CN109470923A

CN109470923A - 一种计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法

Info

Publication number: CN109470923A
Application number: CN201811374897.9A
Authority: CN
Inventors: 胡聪; 胡晓东; 陈凯捷; 陈晓波; 乐红兵
Original assignee: China Shipbuilding Industry Corp Seventh O Three Research Institute Wuxi Branch
Current assignee: China Shipbuilding Industry Corp Seventh O Three Research Institute Wuxi Branch; 703th Research Institute of CSIC Wuxi Branch
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2019-03-15

Abstract

本申请公开了一种计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法，包括：S2：在绝缘监测仪主机内部设置2个阻值相同的对地分压电阻RT；S4：通过所述对地分压电阻测得母线对地电压VH、VL，两个对比分压电阻分别用RH和RL表示；S6：当RH＝RL＝∞时，VH＝VL＝2000V；S8：当系统单端接地或绝缘电阻降低时时，得以下方程：通过此方程式可求得单端接地电阻RH1或RL1。本发明针对现有检测技术误差太大的问题，提出一种基于电导法的软件算法，简化了算法而又考虑了采样电阻Rt对测量精度的影响，提高了测量精度。避免了直接测量正负极对地电压带来的系统绝缘下降，降低了电压传感器电压等级的要求。

Description

一种计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法

技术领域

本发明涉及计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法，特别是涉及一种消除2kV以上高压绝缘电阻测量采样电路误差的软件算法。

背景技术

因为要保证在2kV以上高压绝缘电阻测量的精度需要软件算法有足够的精度。目前的软件算法为了避免过于复杂，忽略了采样电阻Rt对测量精度的影响。

发明内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓解上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法，包括：

S2：在绝缘监测仪主机内部设置2个阻值相同的对地分压电阻RT；

S4：通过所述对地分压电阻测得母线对地电压VH、VL，其中两个对比分压电阻分别用RH和RL表示；

S6：当RH＝RL＝∞时，系统无接地。此时，VH＝VL＝2000V；

S8：当系统单端接地或绝缘电阻降低时时，得以下方程：

通过此方程式可求得单端接地电阻RH1或RL1。

可选地，所述的计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法，通过电导法将公式变成VH(GH+GT)＝VL(GL+GT)。

S4：通过所述对地分压电阻测得母线对地电压VH、VL；

S6：在内部增加两个附加电阻RA，使用K1、K2开关按照一定的顺序进行切换；

S8：当RH＝RL＝∞时，系统无接地，此时，VH＝VL＝2000V；

S10：一个检测周期内，K1闭合，K2断开，测得VH1、VL1，得方程:

S12：K1断开，K2闭合，经一定延时后测量VH2、VL2，得方程：

解联立方程，就可直接求得正负母线接地电阻RH、RL。

可选地，通过电导法将公式变成VH1(GH+GT+GA)＝VL1(GL+GT)，将公式变成VH2(GH+GT)＝VL2(GL+GT+GA)

写为计算机易于实现的矩阵形式：

进一步得到

对于低阶的矩阵，通过直接调用程序中的子函数便能很容易便能得到和的值进一步解得GH和GL。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器内并能由所述处理器运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的方法。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，优选为非易失性可读存储介质，其内存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时实现上述任一项所述的方法。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，当所述计算机可读代码由计算机设备执行时，导致所述计算机设备执行上述任一项所述的方法。

本发明针对现有检测技术误差太大的问题，提出一种基于电导法的软件算法，简化了算法而又考虑了采样电阻Rt对测量精度的影响，提高了测量精度。避免了直接测量正负极对地电压带来的系统绝缘下降，降低了电压传感器电压等级的要求。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本申请一实施例中不平衡电桥绝缘检测电路示意图；

