CN107064641A - 高压绝缘电阻在线监测报警仪及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压绝缘电阻在线监测报警仪及工作方法，本高压绝缘电阻在线监测报警仪包括：高压发生器，所述高压发生器适于产生监测用直流高压，且一路通过高压测量电路，另一路通过绝缘电阻测量电路将相应电压值分别发送至处理器模块；其中所述绝缘电阻测量电路还通过三个高压大功率电阻连接三相母线；在被测设备得电工作时，所述处理器模块适于根据绝缘电阻测量电路采集的电压值获得被测设备的绝缘电阻阻值。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压绝缘电阻在线监测报警仪及工作方法。
背景技术
该高压绝缘电阻监测报警仪是专用于10kV/6kV发电机、变压器、电动机、电力电容等高压设备理想的绝缘电阻在线测试仪器。仪器由检测装置和显示仪表两部分组成，检测装置负责一次高压区测量和数据处理，测量结果送二次仪表显示和存储，高低压分离，提高了操作的安全性，也符合电力部门的安全规范；测量过程可以手动控制，也可自动完成，而且还可以在三相带电工作的情况下检测整个系统回路的绝缘电阻，拓展了绝缘电阻检测的工作范围，降低了人工检测的危险性与工作强度，该高压绝缘电阻监测报警仪为保持高压电气设备处于良好状态提供良好的检测手段，为设备的状态检修提供了可靠的依据。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压绝缘电阻在线监测报警仪及工作方法，以实现在三相带电的情况下，检测被测设备的绝缘电阻。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高压绝缘电阻在线监测报警仪，其特征在于，包括：高压发生器，所述高压发生器适于产生监测用直流高压，且一路通过高压测量电路，另一路通过绝缘电阻测量电路将相应电压值分别发送至处理器模块；其中所述绝缘电阻测量电路还通过三个高压大功率电阻连接三相母线；在被测设备得电工作时，所述处理器模块适于根据绝缘电阻测量电路采集的电压值获得被测设备的绝缘电阻阻值。
进一步，所述绝缘电阻测量电路与三个高压大功率电阻之间串接有高压干簧管继电器的常开触点；
所述绝缘电阻测量电路采用由电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7构成的电桥电路；其中
电阻R4与电阻R6的连接点作为绝缘电阻采样端，且同时作为电桥电路的第一输出端；
电阻R5与电阻R7的连接点作为电桥电路的第二输出端分别连接AD模块；以及
所述电阻R6与电阻R7的连接端通过电阻R8接地；
在三相母线电压出现异常时，所述处理器模块控制高压干簧管继电器使其常开触点断开，并通过电桥电路将释放高压。
进一步，所述处理器模块的一控制端连接高压干簧管继电器的驱动电路；
所述高压发生器在升压初始时，所述处理器模块控制常开触点断开；
当高压发生器升压至上限电压时，所述处理器模块控制常开触点闭合，使三相母线接入绝缘电阻测量电路，以对绝缘电阻进行测量。
进一步，所述高压绝缘电阻在线监测报警仪还包括：与处理器模块相连的漏电流采样电路；
所述漏电流采样电路的采集端连接位于三相母线端的零序互感器；
当被测设备中三相负载不平衡或者出现漏电流时，所述处理器模块控制常开触点断开。
进一步，所述高压发生器包括：555振荡电路，
所述555振荡电路的输出端与一开关管的基极相连；
所述开关管的集电极通过一升压线圈的初级连接电源，其发射极接地；
通过555振荡电路输出的脉冲信号使升压线圈的初级获得交变电流，并经过升压线圈的次级升压后，通过储能电路输出直流高压；以及
位于高压发生器的输出端连接有一防止电流倒灌的二极管。
