CN111929554A - 一种绝缘监测装置、系统、方法、设备、介质及辅逆系统 - Google Patents

一种绝缘监测装置、系统、方法、设备、介质及辅逆系统 Download PDF

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CN111929554A CN202010776530.0A CN202010776530A CN111929554A CN 111929554 A CN111929554 A CN 111929554A CN 202010776530 A CN202010776530 A CN 202010776530A CN 111929554 A CN111929554 A CN 111929554A
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Abstract

一种绝缘监测装置、系统、方法、设备、介质及辅逆系统，所述绝缘监控装置包括控制单元、高阻隔离单元、采样单元、脉冲输入单元，所述绝缘监测装置的第一端与被监控系统连接、第二端与大地连接；所述采样单元，包括第一采样输入端、第二采样输入端和采样输出端；所述高阻隔离单元的第一端与被监控系统连接、第二端连接分别与第一采样输入端和第二采样输入端连接；所述脉冲输入单元的第一端与所述采样单元连接、第二端与大地连接；所述控制单元用于控制所述脉冲输入单元向采样单元输入脉冲，并根据采样输出端的信号确定所述被监控系统的绝缘电阻值。本发明实施例可在绝缘监测装置与被监控系统相连的部分线缆断开连接时仍能保证测量准确。

Description

一种绝缘监测装置、系统、方法、设备、介质及辅逆系统
技术领域
本发明实施例涉及领域，更具体地说，涉及一种绝缘监测装置、系统、方法、设备、介质及辅逆系统。
背景技术
城轨运行对供电连续性要求非常高，设备断电会造成严重损失。采用不接地系统可以有效减少断电发生的频率：当单点接地故障时，由于不形成短路回路，系统仍可以正常工作。但如果不及时排除故障，若再次出现异相接地故障，系统就有可能短路、断电，造成严重后果。
为避免上述问题，城轨供电系统通常安装有绝缘监测装置，通过绝缘监控装置实时监测对地绝缘电阻，并在发生单点对地绝缘故障时通知上级系统，预防严重危害的发生。
当前的绝缘监测装置主要采用被动测量方式或主动测量方式。采用被动测量方式的绝缘监测装置，本身不主动发出测量信号进入IT供电网络(即中性点不接地的电源系统)，其利用IT供电网络出现单点接地时，电气参数发生的变化判断是否有接地故障。采用该测量方式的绝缘监测装置只能用在纯直流系统中，并且只能定性而不能定量的判断绝缘问题，该类绝缘监测装置无法测出对称的接地故障，例如当系统+/-侧同时出现大小差不多的接地故障时，该类绝缘监测装置无法检测出故障。
采用主动测量方式的绝缘监测装置，能够主动向被测量的IT供电系统注入一个电压信号，通过对注入的电压信号变化的测量，定量的计算出绝缘故障阻值的大小。该注入的电压信号一般为纯直流信号、交流方波信号等，当注入的电压信号为纯直流时，只能用于纯交流系统，注入的电压信号为交流方波信号时，可以用于交直流混合系统。
现有的城轨辅助逆变系统一般为交直流混合系统，上述绝缘监测装置与城轨辅助逆变系统在运行过程中如果出现一根线没有有效地连接，虽然另一根线仍与城轨辅助逆变系统连接，即虽然发生了绝缘故障，但绝缘监测装置无法测量出绝缘故障或测量数据错误。
发明内容
本发明实施例针对上述绝缘监测装置无法主动发现与被监控系统的连接状态的问题，提供一种绝缘监测装置、系统、方法、设备、介质及辅逆系统。
本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种绝缘监测装置，包括控制单元、高阻隔离单元、采样单元、脉冲输入单元，所述绝缘监测装置的第一端与被监控系统连接，所述绝缘监测装置的第二端与大地连接；所述控制单元分别与所述采样单元、所述脉冲输入单元连接；
所述采样单元，包括第一采样输入端、第二采样输入端和采样输出端；
所述高阻隔离单元的第一端通过高压输入端子与被监控系统连接，所述第一采样输入端和第二采样输入端分别与所述高阻隔离单元的第二端连接；
所述脉冲输入单元的第一端与所述采样单元连接，所述脉冲输入单元的第二端与大地连接；
所述控制单元用于控制所述脉冲输入单元向所述采样单元输入脉冲，并根据所述采样输出端的信号确定所述被监控系统的绝缘电阻值。
优选地，所述高压输入端子包括第一高压端子和第二高压端子，所述高阻隔离单元包括连接于所述第一采样输入端和第二采样输入端之间的分压单元。
