CN113835039B - 一种接地检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接地检测电路及方法，以及一种计算机可读存储介质。该接地检测电路包括正端接口、负端接口、第一组接地检测电阻、常开的第二组接地检测电阻及处理器。该处理器配置为：监测所述正端接口或所述负端接口的电势；响应于所述电势满足预设的触发条件，将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障预警信号；以及响应于接入所述第二组接地检测电阻后所述电势再次满足所述触发条件，输出接地故障信号。本发明能够实时监测变流装置内部对地绝缘变化情况，从而对变流装置内部可能产生的接地故障进行预警和保护。

Description

一种接地检测电路及方法

技术领域

本发明涉及变流装置的故障检测技术，尤其涉及一种接地检测电路，以及一种接地检测方法。

背景技术

变流装置是一种用于整流、逆变、变频和斩波的功率设备，广泛应用于轨道车辆等技术领域。快速准确的接地故障报出及保护是变流装置安全性设计的重要一环。

请参考图1，图1示出了一种传统的接地检测电路的电路示意图。

如图1所示，传统变流装置通常采用电阻分压中性点接地电路拓扑，采集半中间电压的方法来检测变流装置内部的接地故障。一般情况下，接地检测电阻R1及R2的阻值在100kΩ以下。

然而，这种现有的接地检测电路的电阻R1及R2的阻值是固定的，只能检测出变流装置内部已经形成接地的故障，却无法实时监测变流装置内部对地绝缘变化情况，因而无法提前对变流装置内部可能产生的接地故障进行预警和保护。

为了克服现有技术的上述缺陷，本领域亟需一种变流装置的故障检测技术，用于实时监测变流装置内部对地绝缘变化情况，从而对变流装置内部可能产生的接地故障进行预警和保护。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种接地检测电路、一种接地检测方法，以及一种计算机可读存储介质，用于实时监测变流装置内部对地绝缘变化情况，从而对变流装置内部可能产生的接地故障进行预警和保护。

本发明提供的上述接地检测电路包括：正端接口，适于连接变流装置的直流母线的正端；负端接口，适于连接所述直流母线的负端；第一组接地检测电阻，包括第一接地检测电阻及第二接地检测电阻，其中，所述第一接地检测电阻的一端连接所述正端接口，所述第一接地检测电阻的另一端连接所述第二接地检测电阻的一端并接地，所述第二接地检测电阻的另一端连接所述负端接口；常开的第二组接地检测电阻，包括第三接地检测电阻及第四接地检测电阻，其中，所述第三接地检测电阻的一端适于连接所述正端接口，所述第三接地检测电阻的另一端连接所述第四接地检测电阻的一端并接地，所述第四接地检测电阻的另一端适于连接所述负端接口，所述第二组接地检测电阻的电阻值远小于所述第一组接地检测电阻的电阻值；以及处理器，配置为：监测所述正端接口或所述负端接口的电势；响应于所述电势满足预设的触发条件，将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障预警信号；以及响应于接入所述第二组接地检测电阻后所述电势再次满足所述触发条件，输出接地故障信号。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器还可以配置为：判断电势监测端与接地检测端是否为同一端；以及根据判断结果确定所述触发条件。若所述电势监测端与所述接地检测端是同一端，则所述触发条件为所述电势低于预设的同端电势阈值。若所述电势监测端与所述接地检测端不是同一端，则所述触发条件为所述电势高于预设的异端电势阈值。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述第一接地检测电阻的电阻值可以等于所述第二接地检测电阻的电阻值，所述第三接地检测电阻的电阻值可以等于所述第四接地检测电阻的电阻值，所述同端电势阈值可以为所述正端接口及所述负端接口之间电势差的三分之一，所述异端电势阈值为所述正端接口及所述负端接口之间电势差的三分之二。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述接地检测电路还可以包括：常开的第三组接地检测电阻，包括第五接地检测电阻及第六接地检测电阻，其中，所述第五接地检测电阻的一端适于连接所述正端接口，所述第五接地检测电阻的另一端连接所述第六接地检测电阻的一端并接地，所述第六接地检测电阻的另一端适于连接所述负端接口，所述第三组接地检测电阻的电阻值远小于所述第一组接地检测电阻的电阻值，而远大于所述第二组接地检测电阻的电阻值。所述处理器可以进一步配置为：响应于所述电势满足所述触发条件，将所述第三组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障二级预警信号；以及响应于接入所述第三组接地检测电阻后所述电势再次满足所述触发条件，将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障一级预警信号，其中，所述接地故障一级预警信号指示所述变流装置内部的对地绝缘性的进一步下降。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述第三组接地检测电阻的电阻值可以为所述第一组接地检测电阻的电阻值的10倍以上，所述第二组接地检测电阻的电阻值可以为所述第三组接地检测电阻的电阻值的10倍以上。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述接地检测电路还可以包括：第一常开开关，设于所述第三接地检测电阻及所述正端接口之间，通信连接所述处理器；以及第二常开开关，设于所述第四接地检测电阻及所述负端接口之间，通信连接所述处理器。所述处理器可以进一步配置为：响应于所述电势满足所述触发条件，同步闭合所述第一常开开关及所述第二常开开关，以将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述接地检测电路还可以包括：电压传感器，一端连接所述正端接口或所述负端接口，另一端接地，并通信连接所述处理器。所述处理器可以进一步配置为：实时获取所述电压传感器的读数，以监测所述正端接口或所述负端接口的电势。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述接地检测电路可以包括多个所述电压传感器。所述处理器可以进一步配置为：实时获取各所述电压传感器的读数，并以其中的最小者为所述正端接口或所述负端接口的电势。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种接地检测方法，用于实时监测变流装置内部对地绝缘变化情况，从而对变流装置内部可能产生的接地故障进行预警和保护。