又一方面，本发明还提供了一种高压绝缘电阻在线监测报警仪的工作方法， 即绝缘电阻测量电路，其通过三个高压大功率电阻连接三相母线；在被测设备得电工作时，三个高压大功率电阻的公共端电压为零，此时，通过绝缘电阻测量电路采集的电压值获得被测设备的绝缘电阻阻值。
进一步，所述高压绝缘电阻在线监测报警仪包括：
高压发生器，
所述高压发生器适于产生监测用直流高压，且一路通过高压测量电路，另一路通过绝缘电阻测量电路将相应电压值分别发送至处理器模块；其中
所述绝缘电阻测量电路还通过三个高压大功率电阻连接三相母线；
在被测设备得电工作时，所述处理器模块适于根据绝缘电阻测量电路采集的电压值获得被测设备的绝缘电阻阻值。
进一步，所述绝缘电阻测量电路与三个高压大功率电阻之间串接有高压干簧管继电器的常开触点；
所述绝缘电阻测量电路采用由电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7构成的电桥电路；其中
电阻R4与电阻R6的连接点作为绝缘电阻采样端，且同时作为电桥电路的第一输出端；
电阻R5与电阻R7的连接点作为电桥电路的第二输出端分别连接AD模块；以及
所述电阻R6与电阻R7的连接端通过电阻R8接地；
在三相母线电压出现异常时，所述处理器模块控制高压干簧管继电器使其常开触点断开，并通过电桥电路将释放高压。
进一步，所述处理器模块的一控制端连接高压干簧管继电器的驱动电路；
所述高压发生器在升压初始时，所述处理器模块控制常开触点断开；
当高压发生器升压至上限电压时，所述处理器模块控制常开触点闭合，使三相母线接入绝缘电阻测量电路，以对绝缘电阻进行测量；以及
所述高压发生器包括：555振荡电路，
所述555振荡电路的输出端与一开关管的基极相连；
所述开关管的集电极通过一升压线圈的初级连接电源，其发射极接地；
通过555振荡电路输出的脉冲信号使升压线圈的初级获得交变电流，并经过升压线圈的次级升压后，通过储能电路输出直流高压；并且
位于高压发生器的输出端连接有一防止电流倒灌的二极管。
进一步，所述高压绝缘电阻在线监测报警仪还包括：与处理器模块相连的漏电流采样电路；
所述漏电流采样电路的采集端连接位于三相母线端的零序互感器；
当被测设备中三相负载不平衡或者出现漏电流时，所述处理器模块控制常开触点断开。
本发明的有益效果是，本发明的高压绝缘电阻在线监测报警仪及工作方法把三个等阻值的高压大功率电阻接到一次供电的三相母线上，高压大功率电阻的另一端并接到高压绝缘电阻在线监测报警仪的高压输出线（高压发生器的输出端）；由于一次高压工作时三相处于平衡状态，因此在3个高压大功率电阻并接的一端（公共端）电压为零，进而实现了一次带电的情况下进行绝缘电阻测试。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的高压绝缘电阻在线监测报警仪的原理框图；
图2是本发明的高压绝缘电阻在线监测报警仪的主电路图；
图3是本发明的处理器模块的连接电路图；
图4是本发明的高压绝缘电阻在线监测报警仪中漏电流采样电路的电路图；
图5是本发明的高压绝缘电阻在线监测报警仪中数据通讯电路的电路图；
图6是本发明中高压发生器的电路图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1所示，本实施例1提供了一种高压绝缘电阻在线监测报警仪，包括：
高压发生器，所述高压发生器适于产生监测用直流高压，且一路通过高压测量电路，另一路通过绝缘电阻测量电路将相应电压值分别发送至处理器模块；其中所述绝缘电阻测量电路还通过三个高压大功率电阻连接三相母线；在被测设备得电工作时，所述处理器模块适于根据绝缘电阻测量电路采集的电压值获得被测设备的绝缘电阻阻值（测量得到的绝缘电阻综合反映高压电气设备和与其连接的其他设备、电缆、部件的综合绝缘状况）。
本高压绝缘电阻在线监测报警仪的工作原理是通过接入三相母线的高压大功率电阻的公共端为零电位的特点，实现了本高压绝缘电阻在线监测报警仪能够带电检测，即无需断开母线电压可完成被测设备（或系统）的绝缘电阻的测量。
