CN113671302A

CN113671302A - 一种绝缘电阻的检测电路

Info

Publication number: CN113671302A
Application number: CN202111229908.6A
Authority: CN
Inventors: 陈建明; 吴龙生; 杨奇; 卢钢
Original assignee: ZHEJIANG HRV ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG HRV ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2021-11-19

Abstract

本发明公开了一种绝缘电阻的检测电路，包括检测电阻、信号处理器、电压采集模块及处理器，检测电阻在信号处理器输出不同频率的脉冲信号时对应的阻值不同，从而检测电阻与两个绝缘电阻分压时的分压值不同，进而对应的第一电压值不同，在第一绝缘电阻或第二绝缘电阻发生故障时，对应的第一电压值不同。此外，在两个绝缘电阻均发生故障时，也即两个绝缘电阻的阻值均较小时，可以使信号处理器输出高频率的脉冲信号，进而使检测电阻的阻值也足够小，此时可以实现对第一电压值的准确检测。此外，由于信号处理器持续输出脉冲信号，电压采集模块实时检测第一电压值，还可以实现对绝缘电阻的实时检测，进而避免在运行过程中发生故障，降低安全风险。

Description

一种绝缘电阻的检测电路

技术领域

本发明涉及光伏领域，特别是涉及一种绝缘电阻的检测电路。

背景技术

请参照图1，图1为现有技术中的一种绝缘阻抗的检测电路的示意图，检测电路应用于光伏系统中，光伏系统包括光伏逆变器和两个绝缘电阻Riso1和Riso2，R1、R2和R3为三个电阻，S1和S2为两个开关，其中，R3的一端连接输入电源Ui，绝缘电阻在正常情况下，阻值趋向于无穷大，绝缘电阻在异常情况下，阻值趋向于零。现有技术中，通过控制S1或S2的通断，使上述五个电阻呈现不同的连接关系，从而得到不同的Uiso值，通过Uiso的值进而判断绝缘电阻是否正常。

但是，使用此种方式，若两个绝缘电阻均发生故障时，两个绝缘电阻的阻值过小，在电路中无法起到分压的作用，此时无法检测到正确的Uiso，也即，现有技术中的方式无法检测两个绝缘电阻均异常的情况。此外，使用此种方式对绝缘电阻进行检测时，一般只在光伏系统开机或者启动之前检测一次，在开机之后不能对绝缘电阻进行实时检测，在运行过程中绝缘电阻出现故障时，无法检测，存在一定的安全风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种绝缘电阻的检测电路，在两个绝缘电阻均发生故障时，可以实现对第一电压值的准确检测，还可以实现对绝缘电阻的实时检测，进而避免在运行过程中发生故障，降低安全风险。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种绝缘电阻的检测电路，应用于光伏系统，所述光伏系统包括光伏逆变器、第一绝缘电阻及第二绝缘电阻，所述光伏逆变器的输出正端与所述第一绝缘电阻的一端连接，所述第一绝缘电阻的另一端与所述第二绝缘电阻的一端连接，所述第二绝缘电阻的另一端与所述光伏逆变器的输出负端连接，所述检测电路包括检测电阻、信号处理器、电压采集模块及处理器；

所述检测电阻的第一端分别与所述第一绝缘电阻的另一端及所述电压采集模块的第一输入端连接，所述检测电阻的第二端与所述信号处理器的输出端连接，所述电压采集模块的输出端与所述处理器的输入端连接；

