流电路的转换器控制单元22的变流器控制电路，以及一个用于系统连接的连接保护单元23。
此外，一个包括例如继电器、半导体继电器或类似东西的双路联动式转换开关24插入电气通路30用来连接太阳能电池组1与变流电路。在太阳能电池组1不工作的夜间或者当发电通过屏蔽入射于太阳能电池组的光而停止以便进行判断时，转换开关24使输入端子2a和2b短路，并使太阳能电磁组1从变流电路21脱开。当变流电路21停止工作时可把转换开关24控制成短路，而当变流电路21被其他装置起动时可以把其控制成连接于变流电路21。需要时转换开关24可以手动切换。
一个包括例如继电器、半导体继电器或类似东西的测量开关252插入电气通路30的一根线路中。在正常状态(即当太阳能电池组1使用时)下，把测量开关252控制成保持切断，而响应于一个来自操作单元251的操作命令把其控制成接通。测量开关252连接于高电压发生电源(电压发生单元)26。在本实施例中，电压发生单元26包括一个原电池262和一个提高从原电池262输出的电压并且带有一根地线的升压电路261。电压发生单元26在判断所需的时间内经由连接线路31连接于电气通路30。由于判断在转换开关24处于短路的条件下进行，所以在转换开关24短路之后操作单元251输出一个操作命令。
如果操作单元251包括一个定时电路，并在例如每夜12点时用大约5秒输出一个操作命令，则可以防止一天中进行几次绝缘判断，并且可以防止浪费原电池262。因而，这种配置是所希望的。当然，当转换开关24短路时可以手动按压测量开关252。
在本实施例中，升压电路261提高来自原电池262的电压。可以用蓄电型蓄电池、来自另一配电系统的电源、另一发电系统或类似东西代替原电池。
当测量开关252闭合时，电流探测器254探测流过连接线路31的弱电流，并向包括例如一个运算放大器、一个比较器和类似东西的绝缘判断单元253提供探测数据。绝缘判断单元253根据从电压发生单元26所施加的电压的大小及由电流探测器254探测到的弱电流的大小来计算绝缘体电阻。如果算出的绝缘体电阻小于标准值，则绝缘判断单元253向变流器控制电路22提供应指示这一情况的信息，而且还向显示单元28提供该信息以便显示相应的信息。(注意，绝缘体电阻的标准值是由日本电气设备技术标准第1条所规定的值，并且最好是确定的，如图11中所示)。
如果从电压发生单元26所施加的电压始终是恒定的，则绝缘判断单元253无需计算绝缘体电阻，而仅根据由电流探测器254探测到的弱电流的大小就可以判断绝缘状态。在这种情况下，由于该装置可以很容易通过电路设计来实现，所以可以用很低的成本实现无失效的简单装置结构。当绝缘体电阻小于标准值时，控制转换开关24不切换，以致变流器控制电路22在第二天早上当太阳能电池组1应该正常输出电功率时不起动变流电路21而起动一个失效方式。
图10表示当不良绝缘体电阻状态逐渐出现时一天之内绝缘体电阻的变化。在这种情况下，如果标准值设置成第一阈值(1)，则通过设置第二阈值(2)可以更可靠地防止意外失效。当最初装设该系统时，测量系统中的绝缘体电阻并作为初始值存储起来。由于绝缘体电阻依测量状态的不同而显著变化，故由计算确定一个误差范围，并且把超过针对所存储的初始绝缘体电阻的该误差范围的一条线确定为阈值(2)。
当测得的绝缘体电阻落入在阈值(1)与阈值(2)之间限定的范围之内时，把这样一种状态确定为警戒状态以便不起动失效方式。在此状态下，仅显示一个警报信息。因而，电池组1可以正常工作。
照这样，定期的(每夜)测量太阳能电池组1和所连接的电气通路30的绝缘体电阻，并且当探测到异常情况时，输入端子2a和2b被短路以停止产生电压，借以保护该装置和类似的东西。与此同时，显示单元28可以为用户之类显示一个警报信息，或者可以经由一根电话线路向设备管理人之类发出一条警报信息。尤其是当使用树脂封装的太阳能电池时，一个接地故障往往是逐渐进展的，而本发明对这样一种情况来说特别有效。
在本实施例中已经举出一种系统连接系统作为发电系统的例证。然而，本发明也可以用于非连接的独立系统。