如图2所示，所述绝缘电阻测量电路与三个高压大功率电阻之间串接有高压干簧管继电器的常开触点K1；所述绝缘电阻测量电路采用由电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7构成的电桥电路；其中电阻R4与电阻R6的连接点作为绝缘电阻采样端，且同时作为电桥电路的第一输出端，电阻R5与电阻R7的连接点作为电桥电路的第二输出端分别连接AD模块（即AN2-、AN2+）；以及所述电阻R6与电阻R7的连接端通过电阻R8接地；在三相母线电压出现异常时，具体的，所述处理器模块中设定异常电压限值，当三相母线电压超过或者等于该异常电压限值时，所述处理器模块控制高压干簧管继电器使其常开触点断开，并通过电桥电路将释放高压。
所述高压测量电路采用由电阻R9、电阻R10和电阻R11串联构成的分压电路，其中，电阻R9与电阻R10之间、电阻R10与电阻R11之间分别引出电压采集端连接AD模块（AN1+、AN1-）；通过高压测量电路实施监控高压发生器的高压输出线上的直流电压。
其中AD模块例如但不限于采用双通道AD模块，比如AD7710；如图3所示，所述处理器模块例如但不限于采用单片机STC12C5A08S2；所述处理器模块与双通道AD模块相连。
所述处理器模块的一控制端（3号脚）连接高压干簧管继电器的驱动电路；所述高压发生器在升压初始时，所述处理器模块控制常开触点断开；当高压发生器升压至上限电压时，所述处理器模块控制常开触点闭合，使三相母线接入绝缘电阻测量电路，以对绝缘电阻进行测量，此时三相母线是否带电均不影响绝缘电阻阻值测量。
可选的，所述高压干簧管继电器的耐压适于不小于15KV。
所述驱动电路包括光耦隔离器IC5，以及与该光耦隔离器IC5输出端相连的驱动三极管Q1，当处理器模块的控制端输出低电平时，使光耦隔离器IC5导通，即高压干簧管继电器的线圈得电，所述常开触点闭合导通。
所述高压绝缘电阻在线监测报警仪还包括：与处理器模块相连的漏电流采样电路；所述漏电流采样电路的采集端连接位于三相母线端的零序互感器；当被测设备中三相负载不平衡或者出现漏电流时，所述处理器模块控制常开触点断开。
如图4所示，具体的，所述漏电流采样电路包括：电能计量芯片CS5460a，并与所述处理器模块相连。
并且，如图5所示，所述处理器模块还连接有数据通讯电路，所述数据通讯电路适于采用隔离485通信接口芯片ADM2483构成；通过数据通讯电路，可上传绝缘电阻值和相关信号，也可以使用无线数据上传，或用GPS短信模块向一个或多个手机发送数据和报警。
如图6所示，所述高压发生器包括：555振荡电路，所述555振荡电路的输出端与一开关管Q31的基极相连；所述开关管Q31的集电极通过一升压线圈T31的初级连接电源，其发射极接地；通过555振荡电路输出的脉冲信号使升压线圈T31的初级获得交变电流，并经过升压线圈T31的次级升压后，通过储能电路输出直流高压，其中储能电路包括：电阻R34，与该电阻R34串联的续流管D31，并且该续流管D31的阴极连接有储能电容C34；以及位于高压发生器的输出端连接有一防止电流倒灌的二极管D1，通过二极管D1在三相母线电压出现异常时，能够有效的防止高压倒灌至高压发生器，造成高压发生器出现损坏，并且处理器模块通过高压测量电路检测到电压异常，则及时控制高压干簧管继电器中常开触点断开。
所述高压发生器的电源端通过继电器K2连接一供电电源，所述继电器K2由显示仪（人机交互界面）控制。
所述处理器模块还设置有两级报警，即检测到绝缘电阻下降严重时，进行预警，当绝缘电阻达到下限，则进行报警。
本高压绝缘电阻在线监测报警仪在测试结束后可自动放电。
进一步，所述处理器模块还连接有除湿加热控制电路，可在出现预警或报警时自动接通加热器，绝缘电阻恢复停止加热。
