CN106353695A - 一种直流电源对地绝缘故障检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流电源对地绝缘故障检测装置及方法，该装置包括：正极电压检测单元、负极电压检测单元及判断单元；所述正极电压检测单元，用于检测所述直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压；所述负极电压检测单元，用于检测所述直流电源的负极对地绝缘电阻两端的第二电压；所述判断单元，用于根据所述正极电压检测单元检测到的所述第一电压及所述负极电压检测单元检测到的所述第二电压，判断所述直流电源是否发生对地绝缘故障。本方案能够实现直流电源对地绝缘故障的预测。

Description

一种直流电源对地绝缘故障检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电子工程技术领域，特别涉及一种直流电源对地绝缘故障检测装置及方法。

背景技术

随着计算机技术和互联网技术的不断发展与进步，服务器作为一种具有高可靠性、高性能的计算机，被广泛应用于各个行业。为了保证服务器的可靠性，服务器一般都配备有不间断电源，当服务器的常用供电系统出现故障无法正常供电时，由不间断电源对服务器进行供电，保证服务器能够不间断地运行或提供对数据进行存储的时间。

不间断电源内设置有直流电源，当服务器的常用供电系统出现故障无法正常供电时，由逆变电路将直流电源中存储的直流电转变为交流电，以供服务器继续运行。

不间断电源内直流电源正常情况下是对地绝缘的，但是由于线路老化、电池漏液等原因会导致直流电源对地绝缘效果下降，出现电器短路事故，造成严重的后果。但是目前还没有对直流电源对地绝缘故障进行预先检测的有效方法，因而无法实现直流电源对地绝缘故障的预测，仅能够在事故发生后进行事故分析。

发明内容

本发明实施例提供了一种直流电源对地绝缘故障检测装置及方法，能够实现直流电源对地绝缘故障的预测。

本发明实施例提供了一种直流电源对地绝缘故障检测装置，包括：正极电压检测单元、负极电压检测单元及判断单元；

所述正极电压检测单元，用于检测所述直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压；

所述负极电压检测单元，用于检测所述直流电源的负极对地绝缘电阻两端的第二电压；

所述判断单元，用于根据所述正极电压检测单元检测到的所述第一电压及所述负极电压检测单元检测到的所述第二电压，判断所述直流电源是否发生对地绝缘故障。

优选地，

所述正极电压检测单元包括：第一电阻、第三电阻、第一开关及第一电压检测子单元；

所述负极电压检测单元包括：第二电阻、第四电阻、第二开关及第二电压检测子单元；

所述第一电阻的一端与所述直流电源的正极相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连并接地，所述第二电阻的另一端与所述直流电源的负极相连，其中所述第一电阻与所述第二电阻的阻值相等；

所述第一开关的一端与所述直流电源的正极相连，所述第一开关的另一端与所述第三电阻的一端相连；所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端相连并接地；所述第四电阻的另一端与所述第二开关的一端相连，所述第二开关的另一端与所述直流电源的负极相连；

所述正极对地绝缘电阻的一端与所述直流电源的正极相连，另一端接地；所述负极对地绝缘电阻的一端与所述直流电源的负极相连，另一端接地；

所述第一电压检测子单元的两端分别与所述第一电阻的两端相连，所述第二电压检测子单元的两端分别与所述第二电阻的两端相连。

优选地，

在所述第一开关与所述第二开关均处于断开状态时，

所述第一电压检测子单元，用于检测所述第一电阻两端的电压，并将检测到的电压作为所述第一电压；

所述第二电压检测子单元，用于检测所述第二电阻两端的电压，并将检测到的电压作为是第二电压；

所述判断单元，用于计算所述第一电压与所述第二电压之差的绝对值，并判断计算出的所述绝对值是否大于预设的标准值，如果是，判定所述直流电源发生对地绝缘故障。

优选地，

当所述判断单元的判断结果为否时，

所述第一电压检测子单元，进一步用于检测所述第一开关闭合且所述第二开关断开时所述第一电阻两端的第三电压，以及检测所述第一开关断开且所述第二开关闭合时所述第一电阻两端的第五电压；

所述第二电压检测子单元，进一步用于检测所述第一开关闭合且所述第二开关断开时所述第二电阻两端的第四电压，以及检测所述第一开关断开且所述第二开关闭合时所述第二电阻两端的第六电压；

所述判断单元，进一步用于根据所述第三电压、所述第四电压、所述第五电压及所述第六电压，通过如下公式一及公式二计算所述正极对地绝缘电阻及所述负极对地绝缘电阻；并判断所述正极对地绝缘电阻及所述负极对地绝缘电阻中是否存在至少一个的阻值小于预设的标准阻值，如果是，判定所述直流电源发生对地绝缘故障；