图2是本申请一实施例中平衡电桥法电阻计算示意图；

图3是本申请一实施例中不平衡电桥法电阻计算示意图；

图4是本申请一实施例中平衡电桥法电导计算示意图；

图5是本申请一实施例中不平衡电桥法电导计算示意图；

图6是本申请一实施例中计算机设备的示意图；

图7是本申请一实施例中计算机可读存储介质的示意图。

具体实施方式

请参照图2，本申请一实施例中，计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法包括：

S6：当RH＝RL＝∞时，系统无接地。此时，VH＝VL＝2000V；

S8：当系统单端接地或绝缘电阻降低时时，得以下方程：

通过此方程式可求得单端接地电阻RH1或RL1。

请参照图4，在本申请一实施例中，通过电导法将公式变成VH(GH+GT)＝VL(GL+GT)。

请参照图3，在本申请一实施例中，计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法包括：

S4：通过所述对地分压电阻测得母线对地电压VH、VL；

S8：当RH＝RL＝∞时，系统无接地，此时，VH＝VL＝2000V；

S12：K1断开，K2闭合，经一定延时后测量VH2、VL2，得方程：

解联立方程，就可直接求得正负母线接地电阻RH、RL。

请参照图5，在本申请一实施例中，通过电导法将公式变成VH1(GH+GT+GA)＝VL1(GL+GT)，将公式变成VH2(GH+GT)＝VL2(GL+GT+GA)

写为计算机易于实现的矩阵形式：

进一步得到

一种用电导法计算消除2kV以上高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法其特征在于用电导法简化计算，在全测量范围包含了采样电阻对精度的影响，提高了计算速度及测量精度。

电导率(conductivity)是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数。在公式中，电导率用希腊字母κ来表示。电导率σ的标准单位是西门子/米(简写做S/m)，为电阻率ρ的倒数，即σ＝1/ρ。

电导和电阻也有关系，如果R是一个组件和设备的电阻(单位欧姆Ω)，电导为G(单位西门子S)，则：G＝1/R

使用电导法进行计算，可以将采样变成加减法。从而减少计算量，而且很容易将采样电阻RT消除，从而消除采样电阻的误差。

2kV及以上的高压直流电源在进行绝缘电阻电桥法测试时，由于电压很高：

考虑到在2kV以上直流供电回路中，采样电流过大就会功耗过大，发热过大，影响系统的稳定性；采样电流过小就会由于采集电路吸收电流所占比例过高影响采集精度，参考万用表中常用的ICL7106芯片的采样电阻值，使用1M分压电阻采集200V的电压；使用10M电阻采集2kV电压；对于4kV电源，使用20M采样电阻进行。

由于4kV直流供电系统的接地电阻检测系统未见先例，只能根据2.5kV摇表在断电时，不同的天气状况下采集的绝缘电阻数据为依据(采集到的最小绝缘电阻为0.3MΩ)，暂定采集范围为10M以上、1M～10M、1M以下三档范围。

使用平衡电桥法进行测试时：

使用20M采样电阻进行采样时，接地电阻的阻值在10M时，最终采集到的信号是10M//20M＝6.67M,由于采样信号影响的误差就要占到33.3％；接地电阻的阻值在1M时，最终采集到的信号是1M//20M＝0.95M,由于采样信号的引入误差达5％；采样误差过大。

为了能够进行提高测试精度，针对附件电阻RA采集范围为10M以上、1M～10M、1M以下三档范围使用2M电阻、200K附加电阻进行采样，此时20M的采样电阻会产生10％的采样误差。

平衡电桥法在绝缘监测仪主机内部设置2个阻值相同的对地分压电阻RT，通过它们测得母线对地电压VH、VL。其中两个对比分压电阻分别用

当RH＝RL＝∞时，系统无接地。此时，VH＝VL＝2000V。

当系统单端接地或绝缘电阻降低时时，得以下方程：

通过此方程式可求得单端接地电阻RH1或RL1。

对于不平衡电路：

不平衡电桥法在绝缘监测仪主机内部设置2个阻值相同的对地分压电阻RT，通过它们测得母线对地电压VH、VL；在内部增加两个附加电阻RA，使用K1、K2开关按照一定的顺序进行切换。

当RH＝RL＝∞时，系统无接地。此时，VH＝VL＝2000V。

一个检测周期内，K1闭合K2断开，测得VH1、VL1，得方程:

然后K1断开K2闭合，经一定延时后测量VH2、VL2，得方程：

解联立方程，就可直接求得正负母线接地电阻RH、RL。

以上需要进行并联电阻计算时，计算过程复杂，一般为了计算简单，都会把采样电阻RT省略掉，导致采集误差较大。

针对以上复杂的计算过程，可以使用电导法进行计算。

平衡电桥法中的公式：

变成VH(GH+GT)＝VL(GL+GT)

平衡电桥法中的公式：

变成VH1(GH+GT+GA)＝VL1(GL+GT)

变成VH2(GH+GT)＝VL2(GL+GT+GA)

写为计算机易于实现的矩阵形式：

进一步得到

对于低阶的矩阵，通过直接调用程序中的子函数便能很容易便能得到和的值进一步解得GH和GL，避免了繁杂的求解公式推导过程，避免了采样电阻对测量精度的影响。

对于如图1所示的不平衡电桥绝缘检测电路

根据上图在点A处使用节点分析法求R+和R-的值,其中U1,U2为R2,R4两端电压值，G34代表

在K1闭合时：

(G₊+G+G+G₃+G_-)·0-(G₊+G+G)V'₊-G₃₄V'_--G_-V'_-＝0

在K2闭合时：

(G₊+G+G+G₃+G_-)·0-(G₊+G)V”₊-G₃₄V”_--(G_-+G)V”_-＝0

整理后可得：

则

同时又有：

通过测量各个时刻U1,U2的值便可以得到该时刻下V+和V-的值，带入节点分析法化简后的结果后便可以通过计算机很容易的得到系统正负极对地绝缘值。同时U1和U2值得测量也避免了直接测量正负极对地电压时，电压传感器绝缘过低带来的系统绝缘下降问题；同时还降低了对电压传感器量程的要求

本申请还提供了一种计算机设备(请参照图6)，包括存储器、处理器和存储在所述存储器内并能由所述处理器运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的方法。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质(请参照图7)，优选为非易失性可读存储介质，其内存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在由处理器执行时实现上述任意一项所述的方法。

本申请还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，其特征在于，当所述计算机可读代码由计算机设备执行时，导致所述计算机设备执行上述任一项所述的方法。

本申请中的方法的步骤虽然是按照数字顺序编号，但并不意味着各个步骤的执行顺序一定要按照数字的顺序进行。有些步骤之间可以是并列执行的关系，甚至可以颠倒顺序执行，都属于本申请所要求的保护的范围内。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、获取其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令处理器完成，所述的程序可以存储于计算机可读存储介质中，所述存储介质是非短暂性(英文：non-transitory)介质，例如随机存取存储器，只读存储器，快闪存储器，硬盘，固态硬盘，磁带(英文：magnetic tape)，软盘(英文：floppy disk)，光盘(英文：optical disc)及其任意组合。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法，其特征在于，包括：

S6：当RH＝RL＝∞时，系统无接地，此时，VH＝VL＝2000V；

S8：当系统单端接地或绝缘电阻降低时时，得以下方程：

通过此方程式可求得单端接地电阻RH1或RL1。

2.根据权利要求1所述的计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法，其特征在于，通过电导法将公式变成VH(GH+GT)＝VL(GL+GT)。

3.一种计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法，其特征在于，包括：

S4：通过所述对地分压电阻测得母线对地电压VH、VL；

S8：当RH＝RL＝∞时，系统无接地，此时，VH＝VL＝2000V；

S12：K1断开，K2闭合，经一定延时后测量VH2、VL2，得方程：

解联立方程，就可直接求得正负母线接地电阻RH、RL。

4.根据权利要求3所述的计算消除高压绝缘电阻测量采样电路误差的方法，其特征在于，通过电导法将公式变成VH1(GH+GT+GA)＝VL1(GL+GT)，将公式变成VH2(GH+GT)＝VL2(GL+GT+GA)

写为计算机易于实现的矩阵形式：

进一步得到

5.一种计算机设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器内并能由所述处理器运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。

6.一种计算机可读存储介质，优选为非易失性可读存储介质，其内存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在由处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。

7.一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，其特征在于，当所述计算机可读代码由计算机设备执行时，导致所述计算机设备执行权利要求1-4中任一项所述的方法。