优选地，所述高阻隔离单元包括第一电阻、第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一高压端子连接，所述第一电阻的第二端与所述第一采样输入端连接，所述第二电阻的第一端与所述第二高压端子连接，所述第二电阻的第二端与所述第二采样输入端连接。
优选地，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值相等。
优选地，所述分压单元包括第三电阻，所述第三电阻一端与第一电阻的第二端连接，另一端与所述第二电阻的第二端连接。
优选地，还包括断线检测信号源输入单元，所述断线检测信号源输入单元与所述高阻隔离单元的第二端连接，且所述断线检测信号源输入单元还与所述控制单元连接；
在所述脉冲输入单元的脉冲打开时，所述控制单元控制所述断线检测信号源输入单元的信号源关断，并获取所述采样输出端的电压信号，根据所述采样输出端的电压信号确定所述被监控系统的绝缘电阻值；
在所述脉冲输入单元的脉冲关断时，所述控制单元控制断线检测信号源输入单元的信号源打开，并获取所述第一采样输入端和/或所述第二采样输入端的电压，根据所述第一采样输入端和/或所述第二采样输入端的电压确定所述高压输入端子是否断线。
优选地，所述断线检测信号源输入单元与所述第一采样输入端连接；在所述脉冲输入单元的脉冲关断时，所述控制单元控制断线检测信号源输入单元的信号源打开，并获取所述第二采样输入端的电压信号，根据所述第二采样输入端的电压信号确定所述高压输入端子是否断线；或，
所述断线检测信号源输入单元与所述第二采样输入端连接；在所述脉冲输入单元的脉冲关断时，所述控制单元控制断线检测信号源输入单元的信号源打开，并获取所述第一采样输入端的电压信号，根据所述第一采样输入端的电压信号确定所述高压输入端子是否断线。
优选地，所述断线检测信号源输入单元包括信号源输入端和第四电阻，所述信号源输入端连接所述第四电阻，所述第四电阻与所述第一采样输入端或者所述第二采样输入端连接。
优选地，所述控制单元，还用于根据所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻的阻值以及断线检测信号源输入单元的输入电压确定所述第一采样输入端或所述第二采样输入端的电压。
优选地，所述信号源输入端与所述第四电阻之间连接有切换单元，所述控制单元控制所述切换单元的通断。
优选地，所述采样单元还包括第五电阻、第六电阻和滤波单元，所述第五电阻的第一端与所述第一采样输入端相接，所述第五电阻的第二端与所述脉冲输入单元的第一端连接，所述第六电阻的第一端与所述第二采样输入端相接，所述第六电阻的第二端与所述脉冲输入单元的第一端连接，所述第五电阻和第六电阻的两端分别与所述滤波单元并联，所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第二端接地。
优选地，所述采样单元还包括保持电路和调理电路，所述调理电路的第一端与所述保持电路连接，所述调理电路的第二端与所述控制单元连接；
所述保持电路包括第一保持单元和第二保持单元；
所述第一保持单元包括第一电容、第一开关、参考电压源、第二开关和第七电阻，所述第一电容的第一端与所述第一采样输入端连接，所述第一电容的第二端分别连接所述第一开关的第一端和第二开关的第一端，所述第一开关的第二端与参考电压源的第一端连接，所述参考电压源的第二端接地，所述第二开关的第二端与第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述调理电路连接；
所述第二保持单元包括第二电容、第三开关、第四开关和第八电阻，所述第二电容的第一端与所述第二采样输入端连接，所述第二电容的第二端分别连接所述第三开关的第一端和第四开关的第一端，所述第三开关的第二端与第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述调理电路连接，所述第四开关的第二端接地；
所述控制单元，用于在所述第一开关和第三开关闭合时，控制所述第二开关和第四开关断开；在所述第一开关和第三开关断开时，控制所述第二开关和第四开关闭合。
优选地，所述控制单元还用于，根据所述第一采样输入端的电压、所述第二采样输入端的电压、所述参考电压源、所述脉冲输入单元的输出电压确定所述绝缘阻值。
优选地，还包括接地端子和地线检测信号源，所述接地端子包括相互连接的第一接地端子和第二接地端子，所述脉冲输入单元的第二端通过所述第一接地端子与大地连接；所述地线检测信号源的第一端与控制单元相接，所述地线检测信号源的第二端通过所述第二接地端子与大地连接；
所述控制单元，用于根据脉冲输入单元与所述接地端子之间连接点的电压信号确定所述接地端子是否断线。
优选地，所述高压输入端子与所述被监控系统的交流电压网络和/或直流电压网络连接。