注意，图7、8和9是表示用来操作太阳能电池组的绝缘判断单元、操作单元和转换开关的控制工作的流程图。
第二实施例
图2表示运用了本发明的阳光发电系统的另一实施例。
在第二实施例中，在电压发生单元26的配置中，由通过用整流电路263对系统侧的一个交流电压整流所得到的电压代替第一实施例中的原电池262。在第二实施例中，电压发生单元26始终可以作为高电压发生电源定常使用。本实施例的该配置不需要更换任何作为电压发生电源的电池。
在本实施例中，测量开关252安排在电压发生单元26中而不是布置在连接线路31上。用这种配置，可以实现本发明的目的。这也适用于第一实施例，并且测量开关252可以安排在连接线路31上的位置以外的一个位置，只要它能实现作为一个用来跨越电气通路30与接地点之间施加高电压的电压施加装置的功能。
其他工作与第一实施例中相同。
第三实施例
图3表示运用了本发明的阳光发电系统的另一实施例。
在本实施例中，由于转换开关24从双电路联动型变成三电路联动型，而测量开关252采用转换型开关，所以一个用来探测接地故障电流的电流探测器322也可以用作用来探测绝缘体电阻的探测器。
在例如其间太阳能电池组1不工作的夜间，转换开关24使输入端子2a和2b短路，以便使太阳能电池组1从作为转换单元的变流电路21脱开，并使它经由电流探测器322接地。
在正常状态下，测量开关252连接于接地侧，而当开关252收到来自操作单元251的操作命令时，把来自电压发生单元26的高电压施加于电气通路30。电压发生单元26连接一段为判断电气通路30所需要的时间。
测量时间最好是2至10秒，虽然它取决于探测器的精度和电源的配置。
电流探测器322探测这时产生的弱电流，并向绝缘判断单元253提供判断数据。绝缘判断单元253根据所施加的电压和探测到的弱电流来计算绝缘体电阻。如果算出的绝缘体电阻小于标准值，则单元253向转换器控制单元22提供指示这一情况的信息，并且还向显示单元28提供信息以便显示相应的信息。与第一实施例中一样，当绝缘体电阻小于标准值时，太阳能电池组1保持接地而不切换转换开关24，从而设定一种失效方式。
在正常状态下分压电阻器321、电流探测器322及接地故障电流判断单元323的工作按与对比实例中所述的分压电阻器104、电流探测器105及接地故障判断单元106的工作相同的方式来控制。
由于第三实施例可以把用于接地故障判断的电流探测器322兼用作第一和第二实施例中的电流探测器254，故可相应地降低成本。此外，可以实现与根据接地故障的出现而工作的接地故障电流判断单元323的协作，带来方便。再者，由于太阳能电池组1可以根据失效的出现而接地，与第一及第二实施例相比，本实施例可以改善安全性。在第一与第二实施例中的每个里，在夜间测量绝缘体电阻。然而，只要短路电路包括输入端子2a和2b而且双电路联动型转换开关24具有一个能经受住所连接的太阳能电池组1的短路电流的能力，可以在白天进行该测量。不过，在某些系统中，由于短路电流变成大到几十安培，即便短路电路具有能经受住该电流的能力，最好还是在夜间进行该测量。
第四实施例
图4表示根据本发明的阳光发电系统的另一实施例。
在本实施例中，作为将要加到第一至第三实施例中每个上的一个电路，安排一个用来确定不良绝缘部分的位置的电路。更具体地说，在来自转换开关24的转换器的电气通路中，在输入端子2a及2b与接地之间安排电压探测器271和272。电压探测器271和272探测该电气通路的线路上的电压，并向绝缘判断单元253提供探测到的电压。
用这种配置，可以根据由电压探测器271与272探测到的电压值之间的差异来估计太阳能电池组1中不良绝缘部分的位置。
例如，当构成分压电阻器321的两个电阻器的电阻为1MΩ，而太阳能电池组1由10个20—V太阳能电池块的串联电路构成时，如果输入端子2a侧以100KΩ的绝缘体电阻接地，则电压探测器271指示OV而另一电压探测器272指示182V。与此相反，当不良绝缘状态出现在输入端子2b侧时，电压探测器271指示182V，而电压探测器272指示OV。当100KΩ的不良绝缘状态出现在从底下数第三和第四太阳能电池块之间的电缆中时，电压探测器271指示127V而电压探测器272指示55V。更具体地说，通过观察两个电压探测器的电压值，可以估计出太阳能电池组1中绝缘体电阻减小处的位置。
