CN107356814B - 一种绝缘电阻检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘电阻检测系统，其用于检测直流电源对地的绝缘电阻值，该系统包括上位机、微处理器、电压采样电路以及被测装置，其中，直流电源的输出电压施加在被测装置上，上位机用于生成绝缘电阻检测指令，微处理器与上位机通信并且接收该指令，微处理器与电压采样电路连接并且根据该指令控制电压采样电路以采集被测装置上的电压，电压采样电路将所采集的电压值通过微处理器实时地传输到上位机，上位机根据电压值按照预定算法推算出绝缘电阻值。本发明的绝缘电阻检测系统可以及时地将设备对地绝缘性能下降的情况报告给上位机，而且可以在设备对地绝缘性能下降的时候及时地主动切断直流电源的电压，保证了测试人员的安全，防止事故发生。

Description

一种绝缘电阻检测系统

技术领域

本发明一般地涉及设备绝缘性测试领域，特别地涉及一种绝缘电阻检测系统。

背景技术

电池管理系统(Battery Management System)在进行硬件在环(Hardware-in-Loop)测试时，电池包总压电源为高压直流电源，该高压直流电源对地绝缘下降是运行中常见的故障，如不能及时告警、予以排除，一旦形成多点接地，则可能引起信号或继电保护装置误动作而酿成事故。为了防止由于系统接地可能发生的误跳闸与安全事故，需在直流系统中配置绝缘检测装置检测母线对地绝缘电阻。现有的绝缘电阻检测装置不能及时地报告绝缘电阻下降情况，而且不能在系统对地绝缘下降的情况下进行应急处理，从而采取必要措施，防止事故发生。

发明内容

鉴于现有技术的上述问题，本发明提供了一种绝缘电阻检测系统，其旨在解决设备绝缘性能下降情况不能及时报告并且不能主动采取防护措施的技术问题。

本发明提供的绝缘电阻检测系统，其用于检测直流电源对地的绝缘电阻值，所述系统包括上位机、微处理器、电压采样电路以及被测装置，其中，所述直流电源的输出电压施加在所述被测装置上，所述上位机用于生成绝缘电阻检测指令，所述微处理器与所述上位机通信并且接收所述绝缘电阻检测指令，所述微处理器与所述电压采样电路连接，并且根据所述绝缘电阻检测指令控制所述电压采样电路以采集所述被测装置上的电压，所述电压采样电路将所采集的电压值通过所述微处理器实时地传输到所述上位机，所述上位机根据所述电压值按照预定算法推算出所述绝缘电阻值。

优选地，所述微处理器还连接有高压防护电路，当所述绝缘电阻值低于预定值时，所述微处理器控制所述高压防护电路将所述直流电源的输出电压切断。

优选地，所述地是设备外壳，所述被测装置包括所述直流电源和所述设备外壳之间的采样电阻。

优选地，所述被测装置还包括矩阵电阻，所述矩阵电阻根据所述微处理器的控制对其中的绝缘电阻进行组合以输出预定的电阻值。

优选地，所述上位机根据ID号来选择所述电压采样电路是连接到所述采样电阻还是连接到所述矩阵电阻。

优选地，所述微处理器还连接有显示装置，所述绝缘电阻值显示于所述显示装置上。

优选地，所述直流电源包括正极和负极，所述电压采样电路包括正极电压采样电路和负极电压采样电路，所述正极电压采样电路用于采集所述正极所连接的被测装置上的电压值，所述负极电压采样电路用于采集所述负极所连接的被测装置上的电压值。

优选地，所述正极电压采样电路包括第一继电器，所述负极电压采样电路包括第二继电器，所述微处理器通过控制所述第一继电器以接通所述正极电压采样电路，所述微处理器通过控制所述第二继电器以接通所述负极电压采样电路。

优选地，所述上位机和所述微处理器通过CAN总线进行通信。

根据本发明的绝缘电阻检测系统，由于电压采样电路能将所采集的电压值通过所述微处理器实时地传输到所述上位机，所以可以及时地将设备对地绝缘性能下降的情况报告给上位机。而且，由于根据本发明的绝缘电阻检测系统还设有高压防护电路，所以可以在设备对地绝缘性能下降的时候及时地主动切断直流电源的电压，保证了测试人员的安全，防止事故发生。

附图说明

图1图示了根据本发明的绝缘电阻检测系统的一个具体实施例的示意图。

图2图示了根据本发明的电压采样电路的一个具体实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本领域的技术人员应该清楚，这里所述的具体实施例只是为了更清楚地描述本发明的技术方案和原理，并不构成对本发明的具体限定。