本发明实施例还提供一种轨道辅助逆变器系统，包括辅助逆变器、交流电压网络和直流电压网络，以及如上述所述的绝缘监测装置。
本发明实施例还提供一种绝缘监测方法，用于对交流电压网络或直流电压网络进行绝缘监测，通过如上任一项所述的绝缘监测装置对所述被监控系统进行绝缘监测。
本发明实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有绝缘监测程序，所述绝缘监测程序被处理器执行时实现如上所述的绝缘监测方法的步骤。
本发明实施例还提供一种绝缘监测设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的绝缘监测程序，所述绝缘监测程序被所述处理器执行时实现如上所述的绝缘监测方法的步骤。
本发明实施例的绝缘监测装置、系统、方法、设备、介质及辅逆系统，通过脉冲输入单元向大地以及采样单元分别注入脉冲信号，可在与被监控系统相连的部分线缆断开连接时仍能保证测量准确。并且，本发明实施例还可以通过在输入脉冲信号之前，通过断线检测信号源输入单元输入电压，并采样高阻隔离单元第二端的电压识别绝缘监测装置在运行前是否良好地接入。
附图说明
图1是本发明实施例提供的绝缘监测装置的示意图；
图2是本发明另一实施例提供的绝缘监测装置的示意图；
图3是本发明实施例提供的绝缘监测装置断线检测信号源输入单元、高阻隔离单元、采样单元以及脉冲输入单元的示意图；
图4是本发明实施例提供的绝缘监测装置中采样单元的示意图；
图5是本发明实施例提供的绝缘监测装置在正常情况下采样单元采样获得的采样信号的示意图；
图6是本发明实施例提供的绝缘监测装置在与单根被监控线断开连接时采样单元采样获得的采样信号的示意图；
图7是本发明实施例提供的绝缘监测方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明实施例提供的绝缘监测装置的示意图，该绝缘监控装置可用于IT供电系统(即中性点不接地的电源系统)，例如城轨供电系统，尤其是城轨辅助逆变器的直流侧或交流侧接地故障监控。本实施例的绝缘监测装置包括高阻隔离单元11、脉冲输入单元单元12、采样单元13以及控制单元14，上述高阻隔离单元11、脉冲输入单元单元12、采样单元13以及控制单元14具体可由集成到印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)的电路及电子元件构成。上述绝缘监测装置的第一端与被监控系统(例如城轨辅助逆变器的三相交流线或直流母线)连接，且该绝缘监测装置的第二端与大地连接。
具体地，在本实施例中，控制单元14分别与采样单元13、脉冲输入单元12电性连接。上述采样单元13包括第一采样输入端、第二采样输入端和采样输出端；高阻隔离单元11的第一端通过高压输入端子17与被监控系统连接，并将高压输入端子17所连接的被监控系统的电压进行隔离后通过其第二端输出，采样单元13的第一采样输入端和第二采样输入端分别与高阻隔离单元11的第二端连接，并对高阻隔离单元11的第二端的输出电压进行采样；脉冲输入单元12的第一端与采样单元13连接，且该脉冲输入单元12的第二端通过接地端子16与大地连接；控制单元14用于控制脉冲输入单元12向采样单元13输入脉冲(该脉冲信号具体可以为根据系统泄露电容自适应调节的脉冲方波，该自适应调节的脉冲方波的获取方式属于本领域已有技术，在此不再赘述)，并根据采样输出端的信号确定被监控系统的绝缘电阻值。
上述被监控系统的绝缘电阻值包含有被监控系统的状态信号，即通过分析被监控系统的绝缘电阻值可确认被监控系统是否发生单点对地故障。具体地，控制单元14可将上述被监控系统的绝缘电阻值输出到被监控系统(例如输出到辅助逆变器的控制器或其他上位机)。
本实施例的绝缘监测装置在上电完成后，通过控制单元14控制脉冲输入单元12向大地输出脉冲信号(例如+/-30V的低频方波信号)，结合图2所示，脉冲输入单元12输出脉冲信号经过接地端子16→被监控系统绝缘电阻RX和泄露电容CX→被监控系统→高阻隔离单元11，形成闭合的绝缘阻值(即被监控系统的对地电阻)测量回路。通过采样单元13对高阻隔离单元11的第二端的电压进行信号处理，控制单元14进行模数转换及运算后，将与被监控系统的对地电阻相关的监测信号(即被监控系统的绝缘电阻值)转化为数字信号输出。
结合图2所示，在本发明的一个实施例中，高压输入端子包括第一高压端子L1和第二高压端子L2，并且，高阻隔离单元11包括连接于第一采样输入端和第二采样输入端之间的分压单元，即高阻隔离单元11通过第一高压端子L1和第二高压端子L2与被监控系统的两个不同点连接，例如城轨辅助逆变器的三相交流线中的两根交流线或正、负直流母线，从而可通过多点监控获得故障点。
