CN113552453A - 一种绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法，包括直流绝缘阻抗检测装置的各个检测单元通过模块化和分布式分别采集各自的直流支路的剩余电流值并进行缓存；直流绝缘阻抗检测装置的分机单元与各个检测单元通讯连接；分机单元读取各个直流支路的剩余电流值，并将各个剩余电流值传输到绝缘检测仪；分机单元获取绝缘检测仪的电源供电电压、对地电压；分机单元计算得到各个直流支路绝缘阻抗值，并判断各个直流支路的剩余电量值和绝缘阻抗值是否在预设的安全范围内；分机单元将处理计算获得的绝缘阻抗值传输到各个检测单元，检测单元通过可视化设备进行显示。本发明实现了对绝缘监测系统各个直流支路分布式采集，得到了精确的直流支路数据。
Description
技术领域
本发明涉及直流绝缘阻抗检测技术领域，具体涉及一种绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法及相关设备。
背景技术
电力系统中的绝缘监测系统主要应用于变电站站用直流电源系统、交直流一体化系统或数据中心直流电源系统、轨道交通直流电源系统以及其他应用领域的直流电源系统的直流母线、直流馈线的各种绝缘故障的监测。
电力系统中的绝缘监测系统包括绝缘检测仪和直流绝缘阻抗检测装置，现有的直流绝缘阻抗检测装置要么只对一个直流负载进行检测，不仅检测效率低，还成本高；要么分散的并且杂乱对各个直流负载进行检测，没有形成集中模块化的形式。
并且由于电网绝缘阻抗值不能太小，要求大于10K以上，小于10K就报警，并且是通电使用状态下测量，必须确保微弱的剩余电流就报警，行业要求：工作环境温度-20～80摄氏度条件下,剩余电流超过4mA正负0.2mA就报警，但是现有的直流绝缘阻抗检测装置检测精度差，无法准确地检测到直流绝缘阻抗值和剩余电流值，从而具有一定的安全隐患。并且由于磁芯材料和体机等制作工艺的局限性，在地磁和其它因素的影响下，使60～100mA规格的磁芯材料，零点发生偏移，同时在不同的温度条件下，磁芯内部磁粉极限调整的活跃度不同，在-10到-40度的区间，活跃度明显下降，导致测量误差较大。在0到60摄氏度的环境温度下，磁极的磁性强度跟外接的偏置剩余电流成正比，线性非常好，误差主要为地磁影响造成。采集电流等于剩余电流加一个固定的地磁叠加偏移电流，但是到了0度以下，特别是-10摄氏度以下，磁芯材料活跃度降低，误差变得非常大，主要体现为偏置电流(即剩余电流)和磁场强度的转换增益发生变化。其电流和磁场的增益会随着温度的变化发生较大改变。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法及相关设备，可以解决现有技术中无法高精度的检测到直流绝缘阻抗值和剩余电流值的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法，包括以下步骤：
步骤S1、直流绝缘阻抗检测装置的各个检测单元通过模块化和分布式分别采集各自的直流支路的剩余电流值并进行缓存；
步骤S2、直流绝缘阻抗检测装置的分机单元与各个检测单元通讯连接；
步骤S3、分机单元读取各个直流支路的剩余电流值，并将各个剩余电流值传输到绝缘检测仪；
步骤S4、分机单元获取绝缘检测仪的电源供电电压、对地电压；
步骤S5、分机单元计算得到各个直流支路绝缘阻抗值，并判断各个直流支路的剩余电量值和绝缘阻抗值是否在预设的安全范围内；
步骤S6、分机单元将处理计算获得的绝缘阻抗值传输到各个检测单元，检测单元通过可视化设备进行显示。
进一步的，所述直流绝缘阻抗检测装置的各个检测单元通过模块化和分布式分别采集各自的直流支路的剩余电流值并进行缓存具体包括：
检测单元通过反馈平衡绕组采集各自的直流支路的剩余电流值；
检测单元检测环境温度不在磁芯的正常工作范围时进行温度补偿。
进一步的，所述检测单元通过反馈平衡绕组采集各自的直流支路的剩余电流值具体包括：