所述公式一包括：

$\frac{U_3}{R_1}+\frac{U_3}{R_3}+\frac{U_3}{R_5}=\frac{U_4}{R_2}+\frac{U_4}{R_6}$

所述公式二包括：

$\frac{U_5}{R_1}+\frac{U_5}{R_5}=\frac{U_6}{R_2}+\frac{U_6}{R_4}+\frac{U_6}{R_6}$

其中，所述R₁为所述第一电阻的阻值，所述R₂为所述第二电阻的阻值，所述R₃为所述第三电阻的阻值，所述R₄为所述第四电阻的阻值，所述R₅为所述正极对地绝缘电阻的阻值，所述R₆为所述负极对地绝缘电阻的阻值，所述U₃为所述第三电压，所述U₄为所述第四电压，所述U₅为所述第五电压，所述U₆为所述第六电压。

优选地，

所述判断单元，进一步用于在判定所述直流电源发生对地绝缘故障后，根据所述正极对地绝缘电阻的阻值与所述标准阻值的差值，确定所述直流电源的正极发生对地绝缘故障的程度；以及根据所述负极对地绝缘电阻的阻值与所述标准阻值的差值，确定所述直流电源的负极发生对地绝缘故障的程度。

优选地，

所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻的阻值大于预设的最小阻值。

本发明实施例还提供了一种利用上述实施例提供的任意一种直流电源对地绝缘故障检测装置，对直流电源对地绝缘故障进行检测的方法，包括：

检测所述直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压；

检测所述直流电源的负极对地绝缘电阻两端的第二电压；

根据所述第一电压及所述第二电压，判断所述直流电源是否发生对地绝缘故障。

优选地，

当所述第一开关与所述第二开关均处于断开状态时，

所述检测所述直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压，包括：检测所述第一电阻两端的电压，并将检测到的电压作为所述第一电压；

所述检测所述直流电源的负极对地绝缘电阻两端的第二电压，包括：检测所述第二电阻两端的电压，并将检测到的电压作为是第二电压；

所述根据所述第一电压及所述第二电压判断所述直流电源是否发生对地绝缘故障，包括：计算所述第一电压与所述第二电压之差的绝对值，判断计算出的所述绝对值是否大于预设的标准值，如果是，判定所述直流电源发生对地绝缘故障。

优选地，

在所述判断计算出的所述绝对值是否大于预设的标准值之后，如果判断结果为否，进一步包括：

检测所述第一开关闭合且所述第二开关断开时所述第一电阻两端的第三电压，以及检测所述第一开关断开且所述第二开关闭合时所述第一电阻两端的第五电压；

检测所述第一开关闭合且所述第二开关断开时所述第二电阻两端的第四电压，以及检测所述第一开关断开且所述第二开关闭合时所述第二电阻两端的第六电压；

根据所述第三电压、所述第四电压、所述第五电压及所述第六电压，通过如下公式一及公式二计算所述正极对地绝缘电阻及所述负极对地绝缘电阻；并判断所述正极对地绝缘电阻及所述负极对地绝缘电阻中是否存在至少一个的阻值小于预设的标准阻值，如果是，判定所述直流电源发生对地绝缘故障；

所述公式一包括：

$\frac{U_3}{R_1}+\frac{U_3}{R_3}+\frac{U_3}{R_5}=\frac{U_4}{R_2}+\frac{U_4}{R_6}$

所述公式二包括：

$\frac{U_5}{R_1}+\frac{U_5}{R_5}=\frac{U_6}{R_2}+\frac{U_6}{R_4}+\frac{U_6}{R_6}$

其中，所述R₁为所述第一电阻的阻值，所述R₂为所述第二电阻的阻值，所述R₃为所述第三电阻的阻值，所述R₄为所述第四电阻的阻值，所述R₅为所述正极对地绝缘电阻的阻值，所述R₆为所述负极对地绝缘电阻的阻值，所述U₃为所述第三电压，所述U₄为所述第四电压，所述U₅为所述第五电压，所述U₆为所述第六电压。

优选地，

在所述判定所述直流电源发生对地绝缘故障之后，进一步包括：

根据所述正极对地绝缘电阻的阻值与所述标准阻值的差值，确定所述直流电源的正极发生对地绝缘故障的程度；

根据所述负极对地绝缘电阻的阻值与所述标准阻值的差值，确定所述直流电源的负极发生对地绝缘故障的程度。

本发明实施例提供了一种直流电源对地绝缘故障检测装置及方法，正极电压检测单元检测直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压，负极电压检测单元检测直流单元的负极对地绝缘电阻两端的第二电压，当直流电源出现对地绝缘故障时，正极对地绝缘电阻及负极对地绝缘电阻中至少一个电阻的阻值会减小，第一电压及第二电压会发生相应的变化，从而根据第一电压及第二电压能够判断直流电源是否发生对地绝缘故障，实现直流电源对地绝缘故障的预测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的一种直流电源对地绝缘故障检测装置的示意图；