本发明提供的上述接地检测方法，包括步骤：监测正端接口或负端接口的电势，所述正端接口适于连接变流装置的直流母线的正端，所述负端接口适于连接所述直流母线的负端；响应于所述电势满足预设的触发条件，将常开的第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障预警信号，其中，所述第二组接地检测电阻包括第三接地检测电阻及第四接地检测电阻，所述第三接地检测电阻的一端适于连接所述正端接口，所述第三接地检测电阻的另一端连接所述第四接地检测电阻的一端并接地，所述第四接地检测电阻的另一端适于连接所述负端接口，所述第二组接地检测电阻的电阻值远小于第一组接地检测电阻的电阻值，其中，所述第一组接地检测电阻包括第一接地检测电阻及第二接地检测电阻，所述第一接地检测电阻的一端连接所述正端接口，所述第一接地检测电阻的另一端连接所述第二接地检测电阻的一端并接地，所述第二接地检测电阻的另一端连接所述负端接口；以及响应于接入所述第二组接地检测电阻后所述电势再次满足所述触发条件，输出接地故障信号。

可选地，在本发明的一些实施例中，上述接地检测方法还可以包括：判断电势监测端与接地检测端是否为同一端；以及根据判断结果确定所述触发条件，其中，若所述电势监测端与所述接地检测端是同一端，则所述触发条件为所述电势低于预设的同端电势阈值，若所述电势监测端与所述接地检测端不是同一端，则所述触发条件为所述电势高于预设的异端电势阈值。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述第一接地检测电阻的电阻值可以等于所述第二接地检测电阻的电阻值，所述第三接地检测电阻的电阻值可以等于所述第四接地检测电阻的电阻值，所述同端电势阈值可以为所述正端接口及所述负端接口之间电势差的三分之一，所述异端电势阈值为所述正端接口及所述负端接口之间电势差的三分之二。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述输出接地故障预警信号的步骤可以包括：响应于所述电势满足所述触发条件，将常开的第三组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障二级预警信号，其中，所述第三组接地检测电阻包括第五接地检测电阻及第六接地检测电阻，所述第五接地检测电阻的一端适于连接所述正端接口，所述第五接地检测电阻的另一端连接所述第六接地检测电阻的一端并接地，所述第六接地检测电阻的另一端适于连接所述负端接口，所述第三组接地检测电阻的电阻值远小于所述第一组接地检测电阻的电阻值，而远大于所述第二组接地检测电阻的电阻值；以及响应于接入所述第三组接地检测电阻后所述电势再次满足所述触发条件，将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障一级预警信号，其中，所述接地故障一级预警信号指示所述变流装置内部的对地绝缘性的进一步下降。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述第三组接地检测电阻的电阻值可以为所述第一组接地检测电阻的电阻值的10倍以上，所述第二组接地检测电阻的电阻值可以为所述第三组接地检测电阻的电阻值的10倍以上。

可选地，在本发明的一些实施例中，将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间的步骤可以包括：响应于所述电势满足所述触发条件，同步闭合第一常开开关及第二常开开关，以将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，其中，所述第一常开开关设于所述第三接地检测电阻及所述正端接口之间，所述第二常开开关设于所述第四接地检测电阻及所述负端接口之间。

可选地，在本发明的一些实施例中，监测所述正端接口或所述负端接口的电势的步骤可以包括：实时获取电压传感器的读数以监测所述正端接口或所述负端接口的电势，其中，所述电压传感器的一端连接所述正端接口或所述负端接口，所述电压传感器的另一端接地。

优选地，在本发明的一些实施例中，监测所述正端接口或所述负端接口的电势的步骤可以进一步包括：实时获取多个所述电压传感器的读数，并以其中的最小者为所述正端接口或所述负端接口的电势。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质。

本发明提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的接地检测方法，用于实时监测变流装置内部对地绝缘变化情况，从而对变流装置内部可能产生的接地故障进行预警和保护。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了一种传统的接地检测电路的电路示意图。

图2示出了根据本发明的一些实施例提供的接地检测电路的电路示意图。

图3示出了根据本发明的另一方面提供的接地检测方法的流程示意图。

图4示出了根据本发明的一些实施例提供的接地检测电路的电路示意图。

图5示出了根据本发明的一些实施例提供的接地检测方法的流程示意图。

图6示出了根据本发明的一些实施例提供的接地检测电路的电路示意图。

图7示出了根据本发明的一些实施例提供的接地检测电路的电路示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

如上所述，现有的接地检测电路的电阻R1及R2的阻值是固定的，只能检测出变流装置内部已经形成接地的故障，却无法实时监测变流装置内部对地绝缘变化情况，因而无法提前对变流装置内部可能产生的接地故障进行预警和保护。

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种接地检测电路、一种接地检测方法，以及一种计算机可读存储介质，用于实时监测变流装置内部对地绝缘变化情况，从而对变流装置内部可能产生的接地故障进行预警和保护。