直流支路的被测导线的剩余电流使得当前检测单元的磁芯往一个方向发生极化现象；
方波振荡器受振荡激励线圈磁饱和阻抗影响，以使震荡波的占空比例发生偏移产生偏移信号并输出至单片机；
单片机获取偏移信号后输出一个作用力相反的量化控制信号到双向受控横流源；
双向受控横流源输出一个与被测导线的剩余电流产生的磁场方向相反的补偿平衡电流到反馈平衡线圈，以使磁芯的极化现象减弱；
通过对补偿平衡电流进行PLD(可编程逻辑器件)算法逐次控制让磁芯恢复磁平衡状态，最终单片机输出的量化控制信号的值为被测导线的剩余电流的值。
进一步的，所述检测单元检测环境温度不在磁芯的正常工作范围时进行温度补偿，以使得保持磁芯的极化能力具体包括：
磁芯上安装温度传感器实时检测获取磁芯的温度，形成数据传输到单片机；
单片机判断温度传感器检测的温度是否满足磁芯的正常工作范围；
若温度不满足磁芯的正常工作范围，单片机控制导通安装于磁芯的加热丝镀膜/制冷丝镀膜，调节磁芯的当前温度满足正常工作范围。
进一步的，所述分机单元计算得到各个直流支路绝缘阻抗值，并判断各个直流支路的剩余电量值和绝缘阻抗值是否在预设的安全范围内具体包括若各个直流支路的剩余电量值不在预设的安全范围之内，则进行报警提醒；若各个直流支路的绝缘阻抗值不在预设的安全范围之内，则进行报警提醒。
本发明通过在绝缘监测系统的直流绝缘阻抗检测装置采用分布式设计和模块化的思路对各个直流支路进行检测，其通过若干个与直流母线电压总线并联检测单元独立检测各个直流支路的数据，实现分布式采集，并且将采集的数据传输到分机单元进行处理，从而得到各个直流支路的剩余电流值和实际绝缘阻抗值，最后通过检测单元的显示屏进行可视化显示，如果超出预设的安全范围则进行报警提示；同时通过反馈平衡组精确测量各个直流支路的剩余电流值和绝缘阻抗值，并且确保偏置电流(即剩余电流)和反馈平衡电流在相同温度下对电流，磁场强度的转换增益是相同的，避免了不同温度下转换增益不一致的缺点；并且设有温度补偿，确保磁芯在正常工作的温度范围，从而使得磁芯有良好的极化能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请的绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法的步骤流程示意图；
图2为本申请的绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法的结构示意图；
图3为本申请的绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法的电流反馈平衡结构示意图；
图4为本申请的绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法的一个磁芯状态示意图；
图5为本申请的绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法的一个磁芯状态示意图；
图6为本申请的绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法的一个磁芯状态示意图；
图7为本申请的绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
本申请涉及的绝缘监测系统包括绝缘检测仪(主机)和直流绝缘阻抗检测装置(分机)。
请参考图1至图7，本申请实施例提供了的一种绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法，包括以下步骤：
步骤S1、直流绝缘阻抗检测装置的各个检测单元通过模块化和分布式分别采集各自的直流支路的剩余电流值并进行缓存；在本实施例中具体采集如下：
检测单元通过反馈平衡绕组采集各自的直流支路的剩余电流值；请参阅图7可知：
