CN106353646A - 一种基于高压直流供电系统的绝缘检测控制方法 - Google Patents

一种基于高压直流供电系统的绝缘检测控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种基于高压直流供电系统的绝缘检测控制方法，是在高压直流供电系统中的每一个分布式高压直流供电装置中部署绝缘检测控制装置，绝缘检测控制装置包括CPU、电压采集电路、绝缘检测电路，并与所在高压直流供电装置的供电母线连接；所有绝缘检测控制装置均连接于上位的绝缘检测控制系统。绝缘检测控制装置采用平衡电桥和不平衡电桥两种方法，对单个高压直流供电装置或者是整个高压直流供电系统的绝缘情况进行检测。当发现单线电压异常时，采用平衡电桥方法进行计算；当发现双线同时发生电压变动时，调用不平衡电桥方法进行计算；结果异常的发出警报，正常的继续进行检测。

Description

一种基于高压直流供电系统的绝缘检测控制方法
技术领域
本发明属于数据中心供电系统绝缘检测技术领域，特别涉及一种基于高压直流供电系统的绝缘检测控制方法。
背景技术
随着数据中心越来越多的采用分布式高压直流供电系统替换传统的交流UPS，针对高压直流供电系统的绝缘检测功能要求也越来越受到重视。目前的主流绝缘检测系统主要针对集中式高压直流供电系统，或者是通过独立绝缘检测模块对多个高压直流系统进行集中检测，在此类技术中，往往存在现场布线工作量很大、施工复杂、极易受到干扰、可靠性难以保证、故障点定位不准等问题。
为了解决上述问题，基于第201320861126.9号专利(一种网络化的分布式高压直流供电系统)和第201320861108.0号专利(一种分布式高压直流供电装置)所公开的分布式高压直流供电技术，将绝缘检测电路直接融入到高压直流供电系统的内置监控模块中，即在高压直流供电系统设备的交直流检测控制模块中嵌入绝缘检测控制模块，同时采用嵌入式软件配合上位管理控制系统的组合控制方法，对高压直流供电系统进行绝缘检测，从而解决了该类设备绝缘检测布线施工复杂、可靠性较差、故障点定位不准等使用问题。
发明内容
本发明为一种基于高压直流供电系统的绝缘检测控制方法，其特征在于，在高压直流供电系统中的每一个分布式高压直流供电装置中部署绝缘检测控制装置，所述绝缘检测控制装置，包括CPU、电压采集电路、绝缘检测电路，并与所在高压直流供电装置的供电母线连接；所有绝缘检测控制装置均连接于上位的绝缘检测控制系统。
当单个高压直流供电装置独立工作时或者由上位的绝缘检测控制系统启动，所属绝缘检测控制装置按照如下步骤进行绝缘检测：
第一步，绝缘检测控制装置开启检测功能，实时监测正负供电母线电压；
第二步，当正负供电母线中的一个电压变动，即单端接地，采用平衡电桥方法进行电阻计算：
如果正母线接地，则建立公式V1/R＝V2/(1/R+1/Rx)，其中V1，V2，R都为已知量可算出Rx电阻值；
如果负母线接地，则建立公式V1/R＝V2/(1/R+1/Ry)，可算的Ry电阻值；
将两个电阻值与事先预设的绝缘阈值做比较，如果Rx，Ry有一个低于或等于该值则发出绝缘警报；
第三步，当正负供电母线同时发生电压变动，将此检测数据和前一次检测正常结果进行对比判断，如两次检测值有一定比例的偏差则判定系统存在异常，并调用不平衡电桥方法进行电阻计算：
闭合K1，断开K2测得正负母线对地电压为V3，V4，建立公式V3/(1/R+1/Rx)＝V4/Ry(1)；
断开K1，闭合K2测得正负母线对地电压为V5，V6，建立公式V5/Rx＝V6/(1/R+1/Ry)(2)；
公式1，2联立可算的Rx，Ry电阻值，如果Rx，Ry有一个低于或等于该值则发出绝缘警报。
步骤三所述偏差判定标准可以是固定值、固定比例、动态值或动态比例，根据供电系统的实际运行情况可以手工或动态调整。
所述绝缘检测控制装置，包含平衡电桥和不平衡电桥两种工作电路结构，并且可以在两种电路之间切换。