结合图3所示，上述高阻隔离单元11具体包括第一电阻R1、第二电阻R2，其中第一电阻R1的第一端与第一高压端子L1连接，且该第一电阻R1的第二端(即图3中的电位采样点a1)与采样单元13的第一采样输入端连接；第二电阻R2的第一端与第二高压端子L2连接，且第二电阻R2的第二端(即图3中的电位采样点a2)与采样单元13的第二采样输入端连接。上述第一电阻R1、第二电阻R2分别可实现被监控系统的两路高压的隔离输出。
特别地，为简化后续的计算操作以及电路复杂度，可使上述第一电阻R1与第二电阻R2的阻值相等。
此外，采样单元13的第一采样输入端和第二采样输入端之间的分压单元具体包括第三电阻R3，该第三电阻R3一端与第一电阻R1的第二端连接，另一端与第二电阻R2的第二端连接。通过第三电阻R3，可实现第一采样输入端和第二采样输入端之间的隔离。
结合图3所示，采样单元13还包括第五电阻R5、第六电阻R6和滤波单元，其中第五电阻R5的第一端与第一采样输入端相接，且该第五电阻R5的第二端与脉冲输入单元12的第一端连接；第六电阻R6的第一端与第二采样输入端相接，且该第六电阻R6的第二端与脉冲输入单元12的第一端连接，上述第五电阻R5和第六电阻R6的两端分别与滤波单元并联，且第五电阻R5的第二端和第六电阻R6的第二端接地。上述采样单元13通过第五电阻R5、第六电阻R6形成两路检测信号。滤波单元可进行滤波和隔直处理，消除系统工频电压和直流电压对绝缘电阻测量回路的影响。
结合图4所示，采样单元13还包括保持电路和调理电路，其中调理电路的第一端与保持电路连接，且该调理电路的第二端与控制单元14连接。具体地，与采样单元13的两路检测信号对应，保持电路包括第一保持单元和第二保持单元。
其中，第一保持单元包括第一电容C1、第一开关S1、参考电压源REF1、第二开关S2和第七电阻R7，第一电容C1的第一端与第一采样输入端连接，第一电容C1的第二端分别连接第一开关S1的第一端和第二开关S2的第一端，第一开关S1的第二端与参考电压源REF1的第一端连接，参考电压源REF1的第二端接地，第二开关S2的第二端与第七电阻R7的第一端连接，第七电阻R7的第二端与调理电路连接；第二保持单元包括第二电容C2、第三开关S3、第四开关S4和第八电阻R8，第二电容C2的第一端与第二采样输入端连接，第二电容C2的第二端分别连接第三开关S3的第一端和第四开关S4的第一端，第三开关S3的第二端与第八电阻R8的第一端连接，第八电阻R8的第二端与调理电路连接，第四开关S4的第二端接地。
控制单元14用于在第一开关S1和第三开关S3闭合时，控制第二开关S2和第四开关S4断开；在第一开关S1和第三开关S3断开时，控制第二开关S2和第四开关S4闭合。具体地，在绝缘监测装置稳定运行时，控制单元14控制脉冲输入单元12向接地端子16输出脉冲信号，控制单元14还向第一开关元件S1和第三开关元件S3分别输出第一控制信号，以及向第二开关元件S2和第四开关元件S4分别输出第二控制信号，上述第一控制信号、第二控制信号以及预设脉冲信号分别为方波脉冲(其占空比由控制单元14根据采样值的反馈进行自适应调节)，第一控制信号与第二控制信号反相，且第二控制信号与预设脉冲信号的相位相错。
上述控制单元14还用于根据第一采样输入端的电压、第二采样输入端的电压、参考电压源REF1、脉冲输入单元12的输出电压确定被监控系统的绝缘阻值。
结合图3所示，本实施例的脉冲输入单元12具体可包括第五开关元件S5、第六开关元件S6、第一直流电源REF2以及第二直流电源REF3，且第一直流电源REF2的负极(即低电位端)连接参考地GND、第二直流电源REF3的正极(即高电位端)连接参考地GND。第一直流电源REF2的正极(即高电位端)经由第五开关元件S5连接接地端子16，第二直流电源REF3的负极(即低电位端)经由第六开关元件S6连接接地端子16，且第五开关元件S5和第六开关元件S6的控制端分别与控制单元14连接，并分别根据来自控制单元14的控制信号SS_1(+)、SS_1(-)导通或关断。
上述第一开关元件S1、第二开关元件S2、第三开关元件S3和第四开关元件S4、第五开关元件S5、第六开关元件S6具体可采用半导体开关元件、继电器、接触器等。
结合图5所示，在绝缘监测装置正常工作时(两个高压接线端L1、L2均连接良好)的采样波形图，电位采样点a1和电位采样点a2的电压基本一致，通过采样单元13采集的电压AIN_M，在不同时间点的电压值满足以下计算式：
(VM1-VREF1)＝(VREF2-VM2) (1)