所述信号处理器用于在所述光伏系统启动后输出脉冲信号，并根据用户发送的调整指令调整自身输出的脉冲信号的频率；

所述电压采集模块用于实时采集所述检测电阻的第一端的第一电压值；

所述处理器用于根据所述第一电压值判断所述第一绝缘电阻及所述第二绝缘电阻是否发生故障；

其中，所述检测电阻的阻值与所述脉冲信号的频率呈负相关。

优选地，还包括保护电阻，所述保护电阻的一端与所述检测电阻的第二端连接，所述保护电阻的第二端与所述信号处理器的输出端连接。

优选地，所述检测电阻为电容。

优选地，所述电压采集模块的第二输入端与所述检测电阻的第二端连接；

所述电压采集模块还用于检测所述检测电阻的第二端的第二电压值；

所述信号处理器还用于在所述光伏系统启动初期输出高电平；

所述处理器还用于根据所述第二电压值判断所述保护电阻和/或所述信号处理器和/或所述电压采集模块是否存在故障。

优选地，在所述光伏系统启动初期输出高电平，包括：

在所述光伏系统启动初期持续输出第一预设时间的高电平。

优选地，根据所述第二电压值判断所述保护电阻和/或所述信号处理器和/或所述电压采集模块是否存在故障，包括：

判断所述第二电压值是否小于第一自检保护阈值；

若是，则判定所述保护电阻和/或所述信号处理器和/或所述电压采集模块存在故障。

优选地，还包括：

与所述处理器连接的报警装置，用于在接收到报警指令之后发出报警信息；

所述处理器还用于在判定所述第一绝缘电阻和/或所述第二绝缘电阻发生异常时向所述报警装置发送所述报警指令。

优选地，还包括开关和自检电阻；

所述开关的第一端与所述第一绝缘电阻的另一端连接，所述开关的第二端与所述检测电阻的第一端连接，所述开关的第三端与所述自检电阻的一端连接，所述自检电阻的另一端与所述第二绝缘电阻的另一端连接；

所述开关用于在所述光伏系统启动后使自身的第一端和第二端连接，在所述光伏系统启动初期时，使自身的第二端和第三端连接；

所述信号处理器还用于在所述开关的第二端和第三端连接时，输出预设频率的脉冲信号；

所述处理器还用于根据所述第一电压值判断所述检测电阻是否发生故障。

优选地，在所述开关的第二端和第三端连接时，输出预设频率的脉冲信号，包括：

在所述开关的第二端和第三端连接时，输出第二预设时间的预设频率的脉冲信号。

优选地，根据所述第一电压值判断所述检测电阻是否发生故障，包括：

判断所述第一电压值是否小于第二自检保护阈值；

若是，则判定所述检测电阻发生故障。

本申请提供了一种绝缘电阻的检测电路，包括检测电阻、信号处理器、电压采集模块及处理器，检测电阻在信号处理器输出不同频率的脉冲信号时对应的阻值不同，从而检测电阻与两个绝缘电阻分压时的分压值不同，进而对应的第一电压值不同，在第一绝缘电阻或第二绝缘电阻发生故障时，对应的第一电压值不同。此外，在两个绝缘电阻均发生故障时，也即两个绝缘电阻的阻值均较小时，可以使信号处理器输出高频率的脉冲信号，进而使检测电阻的阻值也足够小，此时可以实现对第一电压值的准确检测。此外，由于信号处理器持续输出脉冲信号，电压采集模块实时检测第一电压值，还可以实现对绝缘电阻的实时检测，进而避免在运行过程中发生故障，降低安全风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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他的附图。

图1为现有技术中的一种绝缘阻抗的检测电路的示意图；

图2为本发明提供的一种绝缘电阻的检测电路的结构框图；

图3为本发明提供的一种绝缘电阻的检测电路的具体实现示意图；

图4为本发明提供的一种绝缘电阻的检测电路的自检状态下的示意图；

图5为本发明提供的另一种绝缘电阻的检测电路的自检状态下的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种绝缘电阻的检测电路，在两个绝缘电阻均发生故障时，可以实现对第一电压值的准确检测，还可以实现对绝缘电阻的实时检测，进而避免在运行过程中发生故障，降低安全风险。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，图2为本发明提供的一种绝缘电阻的检测电路的结构框图，该电路应用于光伏系统，光伏系统包括光伏逆变器、第一绝缘电阻Riso1及第二绝缘电阻Riso2，光伏逆变器的输出正端与第一绝缘电阻Riso1的一端连接，第一绝缘电阻Riso1的另一端与第二绝缘电阻Riso2的一端连接，第二绝缘电阻Riso2的另一端与光伏逆变器的输出负端连接，检测电路包括检测电阻21、信号处理器22、电压采样模块23及处理器24；

检测电阻21的第一端分别与第一绝缘电阻Riso1的另一端及电压采样模块23的第一输入端连接，检测电阻21的第二端与信号处理器22的输出端连接，电压采样模块23的输出端与处理器24的输入端连接；