请参考图2，图2示出了根据本发明的一些实施例提供的接地检测电路的电路示意图。

如图2所示，在本发明的一些实施例中，接地检测电路20可以包括正端接口及负端接口。在对变流装置进行接地检测时，操作人员可以将该正端接口连接到变流装置的直流母线的正端以获取直流母线正端的电势，并将该负端接口连接到直流母线的负端以获取直流母线负端的电势。

在上述接地检测电路20中，还可以包括两组接地检测电阻。该两组接地检测电阻可以具有不同的电阻值量级，用于分区间地评价变流装置内部对地的绝缘性。

具体来说，上述第一组接地检测电阻可以包括第一接地检测电阻R11及第二接地检测电阻R12。该第一接地检测电阻的一端连接接地检测电路20的正端接口，而其另一端连接第二接地检测电阻R12的一端并接地。第二接地检测电阻R12的另一端连接接地检测电路20的负端接口。也就是说，第一接地检测电阻R11及第二接地检测电阻R12串联于正端接口及负端接口之间。在一些实施例中，第一接地检测电阻R11的电阻值等于第二接地检测电阻R12的电阻值，即R11＝R12，以便于计算第一接地检测电阻R11或第二接地检测电阻R12两端分电压的理论值。

上述第二组接地检测电阻可以包括第三接地检测电阻R21及第四接地检测电阻R22。在一些实施例中，第三接地检测电阻R21的一端可以通过第一常开开关K21连接接地检测电路20的正端接口，而其另一端可以连接第四接地检测电阻R22的一端并接地。第四接地检测电阻22的另一端可以通过第二常开开关K22连接接地检测电路20的负端接口。

该第一常开开关K21及第二常开开关K22包括但不限于高压继电器及接触器等控制开关。在未收到接地检测电路20的处理器输出的控制信号时，该第一常开开关K21及第二常开开关K22处于开路状态。此时，第二组接地检测电阻不接入接地检测电路20的正端接口及负端接口之间。响应于接地检测电路20的处理器输出的控制信号，该第一常开开关K21及第二常开开关K22适于同步闭合以将常开的第二组接地检测电阻接入接地检测电路20的正端接口及负端接口之间。

在一些实施例中，第三接地检测电阻R21的电阻值等于第四接地检测电阻R22的电阻值，且远小于第一组接地检测电阻的电阻值，即R21＝R22<<R11＝R12。当第二组接地检测电阻接入接地检测电路20的正端接口及负端接口之间时，由于第二组接地检测电阻的电阻值远小于第一组接地检测电阻的电阻值，并联的第一组接地检测电阻的电阻值可忽略不计，以便于计算第三接地检测电阻R21或第四接地检测电阻R22两端分电压的理论值。

以下将结合一种接地检测方法来说明接地检测电路20的工作原理。该接地检测方法可以由接地检测电路20的处理器来实施。本领域的技术人员可以理解，下述的接地检测方法只是本发明提供的一些非限制性的实施例，主要用于清楚地展示本发明的构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

请参考图3，图3示出了根据本发明的另一方面提供的接地检测方法的流程示意图。

如图3所示，本发明提供的上述接地检测方法，可以包括步骤301：监测接地检测电路20的正端接口或负端接口的电势。

在本发明的一些实施例中，在检测变流装置直流母线的正端对地的绝缘性时，可以利用电压传感器VH1来监测接地检测电路20的正端接口到地的电势。如图2所示，该电压传感器VH1的一端连接正端接口，而其另一端接地。该电压传感器VH1通信连接接地检测电路20的处理器。处理器可以实时获取电压传感器VH1的采集的电压读数，以监测正端接口到地的电势。此时，变流装置直流母线的正端既为接地检测端，也为电势监测端。也就是说，电势监测端与接地检测端是同一端。

在此，首先定义直流母线的正端到地的等效接地电阻为Rg，直流母线的正端与负端之间的电压为Udc。该等效接地电阻为Rg指示直流母线的正端对地的绝缘性。接地检测电路20的处理器可以根据电压传感器VH1的采集的电压读数U来确定直流母线的正端到地的等效接地电阻Rg。

具体来说，在变流装置的正常工况下，第一常开开关K21及第二常开开关K22处于断开状态，第二组接地检测电阻不接入接地检测电路20的正端接口及负端接口之间。此时，电压传感器VH1采集的电压读数为：

通过使第一接地检测电阻R11的电阻值等于第二接地检测电阻R12的电阻值，即R11＝R12，

接地检测电路20的处理器可以简便地根据电压传感器VH1采集的电压读数，确定等效接地电阻为Rg与第一接地检测电阻R11的数值关系，从而监测直流母线的正端对地的绝缘性。

本领域的技术人员可以理解，上述监测正端接口电势的方案只是本发明提供的一种非限制性的实施例，旨在展示本发明的主要构思，并提供一种便于公众检测变流装置直流母线的正端对地的绝缘性的实施方式，而非用于限制本发明的保护范围。

可选地，在另一些实施例中，在检测变流装置直流母线的正端对地的绝缘性时，也可以利用电压传感器来监测接地检测电路20的负端接口到地的电势，以计算直流母线的正端到地的等效接地电阻。此时，变流装置直流母线的正端为接地检测端，变流装置直流母线的负端为电势监测端。也就是说，电势监测端与接地检测端不是同一端。