其中，VREF1为第一开关元件S1和第三开关元件S3闭合、第二开关元件S2和第四开关元件S4断开且预设脉冲信号为低电平时的采样电压，VM1为第一开关元件S1和第三开关元件S3闭合、第二开关元件S2和第四开关元件S4断开且预设脉冲信号为高电平时的采样电压，VREF2为第一开关元件S1和第三开关元件S3断开、第二开关元件S2和第四开关元件S4闭合且预设脉冲信号为高电平时的采样电压，VM2为第一开关元件S1和第三开关元件S3断开、第二开关元件S2和第四开关元件S4闭合且预设脉冲信号为低电平时的采样电压。通过上述计算式(4)中的电压变化量可计算出绝缘阻值(绝缘阻值的计算方式为本领域的公知技术，在此不再赘述)，以确认被监控系统的状态。
假设第一高压端子L1断开连接、第二高压端子L2连接良好，当脉冲输入单元12输出脉冲信号变化时，电位采样点a1上的电压变化量极小，而电位采样点a2上的电压变化量较大，当进入下一测量周期前电位采样点a1、a2的电压均已保持稳定时，采样电压AIN_M的采样波形图如图6所示，此时由于被监控系统电阻与正常(即第一高压端子L1、第二高压端子L2连接良好)时不同，通过以前半周期的电压变化量(VM1-VREF1)进行绝缘阻值计算，能够提升测量结果的准确性。第二高压端子L2与被监控系统断开连接时，可采用类似方式处理。
通过以上方式，在绝缘监测装置运行的过程中，意外发生第一高压端子L1或第二高压端子L2断开连接时，上述绝缘监测装置仍然能够通过一个与被监控系统连接良好的高压端子，并根据采样电压的变化，计算出绝缘阻值的变化，保证测量数据的准确性。此外，在绝缘监测装置运行过程中，若出现高压接线端断开，控制单元14也可通过故障指示单元输出报警信号。
结合图2、3所示，在本发明的另一实施例中，上述绝缘监测装置还可在正式工作之前(即脉冲输入单元12向大地输出脉冲信号之前)，检测该绝缘监测装置是否与被监控系统良好连接。在本实施例中，绝缘监测装置除了包括控制单元14、高阻隔离单元11、采样单元13、脉冲输入单元12外，还包括断线检测信号源输入单元15。该断线检测信号源输入单元15与高阻隔离单元11的第二端连接，且断线检测信号源输入单元15还与控制单元14连接。
在脉冲输入单元12的脉冲关断(例如绝缘监测装置刚上电，脉冲输入单元12未输出脉冲信号)时，控制单元14控制断线检测信号源输入单元15的信号源打开，并获取第一采样输入端和/或第二采样输入端的电压，根据第一采样输入端和/或所述第二采样输入端的电压确定高压输入端子是否断线。而在上述检测完成后(即检测确认绝缘监测装置与被监控系统良好连接)，控制单元14控制脉冲输入单元12的脉冲打开(即输出脉冲信号)，同时控制断线检测信号源输入单元15的信号源关断，并获取采样输出端的电压信号，根据采样输出端的电压信号确定被监控系统的绝缘电阻值。
在本发明的一个实施例中，断线检测信号源输入单元15与第一采样输入端连接；在脉冲输入单元12的脉冲关断时，控制单元14控制断线检测信号源输入单元15的信号源打开，并获取第二采样输入端的电压信号，根据所述第二采样输入端的电压信号确定高压输入端子是否断线。
或者，在本发明的另一实施例中，断线检测信号源输入单元15与第二采样输入端连接，在脉冲输入单元12的脉冲关断时，控制单元14控制断线检测信号源输入单元15的信号源打开，并获取第一采样输入端的电压信号，根据第一采样输入端的电压信号确定高压输入端子是否断线。
上述断线检测信号源输入单元15包括信号源输入端和第四电阻R4，其中信号源输入端连接第四电阻R4，第四电阻R4与第一采样输入端或者第二采样输入端连接。并且，信号源输入端与第四电阻R4之间连接有切换单元(例如半导体开关管或接触器)，控制单元14通过控制该切换单元的通断，控制断线检测信号源输入单元15与采样单元13之间的连通或断开。同时，控制单元14还根据第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的阻值以及断线检测信号源输入单元15的输入电压确定第一采样输入端或第二采样输入端的电压，从而判断绝缘检测装置是否与被监控系统良好连接。
以下以第一高压端子L1、第二高压端子L2连接被监控系统为例，对上述绝缘监测装置通过断线检测信号源输入单元15进行连接状态判断的具体说明。
在断线检测信号源输入单元15连接到采样单元13时，假设绝缘监测装置的第一高压端L1、第二高压端子L2均与被监控系统连接断开，或接地端子16与大地连接断开，则绝缘电阻测量回路(即由接地端子16→被监控系统绝缘电阻RX和泄露电容CX→被监控系统→高压隔离单元11构成的闭合回路)断开，被监控系统即使发生绝缘故障，绝缘监测装置测量出的绝缘电阻(即被监控系统的对地电阻)仍然极大，等同于装置失效。本实施例的绝缘监测装置具体通过以下方式避免上述情况：
结合图3所示，断线检测信号源输入单元15中的切换单元在控制单元14的控制信号SL1控制下导通。由于第一高压端L1、第二高压端子L2均与被监控系统连接良好时和其中有任意一个与被监控系统断开连接时，采样单元13的第一采样输入端或第二采样输入端的电压不同，通过判断第一采样输入端或第二采样输入端的电压值，即可以判断第一高压端L1、第二高压端子L2是否良好接入系统中。