前述绝缘检测方法，对于集中式高压直流供电系统同样适用。
进一步，多个高压直流供电装置并网组成直流电网供电时，上位的绝缘检测控制系统挑选出其中一台高压直流供电装置的绝缘检测控制装置启动，按照前述权利要求1所述步骤进行绝缘检测，停止其他并网的高压直流供电装置中的绝缘检测控制装置；当此工作中的绝缘检测控制装置发出绝缘故障信号后，上位的绝缘检测控制系统，停止当前工作的绝缘检测控制装置，更换另一个高压直流供电装置中的绝缘检测控制装置进行绝缘检测；并按此操作，将每一个高压直流供电装置中的绝缘检测控制装置逐一启动进行绝缘检测，从而判断故障位置。
更进一步，多个高压直流供电装置并网组成直流电网供电时，上位的绝缘检测控制系统挑选出其中一台高压直流供电装置的绝缘检测控制装置按照前述权利要求1所述步骤进行绝缘检测；当发现存在绝缘故障时，高压直流供电系统选择某台分布式高压直流供电装置切换到独立工作模式，同时上位的绝缘检测控制系统启动该高压直流供电装置中的绝缘检测控制装置进行绝缘检测；如果发现没有绝缘故障，停止绝缘检测控制装置工作，并将此台分布式高压直流供电装置切换回并网工作模式；进一步将另一台分布式高压直流供电装置切换到独立工作模式，并启动绝缘检测控制装置进行绝缘检测；如此依次对每一台高压直流供电装置进行绝缘检测，直到最终找到发生故障的设备。
附图说明
图1绝缘检测控制装置连接示意图
图2绝缘检测控制装置工作原理图
图3多个高压直流供电装置独立工作时绝缘检测控制装置连接示意图
图4多个高压直流供电装置并网工作时绝缘检测控制装置连接示意图
图5绝缘检测步骤流程图
具体实施方式
图1-5展示了本发明所述的基于高压直流供电系统的绝缘检测控制方法的典型实施例。图1所示绝缘检测控制装置，包括CPU、电压采集电路、绝缘检测电路，并与所在高压直流供电装置的供电母线连接；所有绝缘检测控制装置均连接于上位的绝缘检测控制系统。图2所示绝缘检测控制装置，包含平衡电桥和不平衡电桥两种工作电路结构，当K1、K2同时闭合时即为平衡电桥电路，当K1闭合、K2断开，或者K1断开、K2闭合时即为不平衡电桥电路，两种电路之间可以切换。
图5所示，绝缘检测控制装置按照如下步骤进行绝缘检测：
第一步，绝缘检测控制装置开启检测功能，实时监测正负供电母线电压。
第二步，当正负供电母线中的一个电压变动，即单端接地，采用平衡电桥方法进行电阻计算；将两个电阻值与事先预设的绝缘阈值做比较，如果Rx，Ry有一个低于或等于该值则发出绝缘警报；正常的继续进行实时监测。
第三步，当正负供电母线同时发生电压变动，将此检测数据和前一次检测正常结果进行对比判断，如两次检测值有一定比例的偏差则判定系统存在异常，并调用不平衡电桥方法进行电阻计算，如果Rx，Ry有一个低于或等于该值则发出绝缘警报，正常的继续进行实时监测。
图3所示，为集中式高压直流供电系统设备或所有分布式高压直流供电装置设备均为独立运行状态，根据本控制方法，每台设备上的绝缘检测模块受到上位绝缘检测控制系统管理，实时对每一台设备内部供电母线进行绝缘检测。因为每一台分布式高压直流供电装置设备内部各个模块之间电路互连，即供电输出至负载及电池都是相互连接，在任何一个位置进行采样，所获取的绝缘检测数据均为母线数据，所以图中绝缘检测采样点挂接在负载连线上既为连接至内部供电母线。
图4所示，为部分分布式高压直流供电装置设备为并网运行状态，三台设备经直流微电网母线连成一个小型微电网，根据本控制方法，此时参与并网的各个设备中只有一台设备的绝缘检测模块处于工作状态，负责检测所有组网供电设备母线是否存在绝缘下降情况，其他均为断开。当发现存在绝缘检测值下降时，根据结果，依次对各个设备的绝缘检测模块连通或断开进行检测，最终找到故障点。另外，没有参与组网供电的分布式直流供电系统设备仍然保持实时自主检测本机供电母线的绝缘情况。并网供电的分布式高压直流供电装置设备内、外部供电线路均互联互通，所以在其中一台分布式直流供电系统设备的绝缘检测模块进行检测，即可获得所有组网供电设备的供电母线数据。