本高压绝缘电阻在线监测报警仪可以长期连接在高压系统上，接入不会给高压系统带来不安全因素；系统电压也不会对检测设备本身造成损害。
实施例2
在实施例1基础上，本实施例2提供了一种高压绝缘电阻在线监测报警仪的工作方法。
所述高压绝缘电阻在线监测报警仪的工作方法包括：绝缘电阻测量电路，其通过三个高压大功率电阻连接三相母线；在被测设备得电工作时，三个高压大功率电阻的公共端电压为零，此时，通过绝缘电阻测量电路采集的电压值获得被测设备的绝缘电阻阻值。
所述高压绝缘电阻在线监测报警仪包括：高压发生器，所述高压发生器适于产生监测用直流高压，且一路通过高压测量电路，另一路通过绝缘电阻测量电路将相应电压值分别发送至处理器模块；其中所述绝缘电阻测量电路还通过三个高压大功率电阻连接三相母线；在被测设备得电工作时，所述处理器模块适于根据绝缘电阻测量电路采集的电压值获得被测设备的绝缘电阻阻值。
所述绝缘电阻测量电路与三个高压大功率电阻之间串接有高压干簧管继电器的常开触点；所述绝缘电阻测量电路采用由电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7构成的电桥电路；其中电阻R4与电阻R6的连接点作为绝缘电阻采样端，且同时作为电桥电路的第一输出端，电阻R5与电阻R7的连接点作为电桥电路的第二输出端分别连接AD模块；以及所述电阻R6与电阻R7的连接端通过电阻R8接地；在三相母线电压出现异常时，所述处理器模块控制高压干簧管继电器使其常开触点断开，并通过电桥电路将释放高压。
所述处理器模块的一控制端连接高压干簧管继电器的驱动电路；所述高压发生器在升压初始时，所述处理器模块控制常开触点断开；当高压发生器升压至上限电压时，所述处理器模块控制常开触点闭合，使三相母线接入绝缘电阻测量电路，以对绝缘电阻进行测量；以及所述高压发生器包括：555振荡电路，所述555振荡电路的输出端与一开关管的基极相连；所述开关管的集电极通过一升压线圈的初级连接电源，其发射极接地；通过555振荡电路输出的脉冲信号使升压线圈的初级获得交变电流，并经过升压线圈的次级升压后，通过储能电路输出直流高压；并且位于高压发生器的输出端连接有一防止电流倒灌的二极管。
所述高压绝缘电阻在线监测报警仪还包括：与处理器模块相连的漏电流采样电路；所述漏电流采样电路的采集端连接位于三相母线端的零序互感器；当被测设备中三相负载不平衡或者出现漏电流时，所述处理器模块控制常开触点断开。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种高压绝缘电阻在线监测报警仪，其特征在于，包括：
高压发生器，
所述高压发生器适于产生监测用直流高压，且一路通过高压测量电路，另一路通过绝缘电阻测量电路将相应电压值分别发送至处理器模块；其中
所述绝缘电阻测量电路还通过三个高压大功率电阻连接三相母线；
在被测设备得电工作时，所述处理器模块适于根据绝缘电阻测量电路采集的电压值获得被测设备的绝缘电阻阻值。
2.根据权利要求1所述的高压绝缘电阻在线监测报警仪，其特征在于，
所述绝缘电阻测量电路与三个高压大功率电阻之间串接有高压干簧管继电器的常开触点；
所述绝缘电阻测量电路采用由电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7构成的电桥电路；其中
电阻R4与电阻R6的连接点作为绝缘电阻采样端，且同时作为电桥电路的第一输出端；
电阻R5与电阻R7的连接点作为电桥电路的第二输出端分别连接AD模块；以及
所述电阻R6与电阻R7的连接端通过电阻R8接地；
在三相母线电压出现异常时，所述处理器模块控制高压干簧管继电器使其常开触点断开，并通过电桥电路将释放高压。
3.根据权利要求2所述的高压绝缘电阻在线监测报警仪，其特征在于，
所述处理器模块的一控制端连接高压干簧管继电器的驱动电路；