图2是本发明另一个实施例提供的一种直流电源对地绝缘故障检测装置的示意图；

图3是本发明一个实施例提供的一种直流电源对地绝缘故障检测方法流程图；

图4是本发明另一个实施例提供的一种直流电源对地绝缘故障检测方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种直流电源对地绝缘故障检测装置，包括：正极电压检测单元101、负极电压检测单元102及判断单元103；

所述正极电压检测单元101，用于检测所述直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压；

所述负极电压检测单元102，用于检测所述直流电源的负极对地绝缘电阻两端的第二电压；

所述判断单元103，用于根据所述正极电压检测单元101检测到的所述第一电压及所述负极电压检测单元102检测到的所述第二电压，判断所述直流电源是否发生对地绝缘故障。

本发明实施例提供了一种直流电源对地绝缘故障检测装置，正极电压检测单元检测直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压，负极电压检测单元检测直流单元的负极对地绝缘电阻两端的第二电压，当直流电源出现对地绝缘故障时，正极对地绝缘电阻及负极对地绝缘电阻中至少一个电阻的阻值会减小，第一电压及第二电压会发生相应的变化，从而根据第一电压及第二电压能够判断直流电源是否发生对地绝缘故障，实现直流电源对地绝缘故障的预测。

在本发明一个实施例中，如图2所示，正极电压检测单元101包括第一电阻R1、第三电阻R3、第一开关K1及第一电压检测子单元V1，负极电压检测单元102包括第二电阻R2、第四电阻R4、第二开关K2及第二电压检测子单元V2；

其中，第一电阻R1的一端与直流电源E的正极相连，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连并接地，第二电阻R2的另一端与直流电源E的负极相连，其中第一电阻R1与第二电阻R2的阻值相等；

第一开关K1的一端与直流电源E的正极相连，第一开关K1的另一端与第三电阻R3的一端相连；第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端相连并接地；第四电阻R4的另一端与第二开关K2的一端相连，第二开关K2的另一端与直流电源E的负极相连；

正极对地绝缘电阻R5的一端与直流电源E的正极相连，另一端接地；负极对地绝缘电阻R6的一端与直流电源E的负极相连，另一端接地；

第一电压检测子单元V1的两端分别与第一电阻R1的两端相连，第二电压检测子单元V2的两端分别与第二电阻R2的两端相连。

具体地，

正极对地绝缘电阻R5代表了直流电源E的正极相对于大地的绝缘电阻，负极对地绝缘电阻R6代表了直流电源E的负极相对于大地的绝缘电阻，绝缘电阻包括连接线路绝缘皮的阻抗以及空气等其他介质的阻抗，在正常情况下正极对地绝缘电阻R5及负极对地绝缘电阻R6的阻值均趋近于无限大的。

在本发明一个实施例中，如图2所示，当第一开关K1与第二开关K2均处于断开状态时，第一电压检测子单元V1用于检测第一电阻R1两端的电压，将检测出的电压作为第一电压；第二电压检测子单元V2用于检测第二电阻R2两端的电压，将检测出的电压作为第二电压；判断单元用于计算第一电压与第二电压之差的绝对值，并判断计算出的绝对值是否大于预设的标准值，如果是，判定直流电源E发生对地绝缘故障。

具体地，

当第一开关K1与第二开关K2均处于断开状态时，第一电阻R1与正极对地绝缘电阻R5并联，第二电阻R2与负极对地绝缘电阻R6并联；所以第一电压检测子单元V1所检测出的第一电压等于正极对地绝缘电阻R5两端的电压，第二电压检测子单元V2所检测出的第二电压等于负极对地绝缘电阻R6两端的电压。

在直流电源E没有发生对地绝缘故障时，正极对地绝缘电阻R5及负极对地绝缘电阻R6的阻值均趋近于无限大，正极对地绝缘电阻R5及负极对地绝缘电阻R6相当于断路，而第一电阻R1与第二电阻R2的阻值相等，所以第一电压与第二电压的差值趋近于零。

在直流电源E的正极或负极发生对地绝缘故障时，正极对地绝缘电阻R5及负极对地绝缘电阻R6中一个的阻值不再为无限大，比如直流电源E的正极发生对地绝缘故障时，正极对地绝缘电阻R5的阻值不再为无限大，而负极对地绝缘电阻R6的阻值仍为无限大，此时负极对地绝缘电阻R6相当于断路，而正极对地绝缘电阻R5与第一电阻R1并联；正极对地绝缘电阻R5与第一电阻R1并联后，第一电阻R1两端的电压(第一电压)降低，第二电阻R2两端的电压(第二电压)升高，导致第一电压与第二电压之差的绝对值增大。