可选地，在另一些实施例中，在检测变流装置直流母线的负端对地的绝缘性时，也可以利用电压传感器来监测接地检测电路20的正端接口到地的电势，以计算直流母线的负端到地的等效接地电阻。此时，变流装置直流母线的负端为接地检测端，变流装置直流母线的正端为电势监测端。也就是说，电势监测端与接地检测端不是同一端。

可选地，在另一些实施例中，在检测变流装置直流母线的负端对地的绝缘性时，也可以利用电压传感器来监测接地检测电路20的负端接口到地的电势，以计算直流母线的负端到地的等效接地电阻。此时，变流装置直流母线的负端既为接地检测端，也为电势监测端。也就是说，电势监测端与接地检测端是同一端。

如图3所示，本发明提供的上述接地检测方法，还可以包括步骤302：响应于采集的电势满足预设的触发条件，将第二组接地检测电阻接入正端接口及负端接口之间，并输出接地故障预警信号。

根据上述电压传感器VH1采集的电压读数的计算式可知，当变流装置处于正常工况时，直流母线的正端到地的等效接地电阻Rg→∞。此时，电压传感器VH1采集的电压读数U＝Udc/2。当变流装置内部短路，直流母线的正端形成死接地时，等效接地电阻Rg＝0。此时，电压传感器VH1采集的电压读数U＝0。也就是说，电压传感器VH1的电压读数范围为[0，Udc/2]。

在图2所示的实施例中，处理器可以先判断电势监测端与接地检测端是否为同一端，再根据判断结果确定将第二组接地检测电阻接入正端接口及负端接口之间的触发条件。具体来说，处理器可以基于电势监测端与接地检测端都是直流母线正端的判断结果，确定触发条件为电压传感器VH1的电压读数低于预设的同端电势阈值。在一些实施例中，第一接地检测电阻R11可以取值1000kΩ，预设的同端电势阈值可以为Udc/3。若电压传感器VH1的电压读数U大于Udc/3，则接地检测电路20的处理器可以判断直流母线正端等效接地电阻Rg大于第一接地检测电阻R11，即监测直流母线的正端对地的绝缘性良好。

当电压传感器VH1的电压读数U小于或等于Udc/3时，接地检测电路20的处理器可以判断等效接地电阻Rg小于或等于第一接地检测电阻R11，即Rg≤R11＝1000kΩ。此时，处理器可以判断直流母线的正端对地的绝缘性减弱，从而限制变流装置的输出电压上限，并输出接地故障预警信号以提示维护人员及时进行检修。

同时，响应于电压传感器VH1的电压读数U低于预设的同端电势阈值(即Udc/3)，接地检测电路20的处理器还可以向第一常开开关K21及第二常开开关K22发送控制信号，控制第一常开开关K21及第二常开开关K22同步闭合，以将第二组接地检测电阻接入接地检测电路20的正端接口及负端接口之间。

本领域的技术人员可以理解，上述基于电势监测端与接地检测端是同一端的判断结果，而将触发条件确定为电压传感器VH1的电压读数低于同端电势阈值Udc/3的方案，只是本发明提供的一种非限制性的实施例。

可选地，在另一些检测直流母线负端对地绝缘性的实施例中，处理器还可以基于电势监测端与接地检测端不是同一端的判断结果，而将触发条件确定为电压传感器VH1的电压读数高于预设的异端电势阈值。对应于上述实施例的数据，异端电势阈值可以为2Udc/3。也就是说，处理器可以响应于电压传感器VH1的电压读数U高于预设的异端电势阈值(即2Udc/3)，而将第二组接地检测电阻接入接地检测电路20的正端接口及负端接口之间，以进一步检测直流母线负端的对地绝缘性。

在一些实施例中，第三接地检测电阻R21及第四接地检测电阻R22的电阻值可以取值10kΩ，远小于第一组接地检测电阻的电阻值1000kΩ。此时，接地检测电路20的等效电阻

也就是说，通过将10kΩ的第二组接地检测电阻接入接地检测电路20的正端接口及负端接口之间，并联的1000kΩ的第一组接地检测电阻可以被忽略。接地检测电路20的处理器可以简便地根据电压传感器VH1采集的电压读数，确定等效接地电阻为Rg与接地检测电路20的等效电阻R的数值关系，从而进一步监测直流母线的正端对地的绝缘性。

本领域的技术人员可以理解，上述R21＝R22<<R11＝R12的方案只是本发明提供的一种非限制性的实施例，旨在展示本发明的主要构思，并提供一种便于计算等效接地电阻为Rg的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

可选地，在另一些实施例中，第一接地检测电阻R11的电阻值可以大于第二接地检测电阻R12的电阻值，而第三接地检测电阻R21的电阻值也可以大于第四接地检测电阻R22的电阻值，从而提升等效接地电阻Rg两端电压的取值范围以提升接地检测的精度。相应地，在一些实施例中，上述同端电势阈值及异端电势阈值也可以适应于实际的检测需求而预设为对应的取值。