所述高压发生器在升压初始时，所述处理器模块控制常开触点断开；
当高压发生器升压至上限电压时，所述处理器模块控制常开触点闭合，使三相母线接入绝缘电阻测量电路，以对绝缘电阻进行测量。
4.根据权利要求1-3任一所述的高压绝缘电阻在线监测报警仪，其特征在于，
所述高压绝缘电阻在线监测报警仪还包括：与处理器模块相连的漏电流采样电路；
所述漏电流采样电路的采集端连接位于三相母线端的零序互感器；
当被测设备中三相负载不平衡或者出现漏电流时，所述处理器模块控制常开触点断开。
5.根据权利要求4所述的高压绝缘电阻在线监测报警仪，其特征在于，
所述高压发生器包括：555振荡电路，
所述555振荡电路的输出端与一开关管的基极相连；
所述开关管的集电极通过一升压线圈的初级连接电源，其发射极接地；
通过555振荡电路输出的脉冲信号使升压线圈的初级获得交变电流，并经过升压线圈的次级升压后，通过储能电路输出直流高压；以及
位于高压发生器的输出端连接有一防止电流倒灌的二极管。
6.一种高压绝缘电阻在线监测报警仪的工作方法，其特征在于，
绝缘电阻测量电路，其通过三个高压大功率电阻连接三相母线；
在被测设备得电工作时，三个高压大功率电阻的公共端电压为零，此时，通过绝缘电阻测量电路采集的电压值获得被测设备的绝缘电阻阻值。
7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，
所述高压绝缘电阻在线监测报警仪包括：
高压发生器，
所述高压发生器适于产生监测用直流高压，且一路通过高压测量电路，另一路通过绝缘电阻测量电路将相应电压值分别发送至处理器模块；其中
所述绝缘电阻测量电路还通过三个高压大功率电阻连接三相母线；
在被测设备得电工作时，所述处理器模块适于根据绝缘电阻测量电路采集的电压值获得被测设备的绝缘电阻阻值。
8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，
所述绝缘电阻测量电路与三个高压大功率电阻之间串接有高压干簧管继电器的常开触点；
所述绝缘电阻测量电路采用由电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7构成的电桥电路；其中
电阻R4与电阻R6的连接点作为绝缘电阻采样端，且同时作为电桥电路的第一输出端；
电阻R5与电阻R7的连接点作为电桥电路的第二输出端分别连接AD模块；以及
所述电阻R6与电阻R7的连接端通过电阻R8接地；
在三相母线电压出现异常时，所述处理器模块控制高压干簧管继电器使其常开触点断开，并通过电桥电路将释放高压。
9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，
所述处理器模块的一控制端连接高压干簧管继电器的驱动电路；
所述高压发生器在升压初始时，所述处理器模块控制常开触点断开；
当高压发生器升压至上限电压时，所述处理器模块控制常开触点闭合，使三相母线接入绝缘电阻测量电路，以对绝缘电阻进行测量；以及
所述高压发生器包括：555振荡电路，
所述555振荡电路的输出端与一开关管的基极相连；
所述开关管的集电极通过一升压线圈的初级连接电源，其发射极接地；
通过555振荡电路输出的脉冲信号使升压线圈的初级获得交变电流，并经过升压线圈的次级升压后，通过储能电路输出直流高压；并且
位于高压发生器的输出端连接有一防止电流倒灌的二极管。
10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于，
所述高压绝缘电阻在线监测报警仪还包括：与处理器模块相连的漏电流采样电路；
所述漏电流采样电路的采集端连接位于三相母线端的零序互感器；
当被测设备中三相负载不平衡或者出现漏电流时，所述处理器模块控制常开触点断开。
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