信号处理器22用于在光伏系统启动后输出脉冲信号，并根据用户发送的调整指令调整自身输出的脉冲信号的频率；

电压采样模块23用于实时采集检测电阻21的第一端的第一电压值；

处理器24用于根据第一电压值判断第一绝缘电阻Riso1及第二绝缘电阻Riso2是否发生故障；

其中，检测电阻21的阻值与脉冲信号的频率呈负相关。

考虑到现有技术中对绝缘电阻进行检测的方式：在两个绝缘电阻均发生故障时，也即两个绝缘电阻在分压电阻中的阻值都趋向于零时，绝缘电阻的阻值远小于图1中的R1的阻值，此时，相当于将两个绝缘电阻从分压电路中分离出来，从而无法测得准确的分压值，也即是，无法检测出两个绝缘电阻均发生故障的情况。此外，现有技术中的测试方式还不能对其进行实时检测，在光伏系统启动之后，存在一定的安全风险。

为解决上述技术问题，本申请的设计思路为：设计一种检测电路，在两个绝缘电阻均发生故障时，在分压电路中为其设置一个足够小的电阻，以使其和两个故障的绝缘电阻连接时，可以形成分压电路，从而可以测得准确的电压值。在绝缘电阻正常时，设置一个相对较大一点的电阻，以构成分压电路，从而实现对绝缘电阻是否正常的判断。此外，还实时对绝缘电阻进行测量，以实现对绝缘电阻状态的实时监测。

具体地，本申请中的检测电路包括检测电阻21、信号处理器22、电压采样模块23及处理器24，其中，信号处理器22发送不同频率的脉冲信号，检测电阻21的阻值与脉冲信号的频率呈负相关。在两个绝缘电阻不发生故障或者不都发生故障时，信号处理器22发送一个频率较低的脉冲信号，此时，检测电阻21的阻值较大，与两个绝缘电阻构成分压电路，从而测得对应的检测电阻21的第一端的第一电压值，然后基于第一电压值判断两个绝缘电阻中是否存在故障，及哪一个发生故障。在两个绝缘电阻均发生故障时，由于两个绝缘电阻的阻值都趋向于零，此时使信号处理器22输出一个高频的脉冲信号，此时，检测电阻21的阻值也趋向于零，与两个绝缘电阻连接可以构成分压电路，然后测量第一电压值，判断两个绝缘电阻是否均发生故障。

需要说明的是，本申请中输出的脉冲信号的频率可以是在每

时间内变化一次，这里的变化可以是增大也可以是减小，增大或减小的幅度本申请在此不做特别的限定，具体根据实际情况而定。在每次改变脉冲信号的频率时，对应的检测电阻21的阻值均不同，从而测得的第一电压值均不同，从而相对应的可以判断出那个绝缘电阻发生故障。其中，由于信号处理器输出的是脉冲信号，因此这里检测到的第一电压值为瞬时电压。

进一步的，本申请中的信号处理器22根据用户发送的调整指令调整自身输出的脉冲信号的频率的方式可以但不限于是用户通过处理器24发送的调整指令，也可以是用户控制处理器24以使其在检测到第一电压值后，控制信号处理器22输出的脉冲信号的频率发生变化。具体控制方式可以是按照某预设周期控制信号处理器22输出的脉冲信号的频率改变一次，并在检测不到正确的第一电压值，控制信号处理器22输出的脉冲信号的频率为一个预设的高频，从而完成对第一电压值的测量。

此外，由于电容的阻抗值与自身的工作频率呈负相关，因此，本申请中的检测电阻21的具体实现方式可以但不限于为电容C，也可以是其他的阻抗值与频率相关的其他实现方式，本申请在此不再限定。对于本申请中的信号处理器22、电压采样模块23及处理器24的具体实现方式本申请也不再限定，只要能实现对应的功能即可。

作为一种优选的实施例，还包括：

与处理器24连接的报警装置，用于在接收到报警指令之后发出报警信息；

处理器24还用于在判定第一绝缘电阻Riso1或第二绝缘电阻Riso2发生异常时向报警装置发送报警指令。

进一步的，为了方便用户能及时了解两个绝缘电阻发生异常的情况，本申请中在检测到有绝缘电阻发生异常时，还控制报警装置发出报警信息，其中，报警信息可以是声音报警信息和/或光报警信息和/或震动信息和/或发送至某个上位机的信息等，报警装置可以但不限于为声音报警装置和/或光报警装置和/或震动装置和/或传输信号的装置，具体可以为蜂鸣器和/或喇叭和/或指示灯和/或震动马达等，本申请在此不再限定，只要能实现报警功能即可。

