CN108037342B - 一种自动平衡桥及其阻抗测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种自动平衡桥，包括相互连接的控制模块与电压测量模块，所述控制模块包括依次连接的平衡桥模块、用于控制平衡桥模块是否接地的开关K1、用于控制不平衡桥模块是否接地的开关K3、不平衡桥模块，所述平衡桥模块额外串联电阻R3和用于控制电阻R3是否接入平衡桥模块的开关K2，所述电阻R3的阻值为3KΩ。所述平衡桥模块包括相互并联的电阻R1与电阻R2，所述电阻R1与电阻R2的阻值为80KΩ，所述不平衡桥模块包括相互并联的电阻R4与电阻R5，所述电阻R4的阻值为60KΩ，所述电阻R5的阻值为50KΩ。所述不平衡桥模块设有换向开关。

Description

一种自动平衡桥及其阻抗测量方法
技术领域
本发明涉及电学领域，具体涉及一种自动平衡桥。
背景技术
在直流系统母线绝缘检测中常用到的检测方法是2种，即平衡桥和不平衡桥原理。平衡桥原理是采用两个相同阻值的电阻分别接于母线正极和地、负极和地之间，具有检测时间短，响应速度快，不对母线产生电压波动等优点，其缺点是只能检测单极接地，不能检测双极平衡接地。不平衡桥采用两个不同阻值的电阻分别接于母线正极和地、负极和地之间，通过交换两个电阻的位置，分两次检测。其优点是能检测母线双极接地，能检测母线双极平衡接地，基缺点是检测速度慢，检测过程会使母线对地电压发生波动。
为了检测母线绝缘状态，必须使用的不平衡桥法，但只使用不平衡桥法，会使正常状态下母线对地电压产生偏差，并不断地造成母线对地电压波动。所以现在的检测仪通常采用的是平衡桥+不平衡桥原理。
现在常用的检测策略是首先接入平衡桥，检测母线是否有接地情况发生，如果发现母线有接地情况，切换为不平衡桥检测。采用这个方案有一定的问题，平衡桥有个缺陷是不能检测双极平衡接地情况，当系统在正常状态使用平衡桥检测时，如果发生双极平衡接地，则平衡桥无法检测到这个接地故障，也无法切换到不平衡桥，造成检测死区，存在一定的安全隐患。为了优化这个问题，现在常用的方法是增加定时切换不平衡桥功能。但总的来说，这种方法还是不够智能。
发明内容
为了解决市面上产品存在双极接地检测死区或电压波动频繁的问题。本发明提供了一种具有智能电桥的电路检测方法。
一种自动平衡桥，包括相互连接的控制模块与电压测量模块，所述控制模块包括依次连接的平衡桥模块、用于控制平衡桥模块是否接地的开关K1、用于控制不平衡桥模块是否接地的开关K3、不平衡桥模块，所述平衡桥模块额外串联电阻R3和用于控制电阻R3是否接入平衡桥模块的开关K2，所述电阻R3的阻值小于5KΩ。
优选的，所述平衡桥模块包括相互并联的电阻R1与电阻R2，所述电阻R1与电阻R2的阻值相等且大于50KΩ，所述不平衡桥模块包括相互并联的电阻R4与电阻R5，所述电阻R4的阻值大于电阻R5的阻值且小于1.3电阻R5的阻值，所述电阻R5的阻值大于15KΩ。
优选的，所述电阻R1与电阻R2的阻值为80KΩ，所述电阻R3的阻值为3KΩ，所述电阻R4的阻值为60KΩ，所述电阻R5的阻值为50KΩ。
优选的，所述不平衡桥模块设有换向开关。
优选的，一种采用上述自动平衡桥的阻抗测量方法，
S1：首先闭合开关K1,开关K2，断开开关K3，采用平衡桥检测方法使母线绝缘；
S2：如果检测到绝缘值小于300KΩ,切换为不平衡桥检测；如果平衡桥模块未发现绝缘异常，则以10秒为周期断开或闭合开关K2，采用不平衡桥检测方法检测母线正负绝缘值。此时该检测电路不但能检测单极接地，也能检测双极平衡接地故障，但双极接地的检测精度不是很高；
S3：如果检测过程中检测到绝缘值低于300K,则断开K1，闭合K3，切换为不平衡桥检测法，精确检测母线对地绝缘值。
本发明具有如下有益效果：本发明是一种母线绝缘检测电路和检测方法的改进，传统检测方法采用平衡桥存在检测死区，采用不平衡桥存在母线对地电压波动大，这两种情况都对直流系统的安全运行存在一定的隐患，虽然人为设定周期投入不平衡桥这一方法在一定程度上弥补了两种检测方法存在的缺陷，但并没有从根本上解决双极接地死区问题。
本发明将平衡桥和不平衡桥两种检测方法的优点合二为一，具有平衡桥原理响应快速的特点，也具有不平衡桥双极平衡接地检测的功能，同时正常情况下，对母线电压波动降低为使用不平衡桥时的1/10，且该波动的频率只有0.05Hz，当发现绝缘异常后，也能自动切换为不平衡桥进行精确的测量。
