CN204086448U - 一种绝缘监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种绝缘监测装置，电源模块，分别与中央处理单元、电压采集模块和漏电流采集模块相耦接；电压采集模块，分别与电源模块和中央处理单元相耦接；漏电流采集模块，分别与电源模块和中央处理单元相耦接；中央处理单元，分别与电源模块、电压采集模块、漏电流采集模块、RS485通讯模块、存储模块和时钟模块相耦接；RS485通讯模块，与中央处理单元相耦接；存储模块，与中央处理单元相耦接；时钟模块，与中央处理单元相耦接。本申请由中央处理单元对电子开关的控制，实现了平衡电桥法和非平衡电桥法的测量，并且避免了实际被测系统没有接地时，出现的浮空现象而测量出错的问题。

Description

一种绝缘监测装置

技术领域

本申请涉及电路检测领域，具体地说，是涉及一种绝缘监测装置。

背景技术

现有技术中，直流供电系统应用于电力系统、电信系统中比较多，随着技术的发展，直流供电系统的优点越来越突出：1)减少了一次性投资；2)增强了可靠性；3)减少了占地面积；4)提高了效率，降低了能耗；所以直流供电系统的应用范围也越来越大，包括电信系统的通信机房，数据中心等。直流供电系统的母线接地会造成电力系统操作的误动作，会造成数据中心的服务器宕机。为此，直流供电系统的绝缘监测装置就是必不可少的安全设备。

目前绝缘监测有直流检测法和交流检测法，直流检测法又有平衡电桥法和非平衡电桥法，平衡电桥法和非平衡电桥法简介：

平衡电桥检测法

平衡电桥检测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R1、R2，通过它们测得母线对地电压V1、V2。平衡电桥检测原理框图见图1。

当Rx＝Ry＝∞时，系统无接地。此时，V1＝V2＝110V。

当系统单端接地时，得以下方程(1)：

$\frac{V1}{R1//\mathrm{Rx}}=\frac{V2}{R2}---\left(1\right)$

通过此方程式可求得单端接地电阻Rx或Ry。

当系统出现双端接地时，得以下方程(2)：

$\frac{V1}{R1//\mathrm{Rx}}=\frac{V2}{R2//\mathrm{Ry}}---\left(2\right)$

此时，不能直接求解，处理方法是将Rx、Ry中较大的一个视为无穷大，按单端接地的情况求解，所求得的接地电阻值大于实际值。Rx、Ry的实际值越接近，则测量误差越大，达到Rx＝Ry时，测量误差∞。

不平衡电桥检测法

不平衡电桥检测法是由主机内部两个阻值相等的对地电阻通过电子开关K1、K2按照一定的开合顺序接地。不平衡电桥检测原理见图2。

在一个检测周期内，K1闭合K2断开，测得V1、V2，得方程(3)

$\frac{V1}{R1//\mathrm{Rx}}=\frac{V2}{\mathrm{Ry}}---\left(3\right)$

然后K1断开K2闭合，经一定延时后再次测量V1、V2，得方程(4)

$\frac{V1}{\mathrm{Rx}}=\frac{V2}{R2//\mathrm{Ry}}---\left(4\right)$

解联立方程(3)、(4)就可直接求得正负母线接地电阻Rx、Ry。

各种方法比较如下：

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种绝缘监测装置，其特征在于，包括：电源模块、电压采集模块、漏电流采集模块、中央处理单元、RS485通讯模块、存储模块和时钟模块，其中，

所述电源模块，分别与所述中央处理单元、所述电压采集模块和所述漏电流采集模块相耦接；

所述电压采集模块，分别与所述电源模块和所述中央处理单元相耦接；

所述漏电流采集模块，分别与所述电源模块和所述中央处理单元相耦接；

所述中央处理单元，分别与所述电源模块、所述电压采集模块、所述漏电流采集模块、所述RS485通讯模块、所述存储模块和所述时钟模块相耦接；

所述RS485通讯模块，与所述中央处理单元相耦接；

所述存储模块，与所述中央处理单元相耦接；

所述时钟模块，与所述中央处理单元相耦接。

优选地，其中，所述电源模块是为所述中央处理单元、所述电压采集模块和所述漏电流采集模块提供+5V、-5V电源的电源模块。

优选地，其中，所述电压采集模块为将外部输入的电压、经电阻分压及RC滤波后与所述中央处理单元相耦接的电压采集模块。

优选地，其中，所述漏电流采集模块的外部连接有霍尔漏电流传感器，内部经过电压调理及RC滤波后，与所述中央处理单元相耦接。

优选地，其中，所述RS485通讯模块通过光电隔离与所述中央处理单元的串行接口相耦接。

优选地，其中，所述存储模块采用24C32通过I2C接口与所述中央处理单元相耦接。

优选地，其中，所述时钟模块设有PCF8563芯片，该PCF8563芯片内设有万年历，所述时钟模块与所述中央处理单元通过I2C总线相耦接。

与现有技术相比，本申请所述的一种绝缘监测装置，达到了如下效果：

(1)由中央处理单元对电子开关的控制，实现了平衡电桥法和非平衡电桥法的测量，并且避免了实际被测系统没有接地时，出现的浮空现象而测量出错的问题。

(2)开关使用了光电耦合的电子开关，比继电器具有速度快、寿命长的特点。

(3)通过平衡电桥法和非平衡电桥法测量方法，可以准确的检测单条母线接地情况，正负母线同时接地情况，一条母线上多点接地情况，正负母线同时多点接地情况。

(4)现有技术的产品都是注重电力系统的应用，装置尺寸都比较大，采用面板式安装，而本实用新型的绝缘监测装置是面向数据中心的直流配电系统，尺寸小(146*106*41mm)，还采用了卡轨式安装，安装便利，模块化设计，便于安装、调试、维护，此外还采用了RS485通讯方式与上位机交换数据。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为主机内部平衡电桥检测原理图；