具体地，当电位采样点a2的电压值稳定后，就可以进行判定高压线是否存在断线情况，此时，断线检测信号源输入单元15的输出电压UL与电位采样点a2的电压值U2存在以下关系：
Figure BDA0002618709460000121
其中“//”表示电阻并联的电阻值，R2表示第二电阻R2的电阻值，R4表示第四电组R4的电阻值，R’为绝缘电阻值。当第一高压端子L1、第二高压端子L2均良好接入被监控系统时，绝缘电阻值R’满足以下计算式(3)；当第一高压端子L1、第二高压端子L2中有一个或以上与被监控系统断开时，满足以下计算式(4)：
R'＝(2×R1)//R3 (3)
R'＝R3 (4)
其中R1表示第三电阻R1的电阻值，R3表示第三电阻R3的电阻值。
当上述断线检测完成后，控制单元14关断断线检测信号源输入单元15的输出，若确认第一高压端子L1、第二高压端子L2均连接良好时，开始启动绝缘电阻测量回路工作。由于与绝缘电阻的实时监测冲突，上述第一高压端子L1、第二高压端子L2断线检测只在绝缘监测装置上电时检测。
特别地，上述绝缘监测装置还可包括故障指示单元，该故障指示单元与控制单元14连接，且控制单元14在第一高压端子L1、第二高压端子L2中有一个或以上与被监测系统断开时，控制单元14可通过故障指示单元输出报警信号。
结合图2所示，在本发明的另一实施例中，上述绝缘监测装置还可包括调理单元10，接地端子16包括分别用于与大地连接的第一接地端E和第二接地端KE；其中第一接地端E连接到脉冲输入单元12，并将脉冲输入单元12输出的脉冲信号输出到大地；第二接地端K3经由调理单元10连接到控制单元14，并由调理单元10将第二接地端K3的电压调整到预设范围后输出到控制单元14。从而控制单元14可根据从调理单元10接收的信号AIN_KE(电压信号)判断接地端子16是否接地异常。
具体地，当从调理单元10接收的信号AIN_KE不包括预设脉冲信号(来自脉冲输入单元12)对应的信号时，控制单元14确认接地端子16存在接地故障；当从调理单元10接收的信号AIN_KE包括脉冲信号对应的信号时，控制单元14确认接地端子16不存在接地故障。并且，当控制单元14确认接地端子16存在接地故障时，同样可通过故障指示单元输出报警信号。
通过在绝缘监测装置上电时的第一高压端子L1、第二高压端子L2的断线检测和接地端子16的断线检测，可以识别绝缘监测装置在运行前是否良好地接入到系统中，为调试人员提供参考，防止绝缘监测装置因断线导致无法测出绝缘阻值。并且，接地端子16的断线检测与上述通过脉冲输入单元12、采样单元13以及控制单元14获取绝缘阻值的过程同时进行，并实时监测。
在本发明的一个实施例中，上述绝缘监测装置还包括模拟量输出单元19，该模拟量输出单元19将控制单元14输出的数字信号转换为模拟量(例如0-10V)并输出。通过模拟量输出单元19，上述绝缘监测装置可实时将被监控系统的对地电阻相关的监测信号并通过简单方式输出(不需要通信)。
在本发明的另一实施例中，上述绝缘监测装置还可包括直流输入端子以及供电单元20；上述供电单元20与直流输入单元连接以获取外部输入的直流电(例如24V)，供电单元20采用隔离电源电路产生绝缘监控装置所需其他电源，并分别向控制单元14、采样单元13(例如参考电压源REF1)以及脉冲输入单元12(例如第一直流电源REF2、第二直流电源REF3)输出直流供电电压。
一种轨道辅助逆变器系统，包括辅助逆变器、交流电压网络和直流电压网络，以及前述的绝缘监测装置；
所述绝缘监测装置与第九电阻的第一端、第三电容的第一端连接，第九电阻、第三电容的第二端与所述交流电压网络和/或直流电压网络连接。
本发明实施例还提供一种轨道辅助逆变器系统(即辅逆系统)，该轨道辅助逆变器系统包括辅助逆变器、交流电压网络和直流电压网络，以及如上所述的绝缘监测装置。本实施例中的轨道辅助逆变器系统与上述图1-6对应实施例中的绝缘监测装置属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的装置实施例，且装置实施例中的技术特征在本实施例中均对应适用，这里不再赘述。
本发明实施例还提供一种绝缘监测方法，用于对交流电压网络或直流电压网络进行绝缘监测，该方法通过如上所述的绝缘监测装置对所述被监控系统进行绝缘监测。本实施例中的绝缘监测方法与上述图1-6对应实施例中的绝缘监测装置属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的装置实施例，且装置实施例中的技术特征在本方法实施例中均对应适用，这里不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该可读存储介质上存储有绝缘监测程序，所述绝缘监测程序被处理器执行时实现如上所述的绝缘监测方法的步骤。本实施例中的可读存储介质与上述图1-6对应实施例中的绝缘监测装置属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的装置实施例，且装置实施例中的技术特征在本实施例中均对应适用，这里不再赘述。