在本发明一个实施例中，如图2所示，当第一开关K1与第二开关K2均处于断开状态，判断第一电压与第二电压之差的绝对值没有超过预设的标准值后，进一步包括：

第一电压检测子单元V1用于检测第一开关K1闭合且第二开关K2断开时第一电阻R1两端的第三电压U₃，以及检测第一开关K1断开且第二开关K2闭合时第一电阻R1两端的第五电压U₅；

第二电压检测子单元V2用于检测第一开关K1闭合且第二开关K2断开时第二电阻R2两端的第四电压U₄，以及检测第一开关K1断开且第二开关K2闭合时第二电阻R2两端的第六电压U₆；

判断单元用于根据第三电压U₃、第四电压U₄、第五电压U₅及第六电压U₆，通过如下公式一及公式二计算正极对地绝缘电阻R5及负极对地绝缘电阻R6；并判断正极对地绝缘电阻R5及负极对地绝缘电阻R6中是否存在至少一个的阻值小于预设的标准阻值，如果是，判定直流电源E发生对地绝缘故障；

所述公式一包括：

$\frac{U_3}{R_1}+\frac{U_3}{R_3}+\frac{U_3}{R_5}=\frac{U_4}{R_2}+\frac{U_4}{R_6}$

所述公式二包括：

$\frac{U_5}{R_1}+\frac{U_5}{R_5}=\frac{U_6}{R_2}+\frac{U_6}{R_4}+\frac{U_6}{R_6}$

其中，R₁为第一电阻R1的阻值，R₂为第二电阻R2的阻值，R₃为第三电阻R3的阻值，R₄为第四电阻R4的阻值，R₅为正极对地绝缘电阻R5的阻值，R₆为负极对地绝缘电阻R6的阻值，U₃为第三电压，U₄为第四电压，U₅为第五电压，U₆为第六电压。

具体地，

如果直流电源E的正极及负极均发生地对地绝缘故障，且正极对地绝缘电阻R5与负极对地绝缘电阻R6的阻值相差较小时，在第一开关K1和第二开关K2均处于断开状态下所测得的第一电压与第二电压的差值很小，这样无法确定直流电源E是否发生了对地绝缘故障，需要进行进一步的判断。

依次将第一开关K1和第二开关K2闭合，第一电压检测子单元V1和第二电压检测子单元V2分别检测第一开关K1闭合且第二开关K2断开状态下第一电阻R1两端的电压U₃及第二电阻R2两端的电压U₄，并检测第一开关K1断开且第二开关K2闭合状态下第一电阻R1两端的电压U₅及第二电阻R2两端的电压U₆；

判断单元根据第一电压检测子单元V1和第二电压检测子单元V2检测出的各个电压，并结合各个电阻的阻值，通过如下的方程组计算出正极对地绝缘电阻R5与负极对地绝缘电阻R6，上述方程组如下：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{U_3}{R_1}+\frac{U_3}{R_3}+\frac{U_3}{R_5}=\frac{U_4}{R_2}+\frac{U_4}{R_6}\\ \frac{U_5}{R_1}+\frac{U_5}{R_5}=\frac{U_6}{R_2}+\frac{U_6}{R_4}+\frac{U_6}{R_6}\end{array}\right.$

其中，R₁为第一电阻R1的阻值，R₂为第二电阻R2的阻值，R₃为第三电阻R3的阻值，R₄为第四电阻R4的阻值，R₅为正极对地绝缘电阻R5的阻值，R₆为负极对地绝缘电阻R6的阻值，U₃为第三电压，U₄为第四电压，U₅为第五电压，U₆为第六电压。

如果直流电源E的正极与负极均发生对地绝缘故障，通过一次闭合第一开关K1和第二开关K2，分别改变与正极对地绝缘电阻R5相并联的总阻值以及与负极对地绝缘电阻R6相并联的总阻值，使图2所示的电路处于不同的两个状态，在两个状态下分别检测第一电阻R1及第二电阻R2两端的电压，结合各个电阻的阻值，通过上述的方程组可以计算出正极对地绝缘电阻R5的阻值和负极对地绝缘电阻R6的阻值；将正极对地绝缘电阻R5的阻值和负极对地绝缘电阻R6的阻值与标准阻值进行比较，如果对地绝缘电阻R5的阻值和负极对地绝缘电阻R6的阻值小于标准阻值，则判断直流电源E发生了对地绝缘故障。