如图3所示，本发明提供的上述接地检测方法，还可以包括步骤303：响应于接入第二组接地检测电阻后采集的电势再次满足触发条件，输出接地故障信号。

在将第二组接地检测电阻接入接地检测电路20的正端接口及负端接口之间后，接地检测电路20的处理器可以继续实时获取电压传感器VH1的采集的电压读数，以监测正端接口到地的电势。若直流母线正端到地的等效接地电阻Rg保持在1000kΩ，则电压传感器VH1采集的电压读数将保持在Udc/2附近。反之，若直流母线正端到地的等效接地电阻Rg持续下降，则电压传感器VH1采集的电压读数也将随之下降。

响应于电压传感器VH1的电压读数U再次小于或等于Udc/3，接地检测电路20的处理器可以判断等效接地电阻Rg小于或等于接地检测电路20的等效电阻R≈R21，即Rg≤R21＝10kΩ。此时，处理器可以判断直流母线的正端对地短路，从而输出接地故障信号以提示维护人员立即进行检修。在一些优选的实施例中，响应于判断直流母线的正端对地短路，接地检测电路20的处理器还可以对变流装置进行强制断电、封锁的操作，以实现对变流装置的接地故障保护。

通过为接地检测电路20配置多组不同电阻量级的接地检测电阻，并配置对应的控制方法，本发明能够动态地监测变流装置内部的对地绝缘性，并根据其变化情况来为变流装置内部可能产生的接地故障提供预警和保护的功能。

本领域的技术人员可以理解，上述只包含两组接地检测电阻的方案只是本发明提供的一种非限制性的实施例，旨在展示本发明的主要构思，并提供一种便于公众实施的具体案例，而非用于限制本发明的保护范围。

优选地，在另一些实施例中，接地检测电路还可以进一步配置有更多组接地检测电阻，用于分区间地监测变流装置内部的对地绝缘性，从而提供对应的预警和保护功能。

请参考图4，图4示出了根据本发明的一些实施例提供的接地检测电路的电路示意图。

如图4所示，在本发明的一些实施例中，接地检测电路40不但可以包括上述第一组接地检测电阻、第二组接地检测电阻，还可以进一步包括第三组接地检测电阻。该第三组接地检测电阻可以包括第五接地检测电阻R31及第六接地检测电阻R32。在一些实施例中，第五接地检测电阻R31的一端可以通过第三常开开关K31连接接地检测电路40的正端接口，而其另一端连接第六接地检测电阻R32的一端并接地。第六接地检测电阻R32的另一端可以通过第四常开开关K32连接接地检测电路40的负端接口。

该第三常开开关K31及第四常开开关K32包括但不限于高压继电器及接触器等控制开关。在未收到接地检测电路40的处理器输出的控制信号时，该第三常开开关K31及第四常开开关K32处于开路状态。此时，第三组接地检测电阻不接入接地检测电路40的正端接口及负端接口之间。响应于接地检测电路40的处理器输出的控制信号，该第三常开开关K31及第四常开开关K32适于同步闭合以将常开的第三组接地检测电阻接入接地检测电路40的正端接口及负端接口之间。

在一些实施例中，第五接地检测电阻R31的电阻值等于第六接地检测电阻R32的电阻值，远小于第一组接地检测电阻的电阻值，而远大于第二组接地检测电阻的电阻值，即R21＝R22<<R31＝R32<<R11＝R12。在一些实施例中，第一接地检测电阻R11及第二接地检测电阻R12的电阻值可以取值1000kΩ(即R11＝R12＝1000kΩ)，第五接地检测电阻R31及第六接地检测电阻R32的电阻值可以取值100kΩ(即R31＝R32＝100kΩ)，第三接地检测电阻R21及第四接地检测电阻R22的电阻值可以取值10kΩ(即R21＝R22＝10kΩ)。此时，R21：R31：R11＝100：10：1。

当第三组接地检测电阻接入接地检测电路40的正端接口及负端接口之间时，由于第三组接地检测电阻的电阻值远小于第一组接地检测电阻的电阻值，并联的第一组接地检测电阻的电阻值可忽略不计，以便于计算等效接地电阻Rg两端分电压的理论值。当第二组接地检测电阻进一步接入接地检测电路40的正端接口及负端接口之间时，由于第二组接地检测电阻的电阻值远小于第一组接地检测电阻及第三组接地检测电阻的电阻值，并联的第一组接地检测电阻及第三组接地检测电阻的电阻值都可以忽略不计，以便于计算等效接地电阻Rg两端分电压的理论值。

以下将结合一种接地检测方法来说明接地检测电路40的工作原理。该接地检测方法可以由接地检测电路40的处理器来实施。本领域的技术人员可以理解，下述的接地检测方法只是本发明提供的一些非限制性的实施例，主要用于清楚地展示本发明的构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

请参考图5，图5示出了根据本发明的一些实施例提供的接地检测方法的流程示意图。

如图5所示，在利用接地检测电路40检测变流装置直流母线的正端对地的绝缘性时，处理器可以首先利用电压传感器VH1来监测接地检测电路40的正端接口到地的电势。此时，第一常开开关K21、第二常开开关K22、第三常开开关K31、第四常开开关K32都处于断开状态，第二组接地检测电阻及第三组接地检测电阻都不接入接地检测电路40的正端接口及负端接口之间。电压传感器VH1采集的电压读数指示并联的等效接地电阻Rg与第一接地检测电阻R11两端的分电压。