因而，如果一天在夜间测量绝缘体电阻时探测到异常情况，则第二天在太阳能电池组的电压充分升高之后，在操作单元251自动或手动操作时暂时探测该电压，并可根据电压平衡在显示单元28上显示绝缘体电阻减小部分的位置。
另一方面，白天所测得的电压值可以存储在一个包括例如RAM的电路中，而当在夜间测量绝缘体电阻时探测到异常情况时，可向转换器控制单元22提供该信息，并可在显示单元28上显示绝缘体电阻减小部分的位置。
第五实施例
图5表示根据本发明的分散式发电系统的另一实施例。
在本实施例中，作为将要加到第一至第三实施例中每个上的一个电路，安排一个用来确定不良绝缘部分的位置的电路。在这种情况下，电压探测器271仅插在来自转换开关24的变换器的电气通路中，并向绝缘判断单元253提供探测到的电压。此外，绝缘判断单元253设有一个例如半导体存储器、磁存储器件或类似东西的存储电路29，而该存储电路29存储在夜间测得的绝缘体电阻。
用本实施例，当一天在夜间测量绝缘体电阻时探测到异常情况时，所测得的绝缘体电阻存储在存储电路29中，而第二天在太阳能电池组的电压充分升高之后，暂时探测该电压，并可根据探测到的电压和所存储的绝缘体电阻的大小来计算第四实施例中的电压平衡。根据该电压平衡，可在作为显示单元28的液晶显示器上显示绝缘体电阻减小部分的位置。
共他工作与第四实施例中相同。
用这种配置时，虽然电压探测器的数目可以减少成一个，但可以取得与第四实施例中相同的效果。
第六实施例
第六实施例列举一个使用了根据本发明的绝缘判断装置的独立运行式发电系统。
本实施例使用一个风力发电机代替第一实施例中的太阳能电池组。
此外，在转换单元中，相应地用一个交流一直流转换器代替直流一交流转换器。
一个用作从电源的角度看的一个负载的系统被一个诸如正常蓄电单元和/或一个照明系统之类的负载所代替。
代替用来显示绝缘状态之类的显示单元，用一个无线单元传送一个指示绝缘状态的信号，而在另一处显示绝缘状态。
在本实施例中，可以像第一实施例中那样判断绝缘状态。
如上所述，根据本发明的一种绝缘状态测量方法、一种绝缘状态判断器件和一种功率转换系统中所述的实施例，功率转换系统可以手动和/或自动测量并判断诸如输入侧的电气通路、发电机、太阳能电池组及类似东西的电气通路的绝缘状态而不需要用户任何特殊的照料。因此，可以防止由接地故障引起的意外失效，并且可以提供一种在保证用户安全方面十分可取的系统。结果，像阳光发电系统之类的清洁能源分散式发电系统可以作为家用电器而广泛使用，而这样一种系统可以贡献于全球规模上的环境改善。
根据本发明的另一个实施例，在功率转换系统的绝缘状态的判断中，根据高电压的大小和电流的大小来计算绝缘体电阻，并根据该绝缘体电阻的大小来判断电气通路或电源的绝缘状态。因而，除了根据电流来判断绝缘状态的实施例中的效果外，可以直接使用绝缘体电阻的标准值来方便绝缘状态的测量与判断。此外，系统设计被简化。
根据本发明的另一实施例，判断绝缘体电阻是否超过两个不同的阈值。除了根据绝缘体电阻来判断绝缘状态的实施例的效果外，可以逐级探测一个不良绝缘状态。这种探测在系统运行方面是很可取的。
根据本发明的另一实施例，由于该电气通路包括一个直流双线路电气通路，除了上述三个实施例的效果外，本实施例可用于一般直流一交流转换系统。
根据本发明的另一实施例，存储用上述绝缘状态测量方法测得的绝缘体电阻的大小。在该电源再次连接之后，测量在该电气通路的一根线路与该接地点之间的一个电压，并根据该测得的电压的大小和该所存储的绝缘体电阻的大小来估计不良绝缘部分的位置。因此，除了根据绝缘体电阻来判断绝缘状态的实施例中的效果外，可以估计不良绝缘部分在该电源中的位置。