这样，通过分别对第一开关K1和第二开关K2的闭合，可以检测出直流电源E正极与负极同时发生对地绝缘故障的情况，提高了对直流电源对地绝缘故障进行检测的准确性及全面性。

在本发明一个实施例中在，判断直流单元发生对地绝缘故障后，进一步可以将检测出的正极对地绝缘电阻R5及负极对地绝缘电阻R6的阻值分别与标准阻值进行比较；根据正极对地绝缘电阻R5阻值与标准阻值的差值，可以确定直流电源E正极发生对地绝缘故障的程度；根据负极对地绝缘电阻R6阻值与标准阻值的差值，可以确定直流电源E负极发生对地绝缘故障的程度。这样，不仅可以实现对直流电源对地绝缘故障的定性检测，还能够实现对直流电源对地绝缘故障的定量检测，确定发生对地绝缘故障的程度及部位，进一步提高该直流电源对地绝缘检测装置的适用性。

在本发明一个实施例中，第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻的阻值大于预设的最小阻值，比如预设的最小阻值为100KΩ。第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻均选用较大阻值的电阻，一方面，如图2所示，选用较大的第一电阻R1和第二电阻R2，可以降低直流电源E正极与负极之间发生短路的风险，提高该直流电源对地绝缘故障检测装置的安全性；另一方面，由于直流电源的正极对地绝缘地址及负极对地绝缘电阻的阻值均比较大，选用较大阻值的电阻与其相并联，可以使并联后总阻值不至于过小，提高对直流电源对地绝缘故障进行检测的准确性。

需要说明的是，本发明实施例提供的直流电源对地绝缘检测装置可以集成到直流电源内部，也可以设计为便携式的独立设备。如果该装置集成到直流电源内部，则第一开关及第二开关默认为断开状态。

如图3所示，本发明一个实施例提供了一种利用本发明实施例提供的任意一种直流电源对地绝缘故障检测装置，对直流电源对地绝缘电阻进行检测的方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤301：检测所述直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压；

步骤302：检测所述直流电源的负极对地绝缘电阻两端的第二电压；

步骤303：根据所述第一电压及所述第二电压，判断所述直流电源是否发生对地绝缘故障。

在本发明一个实施例中，当所述第一开关与所述第二开关均处于断开状态时，

步骤301中检测直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压，包括：检测第一电阻两端的电压，并将检测到的电压作为第一电压；

步骤302中检测直流电源的负极对地绝缘电阻两端的第二电压，包括：检测第二电阻两端的电压，并将检测到的电压作为是第二电压；

步骤303中根据第一电压及第二电压判断直流电源是否发生对地绝缘故障，包括：计算第一电压与第二电压之差的绝对值，判断计算出的绝对值是否大于预设的标准值，如果是，判定直流电源发生对地绝缘故障。

在本发明一个实施例中，如果在步骤303中判断计算出的绝对值并非大于预设的标准值，则该方法进一步包括：

检测第一开关闭合且第二开关断开时第一电阻两端的第三电压，以及检测第一开关断开且第二开关闭合时第一电阻两端的第五电压；

检测第一开关闭合且第二开关断开时第二电阻两端的第四电压，以及检测第一开关断开且第二开关闭合时第二电阻两端的第六电压；

根据第三电压、第四电压、第五电压及第六电压，通过如下公式一及公式二计算正极对地绝缘电阻及负极对地绝缘电阻；并判断正极对地绝缘电阻及负极对地绝缘电阻中是否存在至少一个的阻值小于预设的标准阻值，如果是，判定直流电源发生对地绝缘故障；

公式一包括：

$\frac{U_3}{R_1}+\frac{U_3}{R_3}+\frac{U_3}{R_5}=\frac{U_4}{R_2}+\frac{U_4}{R_6}$

公式二包括：

$\frac{U_5}{R_1}+\frac{U_5}{R_5}=\frac{U_6}{R_2}+\frac{U_6}{R_4}+\frac{U_6}{R_6}$

其中，R₁为第一电阻的阻值，R₂为第二电阻的阻值，R₃为第三电阻的阻值，R₄为第四电阻的阻值，R₅为正极对地绝缘电阻的阻值，R₆为负极对地绝缘电阻的阻值，U₃为第三电压，U₄为第四电压，U₅为第五电压，U₆为第六电压。

在本发明一个实施例中，通过依次闭合第一开关和第二开关的方法判定直流电源发生对地绝缘故障之后，该方法还可以包括：

根据所述正极对地绝缘电阻的阻值与所述标准阻值的差值，确定所述直流电源的正极发生对地绝缘故障的程度；

根据所述负极对地绝缘电阻的阻值与所述标准阻值的差值，确定所述直流电源的负极发生对地绝缘故障的程度。

下面结合图2所示的直流电源对地绝缘检测装置，对本发明实施例提供的直流电源对地绝缘检测方法作进一步详细说明，如图4所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤401：检测正极对地绝缘电阻两端的第一电压及负极对地绝缘电阻两端的第二电压。