本发明的最大特点在于解决了传统检测方法无法同时兼顾及时的双极平衡接地检测和低电压波动特性。正常情况发生双极平衡接地，检测时间由原来平衡桥法的小时级别缩短为30秒以内，对地电压波动也由原来不平衡桥法的18％降低为1.8％，同时去掉人为设定不平衡桥投入周期这一无法定量的配置参数，提高了检测桥的智能化水平。
附图说明
附图1为实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图1与实施例对本发明进行进一步说明。
一种自动平衡桥，包括相互连接的控制模块与电压测量模块，所述控制模块包括依次连接的平衡桥模块、用于控制平衡桥模块是否接地的开关K1、用于控制不平衡桥模块是否接地的开关K3、不平衡桥模块，所述平衡桥模块额外串联电阻R3和用于控制电阻R3是否接入平衡桥模块的开关K2，所述电阻R3的阻值为3KΩ。
所述平衡桥模块包括相互并联的电阻R1与电阻R2，所述电阻R1与电阻R2的阻值为80KΩ，所述不平衡桥模块包括相互并联的电阻R4与电阻R5，所述电阻R4的阻值为60KΩ，所述电阻R5的阻值为50KΩ。所述不平衡桥模块设有换向开关。
一种采用上述自动平衡桥的阻抗测量方法，
S1：首先闭合开关K1,开关K2，断开开关K3，采用平衡桥检测方法使母线绝缘；
S2：如果检测到绝缘值小于300KΩ,切换为不平衡桥检测；如果平衡桥模块未发现绝缘异常，则以10秒为周期断开或闭合开关K2，采用不平衡桥检测方法检测母线正负绝缘值。此时该检测电路不但能检测单极接地，也能检测双极平衡接地故障，但双极接地的检测精度不是很高；
S3：如果检测过程中检测到绝缘值低于300K,则断开K1，闭合K3，切换为不平衡桥检测法，精确检测母线对地绝缘值。
本发明是一种母线绝缘检测电路和检测方法的改进，传统检测方法采用平衡桥存在检测死区，采用不平衡桥存在母线对地电压波动大，这两种情况都对直流系统的安全运行存在一定的隐患，虽然人为设定周期投入不平衡桥这一方法在一定程度上弥补了两种检测方法存在的缺陷，但并没有从根本上解决双极接地死区问题。
本发明将平衡桥和不平衡桥两种检测方法的优点合二为一，具有平衡桥原理响应快速的特点，也具有不平衡桥双极平衡接地检测的功能，同时正常情况下，对母线电压波动降低为使用不平衡桥时的1/10，且该波动的频率只有0.05Hz，当发现绝缘异常后，也能自动切换为不平衡桥进行精确的测量。
本发明的最大特点在于解决了传统检测方法无法同时兼顾及时的双极平衡接地检测和低电压波动特性。正常情况发生双极平衡接地，检测时间由原来平衡桥法的小时级别缩短为30秒以内，对地电压波动也由原来不平衡桥法的18％降低为1.8％，同时去掉人为设定不平衡桥投入周期这一无法定量的配置参数，提高了检测桥的智能化水平。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种自动平衡桥，其特征在于：包括相互连接的控制模块与电压测量模块，所述控制模块包括依次连接的平衡桥模块、用于控制平衡桥模块是否接地的开关K1、用于控制不平衡桥模块是否接地的开关K3、不平衡桥模块，所述平衡桥模块额外串联电阻R3和用于控制电阻R3是否接入平衡桥模块的开关K2，所述电阻R3的阻值小于5KΩ；所述平衡桥模块包括相互并联的电阻R1与电阻R2，所述电阻R1与电阻R2的阻值相等且大于50KΩ，所述不平衡桥模块包括相互并联的电阻R4与电阻R5，所述电阻R4的阻值大于电阻R5的阻值且小于1 .3电阻R5的阻值，所述电阻R5的阻值大于15KΩ；所述电阻R1与电阻R2的阻值为80KΩ，所述电阻R3的阻值为3KΩ，所述电阻R4的阻值为60KΩ，所述电阻R5的阻值为50KΩ；所述不平衡桥模块设有换向开关；
自动平衡桥的阻抗测量方法，步骤如下：
S1：首先闭合开关K1 ,开关K2，断开开关K3，采用平衡桥检测；
S2：如果检测到绝缘值小于300KΩ ,切换为不平衡桥检测；如果平衡桥模块未发现绝缘异常，则以10秒为周期断开或闭合开关K2，采用不平衡桥检测方法检测母线正负绝缘值；
S3：如果检测过程中检测到绝缘值低于300K ,则断开K1，闭合K3，切换为不平衡桥检测法，精确检测母线对地绝缘值。
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