综上，本申请在两个绝缘电阻均发生故障时，也可以实现对第一电压值的准确检测。此外，还可以实现对绝缘电阻的实时检测，进而避免在运行过程中发生故障，降低安全风险。

在上述实施例的基础上：

请参照图3，图3为本发明提供的一种绝缘电阻的检测电路的具体实现示意图。

作为一种优选的实施例，还包括保护电阻，保护电阻的一端与检测电阻21的第二端连接，保护电阻的第二端与信号处理器22的输出端连接。

为了进一步保证检测电路工作的可靠性，本实施例在信号处理器22的输出端和检测电阻21之间还设置了一个保护电阻，用于匹配阻抗。

根据图3可以得到的各个电阻分压的关系为：

和

。根据上述两个公式可以计算出Riso1和Riso2的阻值，进而判断绝缘电阻是否出现故障。其中，

为光伏逆变器的输出正端的电压，

为检测电阻21的第一端的电压，

为信号处理器22输出的脉冲信号中的高电平部分的电压值，

为检测电阻21的第二端的电压，

为电容C此时的阻抗值，

为保护电阻的阻值。

需要说明的是，由于信号处理器22输出的是脉冲信号，因此上述描述的Ue、Uiso和Ui均为瞬时电压。

作为一种优选的实施例，电压采样模块23的第二输入端与检测电阻21的第二端连接；

电压采样模块23还用于检测检测电阻21的第二端的第二电压值；

信号处理器22还用于在光伏系统启动初期输出高电平；

处理器24还用于根据第二电压值判断保护电阻和/或信号处理器22和/或电压采样模块23是否存在故障。

考虑到现有技术中的检测电路还无法实现自检的功能，无法检测检测电路自身是否发生故障。

具体地，本实施例中，在光伏系统上电初期，信号处理器22输出固定的高电平，此时，检测电阻21为电容C时，电容C通交流隔直流，理想模型等价于断路，此时电压采样模块23采集到的检测电阻21的第二端的第二电压值反馈至处理器24，处理器24判断第二电压值与预设电压的差值，判断保护电阻、信号处理器22及电压采样模块23中是否存在故障。

作为一种优选的实施例，根据第二电压值判断保护电阻和/或信号处理器22和/或电压采样模块23是否存在故障，包括：

判断第二电压值是否小于第一自检保护阈值；

若是，则判定保护电阻和/或信号处理器22和/或电压采样模块23存在故障。

请参照图4，图4为本发明提供的一种绝缘电阻的检测电路的自检状态下的示意图。具体地，理想状态下，第二电压值应与信号处理器22输出的高电平的电压值应相同，也即是，第一自检保护阈值设置为与信号处理器22输出的高电平的电压值。在第二电压值小于高电平的电压值时，判定保护电阻、信号处理器22及电压采样模块23中某个存在故障。

处理器24还可以在判定存在故障之后控制报警装置发出第一自检异常信息，在判定没有故障时控制报警装置发出第一自检正常信息，以便工作人员了解检测电路的自检状态。具体的，在工作人员接收到第一自检异常信息之后，再人为的排查是保护电阻、信号处理器22及电压采样模块23中的哪一部分存在故障，具体排查方式本申请在此不做特别的限定。

此外，考虑到线路上可能会存在一定的损耗，检测到的第二电压值可能会略小于高电平的电压值，此时，第一自检保护阈值可以设置为小于高电平的电压值的某一个电压值，具体为何值，本申请在此不再限定。

其中，开关S可以但不限于为单刀双掷开关S，开关S可以由处理器24控制，也可以是人为控制。

可见，通过本申请中的方式，可以实现检测电路的自检，从而排除检测电路自身故障引起的检测失败的情况。

作为一种优选的实施例，在光伏系统启动初期输出高电平，包括：

在光伏系统启动初期持续输出第一预设时间的高电平。

此外，为了处理器24能够准确的检测到第二电压值，本实施例中限定信号处理器22输出高电平的时间为第一预设时间，第一预设时间为根据实际情况设置的一个时间段长度。具体的，第一预设时间可以限定为不小于电压采样模块23检测到第二电压值，并发送至处理器24所需要的时间。第一预设时间具体设置为何值，本申请中在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，还包括开关S和自检电阻Rtest；

开关S的第一端与第一绝缘电阻Riso1的另一端连接，开关S的第二端与检测电阻21的第一端连接，开关S的第三端与自检电阻Rtest的一端连接，自检电阻Rtest的另一端与第二绝缘电阻Riso2的另一端连接；