在本发明一个实施例中，如图2所示，将第一开关K1与第二开关K2断开，通过第一电压检测子单元V1检测第一电阻R1两端的电压U₁，通过第二电压检测子单元V2检测第二电阻R2两端的电压U₂，所检测出的U₁即为正极对地绝缘电阻R5两端的第一电压，所检测出的U₂即为负极对地绝缘电阻R6两端的第二电压。

步骤402：判断第一电压与第二电压差值的绝对值是否大于预设的标准值，如果是，执行步骤403，否则执行步骤404。

在本发明一个实施例中，计算步骤401中检测到的第一电压与第二电压差值的绝对值，判断计算出的绝对值是否大于预设的标准值，比如预设标准确为10KΩ，如果是，说明直流电源发生了对地绝缘故障，相应地执行步骤403，否则需要做进一步判断，相应地执行步骤404。

步骤403：确定直流电源发生对地绝缘故障，并结束当前流程。

步骤404：检测正极对地绝缘电阻两端的第三电压及负极对地绝缘电阻两端的第四电压。

在本发明一个实施例中，如图2所示，将第一开关K1闭合，将第二开关K2断开，通过第一电压检测子单元V1检测第一电阻R1两端的电压U₃，通过第二电压检测子单元V2检测第二电阻R2两端的电压U₄，所检测出的U₃即为正极对地绝缘电阻R5两端的第三电压，所检测出的U₄即为负极对地绝缘电阻R6两端的第四电压。

步骤405：检测正极对地绝缘电阻两端的第五电压及负极对地绝缘电阻两端的第六电压。

在本发明一个实施例中，如图2所示，将第一开关K1断开，将第二开关K2闭合，通过第一电压检测子单元V1检测第一电阻R1两端的电压U₅，通过第二电压检测子单元V2检测第二电阻R2两端的电压U₆，所检测出的U₃即为正极对地绝缘电阻R5两端的第五电压，所检测出的U₄即为负极对地绝缘电阻R6两端的第六电压。

步骤406：根据第三电压、第四电压、第五电压及第六电压计算正极对地绝缘电阻及负极对地绝缘电阻。

在本发明一个实施例中，根据步骤405中获取到的第三电压、第四电压、第五电压及第六电压，并结合第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻的阻值，通过如下的方程组计算正极对地绝缘电阻及负极对地绝缘电阻；

上述方程组如下：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{U_3}{R_1}+\frac{U_3}{R_3}+\frac{U_3}{R_5}=\frac{U_4}{R_2}+\frac{U_4}{R_6}\\ \frac{U_5}{R_1}+\frac{U_5}{R_5}=\frac{U_6}{R_2}+\frac{U_6}{R_4}+\frac{U_6}{R_6}\end{array}\right.$

其中，R₁为第一电阻R1的阻值，R₂为第二电阻R2的阻值，R₃为第三电阻R3的阻值，R₄为第四电阻R4的阻值，R₅为正极对地绝缘电阻R5的阻值，R₆为负极对地绝缘电阻R6的阻值，U₃为第三电压，U₄为第四电压，U₅为第五电压，U₆为第六电压。

步骤407：判断正极对地绝缘电阻及负极对地绝缘电阻的阻值是否小于预设的标准阻值，如果是，执行步骤408，否则执行步骤409。

在本发明一个实施例中，将步骤406中计算出的正极对地绝缘电阻与负极对地绝缘电阻与预设的标准阻值进行比较，比如预设标准阻值为1MΩ，如果正极对地绝缘电阻和负极对地绝缘电阻的阻值均小于预设的标准阻值，则判断直流电源发生对地绝缘故障，相应地执行步骤408；否则判断直流电源未发生对地绝缘故障，相应地执行步骤409。

步骤408：确定直流电源发生对地绝缘故障，根据正极对地绝缘电阻和负极对地绝缘电阻的阻值确定故障程度，并结束当前流程。

在本发明一个实施例中，在判断正极对地绝缘电阻和负极对地绝缘电阻的阻值小于预设的标准阻值后，确定直流电源发生了对地绝缘故障，进行相应的报警。并分别将正极对地绝缘电阻和负极对地绝缘电阻的阻值与标准阻值进行比较，根据与标准阻值之间的差值确定直流电源的正极及负极发生对地绝缘故障的程度，其中，与标准阻值的差值越大，说明发生对地绝缘的程度也越大。