当变流装置处于正常工况时，直流母线的正端到地的等效接地电阻Rg→∞。此时，电压传感器VH1采集的电压读数U＝Udc/2。响应于电压传感器VH1的电压读数U大于Udc/3，接地检测电路40的处理器可以判断等效接地电阻Rg大于第一接地检测电阻R11，即监测直流母线的正端对地的绝缘性良好。

如图5所示，响应于电压传感器VH1采集的电压读数小于或等于Udc/3，接地检测电路40的处理器可以判断等效接地电阻Rg小于或等于第一接地检测电阻R11，即Rg≤R11＝1000kΩ。此时，处理器可以判断直流母线的正端对地的绝缘性减弱，从而限制变流装置的输出电压上限，并输出接地故障二级预警信号以提示维护人员及时进行检修。

同时，响应于电压传感器VH1的电压读数U低于预设的电势阈值(即Udc/3)，接地检测电路40的处理器还可以向第三常开开关K31及第四常开开关K32发送控制信号，控制第三常开开关K31及第四常开开关K32同步闭合，以将第三组接地检测电阻接入接地检测电路40的正端接口及负端接口之间。此时，接地检测电路40的等效电阻

也就是说，通过将100kΩ的第三组接地检测电阻接入接地检测电路40的正端接口及负端接口之间，并联的1000kΩ的第一组接地检测电阻可以被忽略。接地检测电路40的处理器可以简便地根据电压传感器VH1采集的电压读数，确定等效接地电阻为Rg与接地检测电路40的等效电阻R’的数值关系，从而进一步监测直流母线的正端对地的绝缘性。

在将第三组接地检测电阻接入接地检测电路40的正端接口及负端接口之间后，接地检测电路40的处理器可以继续实时获取电压传感器VH1的采集的电压读数，以监测正端接口到地的电势。若直流母线正端到地的等效接地电阻Rg保持在1000kΩ，则电压传感器VH1采集的电压读数将保持在Udc/2附近。反之，若直流母线正端到地的等效接地电阻Rg持续下降，则电压传感器VH1采集的电压读数也将随之下降。

如图5所示，响应于电压传感器VH1的电压读数U再次小于或等于Udc/3，接地检测电路40的处理器可以判断等效接地电阻Rg小于或等于接地检测电路40的等效电阻R′≈R31，即Rg≤R31＝100kΩ。此时，处理器可以判断直流母线的正端对地的绝缘性进一步减弱，从而进一步限制变流装置的输出电压上限，并输出接地故障一级预警信号以提示维护人员尽快进行检修。

同时，响应于电压传感器VH1的电压读数U再次低于预设的电势阈值(即Udc/3)，接地检测电路40的处理器还可以向第一常开开关K21及第二常开开关K22发送控制信号，控制第一常开开关K21及第二常开开关K22同步闭合，以进一步将第二组接地检测电阻接入接地检测电路40的正端接口及负端接口之间。此时，接地检测电路40的等效电阻

也就是说，通过进一步将10kΩ的第二组接地检测电阻接入接地检测电路40的正端接口及负端接口之间，并联的1000kΩ的第一组接地检测电阻及100kΩ的第三组接地检测电阻都可以被忽略。接地检测电路40的处理器可以简便地根据电压传感器VH1采集的电压读数，确定等效接地电阻为Rg与接地检测电路40的等效电阻R″的数值关系，从而进一步监测直流母线正端的接地故障。

在将第二组接地检测电阻接入接地检测电路40的正端接口及负端接口之间后，接地检测电路40的处理器可以继续实时获取电压传感器VH1的采集的电压读数，以监测正端接口到地的电势。若直流母线正端到地的等效接地电阻Rg保持在100kΩ，则电压传感器VH1采集的电压读数将保持在Udc/2附近。反之，若直流母线正端到地的等效接地电阻Rg持续下降，则电压传感器VH1采集的电压读数也将随之下降。

如图5所示，响应于电压传感器VH1的电压读数U第三次小于或等于Udc/3，接地检测电路40的处理器可以判断等效接地电阻Rg小于或等于接地检测电路40的等效电阻R″≈R21，即Rg≤R21＝10kΩ。此时，处理器可以判断直流母线的正端对地短路，从而对变流装置进行强制断电、封锁的操作以实现对变流装置的接地故障保护，并输出接地故障信号以提示维护人员立即进行检修。

通过为接地检测电路40配置三组不同电阻量级的接地检测电阻，并配置对应的控制方法，本发明能够动态地监测变流装置内部的对地绝缘性逐步变化的过程，用于推测接地故障可能发生的时间，从而提前输出故障预警信号以提示维护人员及时进行检修。在一些优选的实施例中，接地检测电路40的处理器还可以在输出故障预警信号的同时，进一步输出推测的接地故障可能发生的时间以供维护人员参考。

本领域的技术人员可以理解，上述R21：R31：R11＝100：10：1的取值比例只是本发明人提供的一种非限制性的实施例，旨在体现第三组接地检测电阻的电阻值远小于第一组接地检测电阻的电阻值，而远大于第二组接地检测电阻的电阻值的特征，而非用于限制本发明的保护范围。

可选地，在另一些实施例中，本领域的技术人员也可以选用R21：R31：R11＝25：5：1的取值比例，或其他类似的取值比例，以实现基本的监测接地故障的功能。此时，并联于接地检测电路中的第一组接地检测电阻及第二组接地检测电阻的电阻值不够大，不足以忽略以简便计算过程。