图1图示了根据本发明的绝缘电阻检测系统的一个具体实施例的示意图。该具体实施例的绝缘电阻检测系统用于检测直流电源对地的绝缘电阻值，所述系统包括上位机100、微处理器200、电压采样电路300以及被测装置400，其中，直流电源的输出电压施加在被测装置400上，上位机100用于生成绝缘电阻检测指令，微处理器200与上位机100通信并且接收绝缘电阻检测指令，微处理器200与电压采样电路300连接，并且根据绝缘电阻检测指令控制电压采样电路300以采集被测装置400上的电压，电压采样电路400将电压采样的电压值通过微处理器200实时地传输到上位机100，上位机100根据电压值按照预定算法推算出所述绝缘电阻值。

图2示出了本发明的电压采样电路的一个具体实施例的示意图。该具体实施例中的直流电源的输出电压为600V，并且包括正极+600V和负极-600V。正极+600V通过电阻R9、R11接地，负极-600V通过电阻R14、R16接地。该具体实施例中的地(EARTH)可以是待检测绝缘性能的设备的外壳。如图2所示，采样电阻401具体包括电阻R9、R11、R14和R16，电阻R9和R16的阻值均是4M，电阻R11和R14的阻值均是10K。当然，图2所示电阻的阻值和连接关系仅仅是示意，本领域的技术人员都清楚，采样电阻的阻值和采样电路的结构不限于图2所示情况，而是可以根据实际需要进行多种变化，只要采样电阻能对正极和负极电压进行分压即可。电阻R10和R15是电压采样电路的回路电阻。

如图2所示，电阻R9和R11之间设有电压采样点AIN0，电阻R14和R16之间设有另一个电压采样点AIN3。电压采样点AIN0和AIN3处所采集到的电压值可以经过AD变换通过微处理器200实时地传输到上位机100。

图2所示的电压采样电路包括正极电压采样电路和负极电压采样电路，正极电压采样电路用于采集正极+600V所连接的电阻R9和R11之间的电压采样点AIN0处的电压值，负极电压采样电路用于采集负极-600V所连接的电阻R14和R16之间的电压采样点AIN3处的电压值。正极电压采样电路还包括第一继电器RE1，负极电压采样电路还包括第二继电器RE2，微处理器200通过控制第一继电器RE1以接通正极电压采样电路从而采集电压采样点AIN0处的电压值，通过控制所述第二继电器RE2以接通负极电压采样电路从而采集电压采样点AIN3处的电压值。上位机100可以通过控制继电器RE1和RE2轮流导通，从而轮流采集电压采样点AIN0或者AIN3处的电压值，并根据该电压值按照预定算法推算出正极+600V或者负极-600V对地的绝缘电阻值。

当正极+600V或者负极-600V对地的绝缘性能下降时，比如出现对地短路的情况时，则回路中的电流增大，从而导致电阻R11或者R14上的电压增大，也就是电压采样点AIN0或者AIN3处的电压值升高，所以采样点AIN0或者AIN3处的电压值升高反应了直流电源对地绝缘性能的下降，从而可以根据该电压值推算出直流电源对地的绝缘电阻值。该电压值到绝缘电阻值的推算关系可以预先设定，例如可以按照国家标准设定为100Ω/1V，即1V的电压值对应于100Ω的绝缘电阻值，也可以按照国际标准设定为500Ω/1V，即1V的电压值对应于500Ω的绝缘电阻值。

优选地，微处理器200还连接有高压防护电路500，当所述绝缘电阻值低于预定值时，微处理器200控制高压防护电路500将直流电源的输出电压切断。具体地，当电压采样电路300采集到的AIN0或者AIN3处的电压值实时地传输到上位机100时，如果上位机100根据该电压值推算出的直流电源对地的绝缘电阻值低于预定值，也即直流电源对地绝缘性能出现下降时，则给微处理器200发出一个控制指令，微处理器200控制高压防护电路500以将直流电源的输出电压切断。优选地，高压防护电路500可以包括防护继电器，微处理器200通过控制该防护继电器的通断来切断直流电源的输出电压。

根据本发明的上述设计，由于电压采样电路300采集的电压值能够实时地传输到上位机100，上位机100根据该电压值可以及时地判断出是否出现直流电源对地绝缘性能下降。如果出现绝缘性能下降的情况，则可以通过控制高压防护电路500执行动作，立即切断直流电源的高压输出，保护了测试人员的安全，防止事故发生。

可选地，如图1所示，本发明的被测装置还可以包括矩阵电阻402，矩阵电阻402根据微处理器200的控制对其中的绝缘电阻进行组合以输出预定的电阻值。具体地，如图2所示的电阻R9、R11、R14和R16可以替换为一矩阵电阻402。该矩阵电阻402是由若干个电阻按照矩阵形式进行组合而形成。微处理器200通过驱动器600对该矩阵电阻402进行驱动，从而使得该矩阵电阻402中的电阻能够进行期望的组合，以输出预定的电阻值。通过设置该矩阵电阻402可以模拟设备的使用环境模拟输出一个预定的电阻值，从而可以对设备的绝缘性能进行模拟测试。