步骤409：确定直流电源未发生对地绝缘故障。

本发明实施例提供的直流电源对地绝缘故障检测装置及方法，至少具有如下有益效果：

1、在本发明实施例提供的直流电源对地绝缘故障检测装置及方法中，正极电压检测单元检测直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压，负极电压检测单元检测直流单元的负极对地绝缘电阻两端的第二电压，当直流电源出现对地绝缘故障时，正极对地绝缘电阻及负极对地绝缘电阻中至少一个电阻的阻值会减小，第一电压及第二电压会发生相应的变化，从而根据第一电压及第二电压能够判断直流电源是否发生对地绝缘故障，实现直流电源对地绝缘故障的预测。

2、在本发明实施例提供的直流电源对地绝缘故障检测装置及方法中，通过直接检测正极对地绝缘电阻和负极对地绝缘电阻两端的电压，可以对直流电源的对地绝缘故障进行初步的判断，如果直流电源的正极与负极发生对地绝缘故障的程度不同，则通过该方法可以快速地判断直流电源是否发生对地绝缘故障，提高对直流电源对地绝缘故障进行检测的效率。

3、在本发明实施例提供的直流电源对地绝缘故障检测装置及方法中，如果直流电源的正极与负极的电压相同，对应有两种情况：第一种情况是直流电源的正极与负极均没有发生对地绝缘故障，由于正极对地绝缘电阻与负极对地绝缘电阻均为无限大，所以两端的电压相等；第二种情况是直流电源的正极与负极发生了相同程度的对地绝缘故障，导致正极对地绝缘电阻与负极对地绝缘电阻的阻值相同且不为无限大。针对于第二种情况分别计算出正极对地绝缘电阻与负极对地绝缘电阻的阻值，来判断直流电源是否发生对地绝缘故障，提高了对直流电源对地绝缘故障进行检测的准确性。

4、在本发明实施例提供的直流电源对地绝缘故障检测装置及方法中，将正极对地绝缘电阻及负极对地绝缘电阻的阻值与标准阻值进行比较，可以判断直流电源发生对地绝缘故障的程度，提高对直流电源对地绝缘故障进行检测的全面性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个〃·····”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种直流电源对地绝缘故障检测装置，其特征在于，包括：正极电压检测单元、负极电压检测单元及判断单元；

所述正极电压检测单元，用于检测所述直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压；

所述负极电压检测单元，用于检测所述直流电源的负极对地绝缘电阻两端的第二电压；

所述判断单元，用于根据所述正极电压检测单元检测到的所述第一电压及所述负极电压检测单元检测到的所述第二电压，判断所述直流电源是否发生对地绝缘故障。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述正极电压检测单元包括：第一电阻、第三电阻、第一开关及第一电压检测子单元；

所述负极电压检测单元包括：第二电阻、第四电阻、第二开关及第二电压检测子单元；

所述第一电阻的一端与所述直流电源的正极相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连并接地，所述第二电阻的另一端与所述直流电源的负极相连，其中所述第一电阻与所述第二电阻的阻值相等；

所述第一开关的一端与所述直流电源的正极相连，所述第一开关的另一端与所述第三电阻的一端相连；所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端相连并接地；所述第四电阻的另一端与所述第二开关的一端相连，所述第二开关的另一端与所述直流电源的负极相连；

所述正极对地绝缘电阻的一端与所述直流电源的正极相连，另一端接地；所述负极对地绝缘电阻的一端与所述直流电源的负极相连，另一端接地；

所述第一电压检测子单元的两端分别与所述第一电阻的两端相连，所述第二电压检测子单元的两端分别与所述第二电阻的两端相连。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述第一开关与所述第二开关均处于断开状态时，

所述第一电压检测子单元，用于检测所述第一电阻两端的电压，并将检测到的电压作为所述第一电压；

所述第二电压检测子单元，用于检测所述第二电阻两端的电压，并将检测到的电压作为是第二电压；

所述判断单元，用于计算所述第一电压与所述第二电压之差的绝对值，并判断计算出的所述绝对值是否大于预设的标准值，如果是，判定所述直流电源发生对地绝缘故障。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，当所述判断单元的判断结果为否时，

所述第一电压检测子单元，进一步用于检测所述第一开关闭合且所述第二开关断开时所述第一电阻两端的第三电压，以及检测所述第一开关断开且所述第二开关闭合时所述第一电阻两端的第五电压；

所述第二电压检测子单元，进一步用于检测所述第一开关闭合且所述第二开关断开时所述第二电阻两端的第四电压，以及检测所述第一开关断开且所述第二开关闭合时所述第二电阻两端的第六电压；