图2为主机内部不平衡电桥检测原理图；

图3为本实用新型提供的绝缘监测装置结构图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。

实施例一：

如图3所示，为本实施例提供的绝缘监测装置，包括：电源模块1、电压采集模块2、漏电流采集模块3、中央处理单元4、RS485通讯模块5、存储模块6和时钟模块7，其中，

电源模块1，分别与中央处理单元4、电压采集模块2和漏电流采集模块3相耦接，该电源模块1为中央处理单元4、电压采集模块2和漏电流采集模块3提供+5V、-5V的电源。

电压采集模块2，分别与电源模块1和中央处理单元4相耦接，电压采集模块2将外部输入的电压、经电阻分压及RC滤波后，与所述中央处理单元相耦接。

漏电流采集模块3，分别与电源模块1和中央处理单元4相耦接，漏电流采集模块3的外部连接有霍尔漏电流传感器，内部经过电压调理及RC滤波后，与中央处理单元4相耦接。

中央处理单元4，分别与电源模块1、电压采集模块2、漏电流采集模块3、RS485通讯模块5、存储模块6和时钟模块7相耦接。中央处理单元4通过对电压采集模块2中的电子开关的控制，实现平衡电桥和非平衡电桥情况下对母线电压的采集及各个支路漏电流的采集，然后通过运算程序，计算出母线正负的电压、母线绝缘电阻值、各支路的绝缘电阻值。通过对预设的越限值得判断，实现母线正负电压的越限告警、绝缘电阻的越限告警。

RS485通讯模块7，与中央处理单元4相耦接，本实施例中RS485通讯模块7通过光电隔离与所述中央处理单元4的串行接口相耦接。

存储模块6，与中央处理单元4相耦接，本实施例中存储模块采用24C32通过I2C接口与中央处理单元4相耦接，24C32的数据可以反复擦写，数据可以掉电保存100年。

时钟模块7，与中央处理单元4相耦接，时钟模块7采用PCF8563芯片实现，其内含有万年历，且与中央处理单元4采用I2C总线通讯。

与现有技术相比，本实施例提供的绝缘监测装置，达到了如下效果：

(1)由中央处理单元对电子开关的控制，实现了平衡电桥法和非平衡电桥法的测量，并且避免了实际被测系统没有接地时，出现的浮空现象而测量出错的问题。

(2)开关使用了光电耦合的电子开关，比继电器具有速度快、寿命长的特点。

(3)通过平衡电桥法和非平衡电桥法测量方法，可以准确的检测单条母线接地情况，正负母线同时接地情况，一条母线上多点接地情况，正负母线同时多点接地情况。

(4)现有技术的产品都是注重电力系统的应用，装置尺寸都比较大，采用面板式安装，而本实用新型的绝缘监测装置是面向数据中心的直流配电系统，尺寸小(146*106*41mm)，还采用了卡轨式安装，安装便利，模块化设计，便于安装、调试、维护，此外还采用了RS485通讯方式与上位机交换数据。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种绝缘监测装置，其特征在于，包括：电源模块、电压采集模块、漏电流采集模块、中央处理单元、RS485通讯模块、存储模块和时钟模块，其中，

所述电源模块，分别与所述中央处理单元、所述电压采集模块和所述漏电流采集模块相耦接；

所述电压采集模块，分别与所述电源模块和所述中央处理单元相耦接；

所述漏电流采集模块，分别与所述电源模块和所述中央处理单元相耦接；

所述中央处理单元，分别与所述电源模块、所述电压采集模块、所述漏电流采集模块、所述RS485通讯模块、所述存储模块和所述时钟模块相耦接；

所述RS485通讯模块，与所述中央处理单元相耦接；

所述存储模块，与所述中央处理单元相耦接；

所述时钟模块，与所述中央处理单元相耦接。

2.根据权利要求1所述的绝缘监测装置，其特征在于，所述电源模块是为所述中央处理单元、所述电压采集模块和所述漏电流采集模块提供+5V、-5V电源的电源模块。

3.根据权利要求1所述的绝缘监测装置，其特征在于，所述电压采集模块为将外部输入的电压、经电阻分压及RC滤波后与所述中央处理单元相耦接的电压采集模块。

4.根据权利要求1所述的绝缘监测装置，其特征在于，所述漏电流采集模块的外部连接有霍尔漏电流传感器，内部经过电压调理及RC滤波后，与所述中央处理单元相耦接。

5.根据权利要求1所述的绝缘监测装置，其特征在于，所述RS485通讯模块通过光电隔离与所述中央处理单元的串行接口相耦接。

6.根据权利要求1所述的绝缘监测装置，其特征在于，所述存储模块采用24C32通过I2C接口与所述中央处理单元相耦接。

7.根据权利要求1所述的绝缘监测装置，其特征在于，所述时钟模块设有PCF8563芯片，该PCF8563芯片内设有万年历，所述时钟模块与所述中央处理单元通过I2C总线相耦接。