本发明实施例还提供一种绝缘监测设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的绝缘监测程序，所述绝缘监测程序被所述处理器执行时实现如上所述的绝缘监测方法的步骤。本实施例中的绝缘监测设备与上述图1-6对应实施例中的绝缘监测装置属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的装置实施例，且装置实施例中的技术特征在本实施例中均对应适用，这里不再赘述。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种绝缘监测装置，其特征在于，包括控制单元、高阻隔离单元、采样单元、脉冲输入单元，所述绝缘监测装置的第一端与被监控系统连接，所述绝缘监测装置的第二端与大地连接；所述控制单元分别与所述采样单元、所述脉冲输入单元连接；
所述采样单元，包括第一采样输入端、第二采样输入端和采样输出端；
所述高阻隔离单元的第一端通过高压输入端子与被监控系统连接，所述第一采样输入端和第二采样输入端分别与所述高阻隔离单元的第二端连接；
所述脉冲输入单元的第一端与所述采样单元连接，所述脉冲输入单元的第二端与大地连接；
所述控制单元用于控制所述脉冲输入单元向所述采样单元输入脉冲，并根据所述采样输出端的信号确定所述被监控系统的绝缘电阻值。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述高压输入端子包括第一高压端子和第二高压端子，所述高阻隔离单元包括连接于所述第一采样输入端和第二采样输入端之间的分压单元。
3.根据权利要求2所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述高阻隔离单元包括第一电阻、第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一高压端子连接，所述第一电阻的第二端与所述第一采样输入端连接，所述第二电阻的第一端与所述第二高压端子连接，所述第二电阻的第二端与所述第二采样输入端连接。
4.根据权利要求3所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值相等。
5.根据权利要求3所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述分压单元包括第三电阻，所述第三电阻一端与第一电阻的第二端连接，另一端与所述第二电阻的第二端连接。
6.根据权利要求5所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，还包括断线检测信号源输入单元，所述断线检测信号源输入单元与所述高阻隔离单元的第二端连接，且所述断线检测信号源输入单元还与所述控制单元连接；
在所述脉冲输入单元的脉冲打开时，所述控制单元控制所述断线检测信号源输入单元的信号源关断，并获取所述采样输出端的电压信号，根据所述采样输出端的电压信号确定所述被监控系统的绝缘电阻值；
在所述脉冲输入单元的脉冲关断时，所述控制单元控制断线检测信号源输入单元的信号源打开，并获取所述第一采样输入端和/或所述第二采样输入端的电压，根据所述第一采样输入端和/或所述第二采样输入端的电压确定所述高压输入端子是否断线。
7.根据权利要求6所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述断线检测信号源输入单元与所述第一采样输入端连接；在所述脉冲输入单元的脉冲关断时，所述控制单元控制断线检测信号源输入单元的信号源打开，并获取所述第二采样输入端的电压信号，根据所述第二采样输入端的电压信号确定所述高压输入端子是否断线；或，
所述断线检测信号源输入单元与所述第二采样输入端连接；在所述脉冲输入单元的脉冲关断时，所述控制单元控制断线检测信号源输入单元的信号源打开，并获取所述第一采样输入端的电压信号，根据所述第一采样输入端的电压信号确定所述高压输入端子是否断线。
8.根据权利要求7所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述断线检测信号源输入单元包括信号源输入端和第四电阻，所述信号源输入端连接所述第四电阻，所述第四电阻与所述第一采样输入端或者所述第二采样输入端连接。