上位机100可以根据ID号来选择所述电压采样电路300是连接到采样电阻401还是连接到矩阵电阻402。本发明通过这种配置，给设备绝缘性能测试提供了多种方案。如果测试人员想要测试实际设备的绝缘性能的时候，可以通过相应的ID号选择设备实际的采样电阻401作为被测对象。如果不想选择实际设备作为测试对象可以通过相应的ID号选择矩阵电阻402作为被测对象，模拟实际的设备环境进行绝缘性能测试，这样可以避免高电压对实际设备所造成的损坏。

可选地，微处理器200还可以连接有显示装置700，显示装置700可以是常规的LCD显示器等等，系统测得的绝缘电阻值可以实时地显示于显示装置700上，这样测试人员可以随时监视系统的绝缘性能，从而采取必要措施。

图1所示的实施例的上位机100和微处理器200通过CAN总线进行通信。上位机100中可以预装有测试软件(例如Labview)并且生成绝缘电阻检测指令，微处理器200接收该绝缘电阻检测指令。上位机100和微处理器200之间可以通过CAN协议进行通信。当然本领域的技术人员应当明白，上位机100和微处理器200也可以通过其他方式进行通信。

根据本发明的实施例的微处理器可以采用STM32F103处理器作为系统控制中心，采用高精度ADS1115作为电压采样芯片，利用该单片机数据存储器。

本发明的绝缘电阻检测系统，可以实时地监测直流电源的正、负极对地绝缘电阻的阻值，并且系统可以进行主动防护设计。

本发明的系统程序也可以由C语言完成，在程序设计中采用结构化程序设计方法，使各个模块程序相对独立，便于程序代码的维护、移植和升级。首先，完成各个模块的初始化和自检，确保系统工作的可靠性，然后确定系统中的各个部分硬件电路正常后，自动进入直流接地检测状态。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种绝缘电阻检测系统，其用于检测直流电源对地的绝缘电阻值，所述系统包括上位机、微处理器、电压采样电路以及被测装置，其中，所述直流电源的输出电压施加在所述被测装置上，所述上位机用于生成绝缘电阻检测指令，所述微处理器与所述上位机通信并且接收所述绝缘电阻检测指令，所述微处理器与所述电压采样电路连接，并且根据所述绝缘电阻检测指令控制所述电压采样电路以采集所述被测装置上的电压，所述电压采样电路将所采集的电压值通过所述微处理器实时地传输到所述上位机，所述上位机根据所述电压值按照预定算法推算出所述绝缘电阻值；

所述被测装置包括位于所述直流电源和设备外壳之间的采样电阻以及矩阵电阻，所述采样电阻用于测试实际被测装置的绝缘性能，所述矩阵电阻用于模拟所述被测装置的使用环境并模拟输出一个预定的电阻值，以对所述被测装置的绝缘性能进行模拟测试；

所述上位机根据ID号来选择所述电压采样电路是连接到所述采样电阻还是连接到所述矩阵电阻。

2.根据权利要求1所述的绝缘电阻检测系统，其特征在于，所述微处理器还连接有高压防护电路，当所述绝缘电阻值低于预定值时，所述微处理器控制所述高压防护电路将所述直流电源的输出电压切断。

3.根据权利要求1所述的绝缘电阻检测系统，其特征在于，所述地是设备外壳。

4.根据权利要求3所述的绝缘电阻检测系统，其特征在于，所述矩阵电阻根据所述微处理器的控制对所述矩阵电阻中的绝缘电阻进行组合以输出预定的电阻值。

5.根据权利要求1所述的绝缘电阻检测系统，其特征在于，所述微处理器还连接有显示装置，所述绝缘电阻值显示于所述显示装置上。

6.根据权利要求1所述的绝缘电阻检测系统，其特征在于，所述直流电源包括正极和负极，所述电压采样电路包括正极电压采样电路和负极电压采样电路，所述正极电压采样电路用于采集所述正极所连接的被测装置上的电压值，所述负极电压采样电路用于采集所述负极所连接的被测装置上的电压值。

7.根据权利要求6所述的绝缘电阻检测系统，其特征在于，所述正极电压采样电路包括第一继电器，所述负极电压采样电路包括第二继电器，所述微处理器通过控制所述第一继电器以接通所述正极电压采样电路，所述微处理器通过控制所述第二继电器以接通所述负极电压采样电路。

8.根据权利要求1所述的绝缘电阻检测系统，其特征在于，所述上位机和所述微处理器通过CAN总线进行通信。

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