所述判断单元，进一步用于根据所述第三电压、所述第四电压、所述第五电压及所述第六电压，通过如下公式一及公式二计算所述正极对地绝缘电阻及所述负极对地绝缘电阻；并判断所述正极对地绝缘电阻及所述负极对地绝缘电阻中是否存在至少一个的阻值小于预设的标准阻值，如果是，判定所述直流电源发生对地绝缘故障；

所述公式一包括：

$\frac{U_3}{R_1}+\frac{U_3}{R_3}+\frac{U_3}{R_5}=\frac{U_4}{R_2}+\frac{U_4}{R_6}$

所述公式二包括：

$\frac{U_5}{R_1}+\frac{U_5}{R_5}=\frac{U_6}{R_2}+\frac{U_6}{R_4}+\frac{U_6}{R_6}$

其中，所述R₁为所述第一电阻的阻值，所述R₂为所述第二电阻的阻值，所述R₃为所述第三电阻的阻值，所述R₄为所述第四电阻的阻值，所述R₅为所述正极对地绝缘电阻的阻值，所述R₆为所述负极对地绝缘电阻的阻值，所述U₃为所述第三电压，所述U₄为所述第四电压，所述U₅为所述第五电压，所述U₆为所述第六电压。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述判断单元，进一步用于在判定所述直流电源发生对地绝缘故障后，根据所述正极对地绝缘电阻的阻值与所述标准阻值的差值，确定所述直流电源的正极发生对地绝缘故障的程度；以及根据所述负极对地绝缘电阻的阻值与所述标准阻值的差值，确定所述直流电源的负极发生对地绝缘故障的程度。

6.根据权利要求2至5中任一所述的装置，其特征在于，

所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻的阻值大于预设的最小阻值。

7.一种利用权利要求1至6中任一所述直流电源对地绝缘故障检测装置，对直流电源对地绝缘故障进行检测的方法，包括：

检测所述直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压；

检测所述直流电源的负极对地绝缘电阻两端的第二电压；

根据所述第一电压及所述第二电压，判断所述直流电源是否发生对地绝缘故障。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述第一开关与所述第二开关均处于断开状态时，

所述检测所述直流电源的正极对地绝缘电阻两端的第一电压，包括：检测所述第一电阻两端的电压，并将检测到的电压作为所述第一电压；

所述检测所述直流电源的负极对地绝缘电阻两端的第二电压，包括：检测所述第二电阻两端的电压，并将检测到的电压作为是第二电压；

所述根据所述第一电压及所述第二电压判断所述直流电源是否发生对地绝缘故障，包括：计算所述第一电压与所述第二电压之差的绝对值，判断计算出的所述绝对值是否大于预设的标准值，如果是，判定所述直流电源发生对地绝缘故障。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述判断计算出的所述绝对值是否大于预设的标准值之后，如果判断结果为否，进一步包括：

检测所述第一开关闭合且所述第二开关断开时所述第一电阻两端的第三电压，以及检测所述第一开关断开且所述第二开关闭合时所述第一电阻两端的第五电压；

检测所述第一开关闭合且所述第二开关断开时所述第二电阻两端的第四电压，以及检测所述第一开关断开且所述第二开关闭合时所述第二电阻两端的第六电压；

根据所述第三电压、所述第四电压、所述第五电压及所述第六电压，通过如下公式一及公式二计算所述正极对地绝缘电阻及所述负极对地绝缘电阻；并判断所述正极对地绝缘电阻及所述负极对地绝缘电阻中是否存在至少一个的阻值小于预设的标准阻值，如果是，判定所述直流电源发生对地绝缘故障；

所述公式一包括：

$\frac{U_3}{R_1}+\frac{U_3}{R_3}+\frac{U_3}{R_5}=\frac{U_4}{R_2}+\frac{U_4}{R_6}$

所述公式二包括：

$\frac{U_5}{R_1}+\frac{U_5}{R_5}=\frac{U_6}{R_2}+\frac{U_6}{R_4}+\frac{U_6}{R_6}$

其中，所述R₁为所述第一电阻的阻值，所述R₂为所述第二电阻的阻值，所述R₃为所述第三电阻的阻值，所述R₄为所述第四电阻的阻值，所述R₅为所述正极对地绝缘电阻的阻值，所述R₆为所述负极对地绝缘电阻的阻值，所述U₃为所述第三电压，所述U₄为所述第四电压，所述U₅为所述第五电压，所述U₆为所述第六电压。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

在所述判定所述直流电源发生对地绝缘故障之后，进一步包括：

根据所述正极对地绝缘电阻的阻值与所述标准阻值的差值，确定所述直流电源的正极发生对地绝缘故障的程度；

根据所述负极对地绝缘电阻的阻值与所述标准阻值的差值，确定所述直流电源的负极发生对地绝缘故障的程度。