根据本发明的另一实施例，可以在抑制作为电压施加装置的电源的消耗的同时测量绝缘状态。
根据本发明的另一实施例，可以用一个简单的系统判断该电气通路的绝缘状态。
根据本发明的另一实施例，本发明可用于一般直流一交流转换系统。
根据本发明的另一实施例，比较容易搞到的一个原电池或蓄电池，或者一个作为稳定电力供应源的商用电源可以用作电压施加装置的电源。
根据本发明的另一实施例，一个用于(带有一个一端连接着一个电源并且在短路装置工作时使处于不接地状态的该电源短路的电气通路的)功率转换系统的绝缘状态监测装置包括一个用来发生一个直流或脉冲形高电压发生电源、用来跨越该电气通路和一个接地点施加该直流或脉冲形高电压的电压施加装置、一个用来把由该电压施加装置所施加的高电压连接到该电气通路与该接地点之间的一点的连接线路，用来探测该连接线路的一个电流的电流探测装置，用来在该短路装置工作之后暂时操作该电压施加装置的操作装置，以及用来根据收到来自该电流探测装置的输出判断该电气通路或该电源的绝缘状态的绝缘判断装置。因此，该功率转换系统可以自动判断诸如输入侧的电气通路、发电机、太阳能电池板及类似东西的电气通路的绝缘状态而不需要用户任何特殊的照料。因此，可以防止由接地故障引起的意外失效，并且可以提供一种在由用户进行的使用管理方面十分可取的系统。结果，像阳光发电系统之类的清洁能源分散式发电系统可以作为家用电器而广泛使用，而这样一种系统可以贡献于全球规模上的环境改善。
根据本发明的另一实施例，由于该电气通路包括一个直流双线路电气通路，除了上一实施例的效果外，本实施例可用于一般直流一交流转换系统。
根据本发明的另一实施例，该直流双线路式电气通路一端作为一个电源连接着一个直流电源，而另一端经由一个变流器连接到一个配电系统。因此，除了上一实施例的效果外，本实施例可用于一般分散式发电系统。如果该交流电源包括一个太阳能电池，则本实施例可以用于已变得日益流行的阳光发电系统。此外，如果该太阳能电池包括一个挠性太阳能电池块，可使该发电系统更为流行。
根据本发明的另一实施例，由于该高电压发生电源包括一个用来提高该配电系统电压的升压电路，及一个用来对一个来自该升压电路的输出进行整流的整流电路，故可省掉麻烦的更换例如原电池的操作。
根据本发明的另一实施例，在该直流双线路电气通中，在一根电气通路线路与该接地点之间及在另一根电气通路线路与该接地点之间分别插入电压探测器，而该绝缘判断装置根据收到来自这些电压探测器的输出来一个不良绝缘部分的位置。除了该电气通路包括一个直流双线路电气通路的实施例的效果外，可以很容易地估计在长太阳能电池块中一个不良绝缘部分的位置或在一个复杂的电源器件中粗略的不良绝缘位置。
根据本发明的另一实施例，在该直流双线路电气通路中，在一根电气通路线路与该接地点之间插入一个电压探测器，安排了用来存储用绝缘状态判断方法算出的该绝缘体电阻的大小的装置，而该绝缘判断装置根据收到来自该电压探测器的该输出和所存储的该绝缘体电阻的大小来估计一个不良绝缘部分的位置。因此，除了该电气通路包括一个直流双线路电气通路的实施例的效果外，用一种简单的电路可以很容易地估计在长太阳能电池块中一个不良绝缘部分的位置或在一个复杂的电源器件中粗略的不良绝缘位置。
根据本发明的另一实施例，由于树脂的绝缘性能随着时间而变化，可以事先粗略地估计经过它之后出现不良绝缘状态的那段时期。
本实施例可以很方便地作为一个分散式发电系统或一个独立发电系统来应用。
Claims (21)
1.一种确定电源绝缘状态的方法，该方法包括下列步骤：
提供一个包括该电源和一个功率转换装置的电路，该功率转换装置用于将输入电力转换成不同的电力，所述功率转换装置和所述电源通过一条电气通路相连，
用所述电源和所述电气通路形成一个短路以及用所述功率转换装置及所述电气通路形成一个开路；
向所述短路施加一个高电压；
测量由该所施加的电压而产生的电流；以及