直流支路的被测导线的剩余电流使得当前检测单元的磁芯往一个方向发生极化现象；这个极化现象为轻微的；
方波振荡器受振荡激励线圈磁饱和阻抗影响，以使震荡波的占空比例发生偏移产生偏移信号并输出至单片机；
单片机获取偏移信号后输出一个作用力相反的量化控制信号到双向受控横流源；
双向受控横流源输出一个与被测导线的剩余电流产生的磁场方向相反的补偿平衡电流到反馈平衡线圈，从而使得磁芯的极化现象减弱；
通过对补偿平衡电流进行PLD算法逐次控制让磁芯恢复磁平衡状态，如图3所示，最终单片机输出的量化控制信号的值为被测导线的剩余电流的值。
检测单元检测环境温度不在磁芯的正常工作范围时进行温度补偿，以使磁芯的极化能力可以保持，请参阅图7可知。
磁芯上安装温度传感器实时检测获取磁芯的温度，形成数据传输到单片机；
单片机判断温度传感器检测的温度是否满足磁芯的正常工作范围；
当单片机判断温度传感器检测到的温度数据低于磁芯的正常工作范围时，导通安装于磁芯的加热丝镀膜，直至磁芯的当前温度位于正常工作范围；目的是改善磁芯材料在极低温度下不活跃的问题，在极低温度下，施加偏置电流，磁芯材料极化能力较弱，也就是对施加的偏置磁场不敏感，这时对微弱信号的变化，没有大的反应，会造成无法测量，引入温度补偿后，可根据磁芯温度做适当的补偿，当温度过低时，开启0～0.5W的加热脉冲，使磁芯温度升高到-5摄氏度以上。这时磁芯转换敏感度较好，可正常使用；
当单片机判断温度传感器检测到的温度数据高于磁芯的正常工作范围时，导通安装于磁芯的制冷丝镀膜，直至磁芯的当前温度位于正常工作范围。
步骤S2、直流绝缘阻抗检测装置的分机单元与各个检测单元通讯连接；
步骤S3、分机单元读取各个直流支路的剩余电流值，并将各个剩余电流值传输到绝缘检测仪；在实际读取的过程中分机单元以按照次序的方法读取各个直流支路的剩余电流值；
步骤S4、分机单元获取绝缘检测仪的电源供电电压、对地电压；
步骤S5、分机单元计算得到各个直流支路绝缘阻抗值，并判断各个直流支路的剩余电量值和绝缘阻抗值是否在预设的安全范围内；
需要说明的是，此时分为几种情况：
若各个直流支路的剩余电量值不在预设的安全范围之内，则进行报警提醒；
若各个直流支路的绝缘阻抗值不在预设的安全范围之内，则进行报警提醒；
若各个直流支路的剩余电量值和各个直流支路的绝缘阻抗值均不在预设的安全范围之内，则进行报警提醒；
步骤S6、分机单元将处理计算获得的绝缘阻抗值传输到各个检测单元，检测单元通过可视化设备进行显示。
可视化设备可以是一种电子显示屏，也可以可以实现实时显示的数字符号的一类设备。
优选地，分机单元通过检测单元的单片机不同IO地址线识别，分别读取各个支检测单元采集到的剩余电流。通过485总线读取绝缘检测仪采集到的线路电压和接地电压，通过线路电压跟各个支路剩余电流，分别计算各个支路的直流绝缘阻抗值。计算完成的绝缘阻抗值，通过单片机不同IO地址传送回检测单元。
首先分机单元分配若干个IO口给各个检测单元，该IO口通过双向光耦进行隔离，采取TTL半双工模式，分机单元为主，检测单元为从，一问一答。这若干个IO口被虚拟成通用的Uart串口，通过串口访问协议指令，查询检测单元剩余电流和检测单元需要上传的操作指令；检测单元在收到该查询指令后，组织数据，将检测到的剩余电流，操作指令，地址信息等，加入到数据帧中，并加载到串口驱动端，发送给分机单元。分机单元收到返回的剩余电流值后，与从绝缘检测仪读取的线对地电压，进行R＝U/I的运算，计算出正向阻抗值和反向阻抗值。并通过下次的查询，将该阻抗值从新发送到检测单元，检测单元收到该阻抗值后进行显示。
当模组需要进行设置时，首先在模组本机进行操作，按按键，调整参数，并显示，当被分机查询时，在回复分机信息的过程中，将新的设置值传输到分机，并由分机进行存储和记录，每次上电时，分机都会将这些设置信息传输给绝缘阻抗模组。