开关S用于在光伏系统启动后使自身的第一端和第二端连接，在光伏系统启动初期时，使自身的第二端和第三端连接；

信号处理器22还用于在开关S的第二端和第三端连接时，输出预设频率的脉冲信号；

处理器24还用于根据第一电压值判断检测电阻21是否发生故障。

本实施例旨在提供检测电路的另一种自检方式，具体的，通过设置开关S和自检电阻Rtest，在光伏系统启动初期，将开关S的第二端和第三端连接，此时检测到的第一电压值为检测电阻21和自检电阻Rtest的分压值，然后通过分压值判断检测电阻21是否发生故障。

作为一种优选的实施例，根据第一电压值判断检测电阻21是否发生故障，包括：

判断第一电压值是否小于第二自检保护阈值；

若是，则判定检测电阻21发生故障。

请参照图5，图5为本发明提供的另一种绝缘电阻的检测电路的自检状态下的示意图。具体的，根据第一电压值判断检测电阻21是否发生故障的具体实现方式为判断第一电压值是否小于第二自检保护阈值，若是，则判定检测电阻21发生故障。具体地，在检测电阻21为电容C及检测电路中包括保护电阻R时，信号处理器22输出预设频率的脉冲信号，电容C有通交隔直的能力，理想情况下等效于短路，此时，检测到的第一电压值理想状态下应等于

，若小于平均电压，则判定电容C发生故障，也即是，理想状态下将第二自检保护阈值设定为

平均电压。

进一步的，考虑到检测电路的线路上会存在损耗，这里的第二自检阈值可以设定为小于

平均电压的某一个电压值，从而提高判断的可靠性，具体设定为何值本申请在此不再限定。

作为一种优选的实施例，在开关S的第二端和第三端连接时，输出预设频率的脉冲信号，包括：

在开关S的第二端和第三端连接时，输出第二预设时间的预设频率的脉冲信号。

进一步的，为了提高判断检测电阻21是否发生故障的可靠性。本实施例限定信号处理器22输出预设频率的脉冲信号的时间为第二预设时间，其中，第二预设时间为一个时间段，从而以尽可能的保证有足够的时间去检测第一电压值并根据第一电压值做出判断。也即，第二预设时间可以但不限于可以设定为不小于电压采样模块23采集第一电压值并将第一电压值发送至处理器24且处理器24基于第一电压值对其进行判断的时间，具体为何值，本申请在此不做特别的限定。

综上，本实施例中的方式可以实现对检测电阻21的检测，从而可以避免由于检测电阻21发生故障造成的检测电路检测失败的情况。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员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发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种绝缘电阻的检测电路，其特征在于，应用于光伏系统，所述光伏系统包括光伏逆变器、第一绝缘电阻及第二绝缘电阻，所述光伏逆变器的输出正端与所述第一绝缘电阻的一端连接，所述第一绝缘电阻的另一端与所述第二绝缘电阻的一端连接，所述第二绝缘电阻的另一端与所述光伏逆变器的输出负端连接，所述检测电路包括检测电阻、信号处理器、电压采集模块及处理器；

2.如权利要求1所述的绝缘电阻的检测电路，其特征在于，还包括保护电阻，所述保护电阻的一端与所述检测电阻的第二端连接，所述保护电阻的第二端与所述信号处理器的输出端连接。

3.如权利要求2所述的绝缘电阻的检测电路，其特征在于，所述检测电阻为电容。

4.如权利要求3所述的绝缘电阻的检测电路，其特征在于，所述电压采集模块的第二输入端与所述检测电阻的第二端连接；

5.如权利要求4所述的绝缘电阻的检测电路，其特征在于，在所述光伏系统启动初期输出高电平，包括：

在所述光伏系统启动初期持续输出第一预设时间的高电平。

6.如权利要求4所述的绝缘电阻的检测电路，其特征在于，根据所述第二电压值判断所述保护电阻和/或所述信号处理器和/或所述电压采集模块是否存在故障，包括：

判断所述第二电压值是否小于第一自检保护阈值；

7.如权利要求1所述的绝缘电阻的检测电路，其特征在于，还包括：

8.如权利要求1-7任一项所述的绝缘电阻的检测电路，其特征在于，还包括开关和自检电阻；

9.如权利要求8所述的绝缘电阻的检测电路，其特征在于，在所述开关的第二端和第三端连接时，输出预设频率的脉冲信号，包括：

10.如权利要求8所述的绝缘电阻的检测电路，其特征在于，根据所述第一电压值判断所述检测电阻是否发生故障，包括：

判断所述第一电压值是否小于第二自检保护阈值；

若是，则判定所述检测电阻发生故障。