根据在所述电流测量步骤测得的电流来确定该电源的绝缘状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中根据在电压施加步骤施加的该电压值和在电流测量步骤所测得的该电流值来计算一个绝缘体电阻；并确定该电源的绝缘状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其中根据该绝缘体电阻是否超过两个不同的阈值来进行该测量。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括步骤：在存储该绝缘体电阻值、取消所述电源的短路并再次连到所述功率转换装置后，测量所述电气通路上的电压绝缘部分的电压，并根据该测得的电压值和该绝缘体电阻值来估计不良绝缘部件的位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中该电气通路包括一个直流双线电气通路。
6.根据权利要求1所述的方法，其中该电压施加时间在从2至5秒的范围之内。
7.一种用于判断电源绝缘状态的器件，该器件包括：
包括该电源和一个功率转换装置的电路装置，所述功率转换装置用于将输入电力转换成不同的电力输出，所述功率转换装置通过一条电气通路连接到所述电源，所述电路装置用于由所述电源和该电路中的所述电气通路形成短路以及用于由所述功率转换装置和所述电气通路形成一个开路；
一个电压施加装置，用于向所述短路施加一个电压；电流测量装置，用于测量由施加的电压所产生的电流；以及确定装置，用于根据所述电流测量装置测得的电流值确定所述电源的绝缘状态。
8.根据权利要求7所述的器件，其中该电气通路包括一个直流双线电气通路。
9.根据权利要求7所述的器件，其中所述电压施加装置至少包括一个原电池、一个蓄电池和一个商用供电系统中的一个作为电源。
10.一种功率产生系统，该系统包括：
一个包括一个直流电源和一个用于将输入直流电变成交流电输出的功率转换装置的装置，所述功率转换装置通过一个直流双向电气通路相连，用于由所述直流电源和所述直流双线电气通路形成一个短路以及用于由所述功率转换装置和所述直流双线电气通路形成一个开路；
一个电压施加装置，用于向所述短路施加一个电压；
一个电流测量装置，用于测量由所述施加的电压产生的电流；
判定装置，用于根据由所述电源测量装置测得的电流值来判断所述直流电源的绝缘状态；以及
一个监控装置，用于监控由所述判定装置作出的判断结果。
11.根据权利要求10所述的系统，其中该直流双线电气通路一端连接着一个作为电源的直流电源，而另一端经由转换装置连接到一个负载。
12.根据权利要求11所述的系统，其中在该直流双线式电气通路中，在一根电气通路线路与该接地点之间插入一个电压探测器，所述系统还包括用来存储用一种绝缘状态判断方法算出的一个绝缘体电阻值的存储装置，而所述绝缘判断装置根据收到来自所述电压探测器的一个输出及所存储的绝缘体电阻值来估计一个不良绝缘部分的位置。
13.根据权利要求11所述的系统，其中该负载包括一个配电系统。
14.根据权利要求11所述的系统，其中该负载包括一个蓄电装置。
15.根据权利要求11所述的系统，其中该直流电源包括一个太阳能电池。
16.根据权利要求15所述的系统，共中该太阳能电池包括一个挠性太阳能电池块。
17.根据权利要求15所述的系统，其中该太阳能电池包括一个树脂封装的太阳能电池块、
18.根据权利要求10所述的系统，还包括一个用来对所述电压施加装置产生的电压进行提升的装置。
19.根据权利要求10所述的系统，其中在该直流双线电气通路中，在一根电气通路线路与该接地点之间及在另一根电气通路线路与该接地点之间各插入电压探测器，而所述绝缘判断装置根据收到来自所述诸电压探测器的输出来估计一个不良绝缘部分的位置。
20.根据权利要求10所述的系统，其中所述监控装置包括一个显示器装置。
21.根据权利要求10所述的系统，其中所述监控装置包括一个显示器装置，用于根据所述判定装置的判定结果来显示一个告警信号。
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