可选地，在另一些实施例中，本领域的技术人员还可以选用比100：10：1更悬殊的比例差异(例如：400：20：1)，从而在更大的区间范围内监测变流装置内部对地的绝缘性。

本领域的技术人员可以理解，尽管上述实施例将接地检测电路描述为包括两组接地检测电阻，但这只是用于提供便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

请参考图6，图6示出了根据本发明的一些实施例提供的接地检测电路的电路示意图。

如图6所示，在本发明的一些实施例中，接地检测电路60不但可以包括上述第一组接地检测电阻、第二组接地检测电阻及第三组接地检测电阻，还可以进一步包括第四组接地检测电阻。该第四组接地检测电阻可以包括第七接地检测电阻R41及第八接地检测电阻R42。在一些实施例中，第七接地检测电阻R41的一端可以通过第五常开开关K41连接接地检测电路60的正端接口，而其另一端连接第八接地检测电阻R42的一端并接地。第八接地检测电阻R42的另一端可以通过第六常开开关K42连接接地检测电路60的负端接口。

该第五常开开关K41及第六常开开关K42包括但不限于高压继电器及接触器等控制开关。在未收到接地检测电路60的处理器输出的控制信号时，该第五常开开关K41及第六常开开关K42处于开路状态。此时，第四组接地检测电阻不接入接地检测电路60的正端接口及负端接口之间。响应于接地检测电路60的处理器输出的控制信号，该第五常开开关K41及第六常开开关K42适于同步闭合以将常开的第四组接地检测电阻接入接地检测电路60的正端接口及负端接口之间。接地检测电路60的具体控制方法与上述实施例类似，在此不再赘述。

请参考图7，图7示出了根据本发明的一些实施例提供的接地检测电路的电路示意图。

如图7所示，在本发明的一些实施例中，接地检测电路70可以优选地包括多个电压传感器VH1、VH2。该多个电压传感器VH1、VH2的一端连接正端接口，而其另一端接地，用于冗余地监测接地检测电路70的正端接口到地的电势。

在利用接地检测电路70检测变流装置直流母线的正端对地的绝缘性时，处理器可以实时获取各电压传感器VH1、VH2的读数，并以其中的最小者为正端接口的电势，从而进一步防止任意一个电压传感器VH1、VH2故障导致的接地故障漏检问题。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质。

本发明提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该计算机指令被上述接地检测电路的处理器执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的接地检测方法，用于实时监测变流装置内部对地绝缘变化情况，从而对变流装置内部可能产生的接地故障进行预警和保护。

本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (13)

1.一种接地检测电路，其特征在于，包括：

正端接口，适于连接变流装置的直流母线的正端；

负端接口，适于连接所述直流母线的负端；

第一组接地检测电阻，包括第一接地检测电阻及第二接地检测电阻，其中，所述第一接地检测电阻的一端连接所述正端接口，所述第一接地检测电阻的另一端连接所述第二接地检测电阻的一端并接地，所述第二接地检测电阻的另一端连接所述负端接口；

常开的第二组接地检测电阻，包括第三接地检测电阻及第四接地检测电阻，其中，所述第三接地检测电阻的一端适于连接所述正端接口，所述第三接地检测电阻的另一端连接所述第四接地检测电阻的一端并接地，所述第四接地检测电阻的另一端适于连接所述负端接口，所述第二组接地检测电阻的电阻值远小于所述第一组接地检测电阻的电阻值；以及

处理器，配置为：

监测所述正端接口或所述负端接口的电势；

响应于所述电势满足预设的触发条件，将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障预警信号；以及

响应于接入所述第二组接地检测电阻后所述电势再次满足所述触发条件，输出接地故障信号；

还包括：

常开的第三组接地检测电阻，包括第五接地检测电阻及第六接地检测电阻，其中，所述第五接地检测电阻的一端适于连接所述正端接口，所述第五接地检测电阻的另一端连接所述第六接地检测电阻的一端并接地，所述第六接地检测电阻的另一端适于连接所述负端接口，所述第三组接地检测电阻的电阻值远小于所述第一组接地检测电阻的电阻值，而远大于所述第二组接地检测电阻的电阻值，

所述处理器进一步配置为：

响应于所述电势满足所述触发条件，将所述第三组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障二级预警信号；以及

响应于接入所述第三组接地检测电阻后所述电势再次满足所述触发条件，将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障一级预警信号，其中，所述接地故障一级预警信号指示所述变流装置内部的对地绝缘性的进一步下降，其中，所述第三组接地检测电阻的电阻值为所述第一组接地检测电阻的电阻值的10倍以上，所述第二组接地检测电阻的电阻值为所述第三组接地检测电阻的电阻值的10倍以上。

2.如权利要求1所述的接地检测电路，其特征在于，所述处理器还配置为：

判断电势监测端与接地检测端是否为同一端；以及

根据判断结果确定所述触发条件，其中，

若所述电势监测端与所述接地检测端是同一端，则所述触发条件为所述电势低于预设的同端电势阈值，

若所述电势监测端与所述接地检测端不是同一端，则所述触发条件为所述电势高于预设的异端电势阈值。

3.如权利要求2所述的接地检测电路，其特征在于，所述第一接地检测电阻的电阻值等于所述第二接地检测电阻的电阻值，所述第三接地检测电阻的电阻值等于所述第四接地检测电阻的电阻值，所述同端电势阈值为所述正端接口及所述负端接口之间电势差的三分之一，所述异端电势阈值为所述正端接口及所述负端接口之间电势差的三分之二。