9.根据权利要求8所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述控制单元，还用于根据所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻的阻值以及断线检测信号源输入单元的输入电压确定所述第一采样输入端或所述第二采样输入端的电压。
10.根据权利要求8所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述信号源输入端与所述第四电阻之间连接有切换单元，所述控制单元控制所述切换单元的通断。
11.根据权利要求1所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述采样单元还包括第五电阻、第六电阻和滤波单元，所述第五电阻的第一端与所述第一采样输入端相接，所述第五电阻的第二端与所述脉冲输入单元的第一端连接，所述第六电阻的第一端与所述第二采样输入端相接，所述第六电阻的第二端与所述脉冲输入单元的第一端连接，所述第五电阻和第六电阻的两端分别与所述滤波单元并联，所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第二端接地。
12.根据权利要求11所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述采样单元还包括保持电路和调理电路，所述调理电路的第一端与所述保持电路连接，所述调理电路的第二端与所述控制单元连接；
所述保持电路包括第一保持单元和第二保持单元；
所述第一保持单元包括第一电容、第一开关、参考电压源、第二开关和第七电阻，所述第一电容的第一端与所述第一采样输入端连接，所述第一电容的第二端分别连接所述第一开关的第一端和第二开关的第一端，所述第一开关的第二端与参考电压源的第一端连接，所述参考电压源的第二端接地，所述第二开关的第二端与第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述调理电路连接；
所述第二保持单元包括第二电容、第三开关、第四开关和第八电阻，所述第二电容的第一端与所述第二采样输入端连接，所述第二电容的第二端分别连接所述第三开关的第一端和第四开关的第一端，所述第三开关的第二端与第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述调理电路连接，所述第四开关的第二端接地；
所述控制单元，用于在所述第一开关和第三开关闭合时，控制所述第二开关和第四开关断开；在所述第一开关和第三开关断开时，控制所述第二开关和第四开关闭合。
13.根据权利要求12所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述控制单元还用于，根据所述第一采样输入端的电压、所述第二采样输入端的电压、所述参考电压源、所述脉冲输入单元的输出电压确定所述绝缘阻值。
14.根据权利要求1所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，还包括接地端子和地线检测信号源，所述接地端子包括相互连接的第一接地端子和第二接地端子，所述脉冲输入单元的第二端通过所述第一接地端子与大地连接；所述地线检测信号源的第一端与控制单元相接，所述地线检测信号源的第二端通过所述第二接地端子与大地连接；
所述控制单元，用于根据脉冲输入单元与所述接地端子之间连接点的电压信号确定所述接地端子是否断线。
15.根据权利要求1所述的一种绝缘监测装置，其特征在于，所述高压输入端子与所述被监控系统的交流电压网络和/或直流电压网络连接。
16.一种轨道辅助逆变器系统，其特征在于，包括辅助逆变器、交流电压网络和直流电压网络，以及如权利要求1～14任一项所述的绝缘监测装置。
17.一种绝缘监测方法，用于对交流电压网络或直流电压网络进行绝缘监测，其特征在于，通过如权利要求1～14任一项所述的绝缘监测装置对所述被监控系统进行绝缘监测。
18.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有绝缘监测程序，所述绝缘监测程序被处理器执行时实现如权利要求17所述的绝缘监测方法的步骤。
19.一种绝缘监测设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的绝缘监测程序，所述绝缘监测程序被所述处理器执行时实现如权利要求17中所述的绝缘监测方法的步骤。
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