如图2所示，各个直流绝缘阻抗检测装置分别包括分机单元和若干检测单元，各个检测单元并联于直流母线电压总线，直流母线电压总线连接直流母线电源，各个检测单元检测各个直流支路(包括直流负载和被测导线)，各个直流绝缘阻抗检测装置分别通过分机单元与绝缘检测仪通讯连接，绝缘检测仪可实现故障远程上报和数据分析处理比对。
优选地，图4为磁芯内部的磁极排列为平衡磁场状态，图5为磁芯内部的磁极排列为弱磁场状态，图6为磁芯内部的磁极排列为强磁场状态。
值得一提的是，本申请涉及的直流负载、被测导线和单片机等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (5)
1.一种绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、直流绝缘阻抗检测装置的各个检测单元通过模块化和分布式分别采集各自的直流支路的剩余电流值并进行缓存；
步骤S2、直流绝缘阻抗检测装置的分机单元与各个检测单元通讯连接；
步骤S3、分机单元读取各个直流支路的剩余电流值，并将各个剩余电流值传输到绝缘检测仪；
步骤S4、分机单元获取绝缘检测仪的电源供电电压、对地电压；
步骤S5、分机单元计算得到各个直流支路绝缘阻抗值，并判断各个直流支路的剩余电量值和绝缘阻抗值是否在预设的安全范围内；
步骤S6、分机单元将处理计算获得的绝缘阻抗值传输到各个检测单元，检测单元通过可视化设备进行显示。
2.根据权利要求1所述的绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法，其特征在于，所述直流绝缘阻抗检测装置的各个检测单元通过模块化和分布式分别采集各自的直流支路的剩余电流值并进行缓存具体包括：
检测单元通过反馈平衡绕组采集各自的直流支路的剩余电流值；
检测单元检测环境温度不在磁芯的正常工作范围时进行温度补偿。
3.根据权利要求2所述的绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法，其特征在于，所述检测单元通过反馈平衡绕组采集各自的直流支路的剩余电流值具体包括：
直流支路的被测导线的剩余电流使得当前检测单元的磁芯往一个方向发生极化现象；
方波振荡器受振荡激励线圈磁饱和阻抗影响，以使震荡波的占空比例发生偏移产生偏移信号并输出至单片机；
单片机获取偏移信号后输出一个作用力相反的量化控制信号到双向受控横流源；
双向受控横流源输出一个与被测导线的剩余电流产生的磁场方向相反的补偿平衡电流到反馈平衡线圈，以使磁芯的极化现象减弱；
通过对补偿平衡电流进行PLD算法逐次控制让磁芯恢复磁平衡状态，最终单片机输出的量化控制信号的值为被测导线的剩余电流的值。
4.根据权利要求2所述的绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法，其特征在于，所述检测单元检测环境温度不在磁芯的正常工作范围时进行温度补偿，以使得保持磁芯的极化能力具体包括：
磁芯上安装温度传感器实时检测获取磁芯的温度，形成数据传输到单片机；
单片机判断温度传感器检测的温度是否满足磁芯的正常工作范围；
若温度不满足磁芯的正常工作范围，单片机控制导通安装于磁芯的加热丝镀膜/制冷丝镀膜，调节磁芯的当前温度满足正常工作范围。
5.根据权利要求1所述的绝缘监测系统的安全告警反馈显示方法，其特征在于，所述分机单元计算得到各个直流支路绝缘阻抗值，并判断各个直流支路的剩余电量值和绝缘阻抗值是否在预设的安全范围内具体包括若各个直流支路的剩余电量值不在预设的安全范围之内，则进行报警提醒；若各个直流支路的绝缘阻抗值不在预设的安全范围之内，则进行报警提醒。
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- 2021-07-23 CN CN202110833603.XA patent/CN113552453A/zh active Pending
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