Claims (4)

1.一种基于高压直流供电系统的绝缘检测控制方法，其特征在于，在高压直流供电系统中的每一个分布式高压直流供电装置中部署绝缘检测控制装置，所述绝缘检测控制装置，包括CPU、电压采集电路、绝缘检测电路，并与所在高压直流供电装置的供电母线连接；所有绝缘检测控制装置均连接于上位的绝缘检测控制系统；
当单个高压直流供电装置独立工作时或者由上位的绝缘检测控制系统启动，所属绝缘检测控制装置按照如下步骤进行绝缘检测：
第一步，绝缘检测控制装置开启检测功能，实时监测正负供电母线电压；
第二步，当正负供电母线中的一个电压变动，即单端接地，采用平衡电桥方法进行电阻计算：
如果正母线接地，则建立公式V1/R＝V2/(1/R+1/Rx)，其中V1，V2，R都为已知量，可算出Rx电阻值；
如果负母线接地，则建立公式V1/R＝V2/(1/R+1/Ry)，可算的Ry电阻值；
将两个电阻值与事先预设的绝缘阈值做比较，如果Rx，Ry有一个低于或等于该值则发出绝缘警报；
第三步，当正负供电母线同时发生电压变动，即将此检测数据和前一次检测正常结果进行对比判断，如两次检测值有一定比例的偏差则判定系统存在异常，并调用不平衡电桥方法进行电阻计算：
闭合K1，断开K2测得正负母线对地电压为V3，V4，建立公式V3/(1/R+1/Rx)＝V4/Ry(1)；
断开K1，闭合K2测得正负母线对地电压为V5，V6，建立公式V5/Rx＝V6/(1/R+1/Ry)(2)；
公式1，2联立可算的Rx，Ry电阻值，如果Rx，Ry有一个低于或等于事先预设的绝缘阈值则发出绝缘警报。
2.根据权利要求1所述一种基于高压直流供电系统的绝缘检测控制方法，其特征在于绝缘检测控制装置，包含平衡电桥和不平衡电桥两种工作电路结构，并且可以在两种电路之间切换。
3.根据权利要求2所述一种基于高压直流供电系统的绝缘检测控制方法，其特征在于，多个高压直流供电装置并网组成直流电网供电时，上位的绝缘检测控制系统挑选出其中一台高压直流供电装置的绝缘检测控制装置启动，按照前述权利要求1所述步骤进行绝缘检测，停止其他并网的高压直流供电装置中的绝缘检测控制装置；当此工作中的绝缘检测控制装置发出绝缘故障信号后，上位的绝缘检测控制系统，停止当前工作的绝缘检测控制装置，更换另一个高压直流供电装置中的绝缘检测控制装置进行绝缘检测；并按此操作，将每一个高压直流供电装置中的绝缘检测控制装置逐一启动进行绝缘检测，从而判断故障位置。
4.根据权利要求2所述一种基于高压直流供电系统的绝缘检测控制方法，其特征在于，多个高压直流供电装置并网组成直流电网供电时，上位的绝缘检测控制系统挑选出其中一台高压直流供电装置的绝缘检测控制装置按照前述权利要求1所述步骤进行绝缘检测；当发现存在绝缘故障时，高压直流供电系统选择某台分布式高压直流供电装置切换到独立工作模式，同时上位的绝缘检测控制系统启动该高压直流供电装置中的绝缘检测控制装置进行绝缘检测；如果发现没有绝缘故障，停止绝缘检测控制装置工作，并将此台分布式高压直流供电装置切换回并网工作模式；进一步将另一台分布式高压直流供电装置切换到独立工作模式，并启动绝缘检测控制装置进行绝缘检测；如此依次对每一台高压直流供电装置进行绝缘检测，直到最终找到发生故障的设备。
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