4.如权利要求1所述的接地检测电路，其特征在于，还包括：

第一常开开关，设于所述第三接地检测电阻及所述正端接口之间，通信连接所述处理器；以及

第二常开开关，设于所述第四接地检测电阻及所述负端接口之间，通信连接所述处理器，

所述处理器进一步配置为：

响应于所述电势满足所述触发条件，同步闭合所述第一常开开关及所述第二常开开关，以将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间。

5.如权利要求1所述的接地检测电路，其特征在于，还包括：

电压传感器，一端连接所述正端接口或所述负端接口，另一端接地，并通信连接所述处理器，

所述处理器进一步配置为：

实时获取所述电压传感器的读数，以监测所述正端接口或所述负端接口的电势。

6.如权利要求5所述的接地检测电路，其特征在于，包括多个所述电压传感器，

所述处理器进一步配置为：

实时获取各所述电压传感器的读数，并以其中的最小者为所述正端接口或所述负端接口的电势。

7.一种接地检测方法，其特征在于，包括：

监测正端接口或负端接口的电势，所述正端接口适于连接变流装置的直流母线的正端，所述负端接口适于连接所述直流母线的负端；

响应于所述电势满足预设的触发条件，将常开的第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障预警信号，其中，所述第二组接地检测电阻包括第三接地检测电阻及第四接地检测电阻，所述第三接地检测电阻的一端适于连接所述正端接口，所述第三接地检测电阻的另一端连接所述第四接地检测电阻的一端并接地，所述第四接地检测电阻的另一端适于连接所述负端接口，所述第二组接地检测电阻的电阻值远小于第一组接地检测电阻的电阻值，其中，所述第一组接地检测电阻包括第一接地检测电阻及第二接地检测电阻，所述第一接地检测电阻的一端连接所述正端接口，所述第一接地检测电阻的另一端连接所述第二接地检测电阻的一端并接地，所述第二接地检测电阻的另一端连接所述负端接口；以及

响应于接入所述第二组接地检测电阻后所述电势再次满足所述触发条件，输出接地故障信号；

所述输出接地故障预警信号的步骤包括：

响应于所述电势满足所述触发条件，将常开的第三组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障二级预警信号，其中，所述第三组接地检测电阻包括第五接地检测电阻及第六接地检测电阻，所述第五接地检测电阻的一端适于连接所述正端接口，所述第五接地检测电阻的另一端连接所述第六接地检测电阻的一端并接地，所述第六接地检测电阻的另一端适于连接所述负端接口，所述第三组接地检测电阻的电阻值远小于所述第一组接地检测电阻的电阻值，而远大于所述第二组接地检测电阻的电阻值；以及

响应于接入所述第三组接地检测电阻后所述电势再次满足所述触发条件，将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，并输出接地故障一级预警信号，其中，所述接地故障一级预警信号指示所述变流装置内部的对地绝缘性的进一步下降，其中，所述第三组接地检测电阻的电阻值为所述第一组接地检测电阻的电阻值的10倍以上，所述第二组接地检测电阻的电阻值为所述第三组接地检测电阻的电阻值的10倍以上。

8.如权利要求7所述的接地检测方法，其特征在于，还包括：

判断电势监测端与接地检测端是否为同一端；以及

根据判断结果确定所述触发条件，其中，

若所述电势监测端与所述接地检测端是同一端，则所述触发条件为所述电势低于预设的同端电势阈值，

若所述电势监测端与所述接地检测端不是同一端，则所述触发条件为所述电势高于预设的异端电势阈值。

9.如权利要求8所述的接地检测方法，其特征在于，所述第一接地检测电阻的电阻值等于所述第二接地检测电阻的电阻值，所述第三接地检测电阻的电阻值等于所述第四接地检测电阻的电阻值，所述同端电势阈值为所述正端接口及所述负端接口之间电势差的三分之一，所述异端电势阈值为所述正端接口及所述负端接口之间电势差的三分之二。

10.如权利要求7所述的接地检测方法，其特征在于，将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间的步骤包括：

响应于所述电势满足所述触发条件，同步闭合第一常开开关及第二常开开关，以将所述第二组接地检测电阻接入所述正端接口及所述负端接口之间，其中，所述第一常开开关设于所述第三接地检测电阻及所述正端接口之间，所述第二常开开关设于所述第四接地检测电阻及所述负端接口之间。

11.如权利要求7所述的接地检测方法，其特征在于，监测所述正端接口或所述负端接口的电势的步骤包括：

实时获取电压传感器的读数以监测所述正端接口或所述负端接口的电势，其中，所述电压传感器的一端连接所述正端接口或所述负端接口，所述电压传感器的另一端接地。

12.如权利要求11所述的接地检测方法，其特征在于，监测所述正端接口或所述负端接口的电势的步骤进一步包括：

实时获取多个所述电压传感器的读数，并以其中的最小者为所述正端接口或所述负端接口的电势。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求7-12中任一项所述的接地检测方法。

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