CN204705694U - 光伏直流绝缘监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种光伏直流绝缘监测装置，直流系统的正负母线上的电压经线性光耦隔离采样电路、滤波放大电路和模数转换后接入微处理器，直流系统的每条支路上均设置有直流漏电流传感器，直流漏电流传感器均连接至多路漏电流采集电路，多路漏电流采集电路将采集的信号经多路开关、滤波放大电路和模数转换电流后接入微处理器；所述微处理器上连接有平衡电桥；所述平衡电桥的四个平衡电阻构成两条串联回路，两条串联回路分别接入直流母线的正负母线和地之间，两条串联回路上分别串接有继电器，每条串联回路的一个平衡电阻上均并联有继电器。本实用新型一种光伏直流绝缘监测装置，配合直流漏电流传感器实现光伏直流绝缘监测及快速定位故障支路。

Description

光伏直流绝缘监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种光伏直流绝缘监测装置，尤其是涉及一种用于对光伏直流系统中的绝缘故障支路快速定位的装置，属于光伏监测设备技术领域。

背景技术

在光伏逆变系统中，高压直流电的正负母线都是浮地的；这些光伏直流浮地系统中的组件、汇流箱由于输入输出线路众多，难免会出现绝缘损坏的情况；当单点绝缘下降时，由于没形成短路回路，并不影响直流系统的正常工作，但若不及时处理，一旦出现两点接地，将可能造成直流电源短路、开关烧毁等故障，同时绝缘下降还会威胁到现场运行维护人员的人身安全；为杜绝此类故障的出现，需要对其进行监测，目前市场上直流绝缘监测装置主要采用三种检测方法：

交流注入法：在直流系统中加了交流信号，但是此种方式对直流系统的工作有一定的影响，且监测灵敏度受系统分布电容大小的影响，从而使得其精度不够稳定；

综合判据法：为了探测正负极同时接地，需不断地接入单侧探测接地电阻，从而导致正负母线对地电压不断变化、波动很大，将对直流系统的工作造成不良影响；

平衡电桥法：不受分布电容的影响且无需注入交流信号，对直流系统的安全运行没有影响，中国专利申请201410686553.7“240V高压直流绝缘监测系统 ”，但其不能用于1000V光伏直流系统，同时其无法检测正负母线绝缘电阻同时等值下降的情况，且只能判断直流系统的整体绝缘状态，无法实现故障分支定位。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种光伏直流绝缘监测装置，其对平衡电桥进行改进，配合直流漏电流传感器实现光伏直流绝缘监测及快速定位故障支路。

本实用新型的目的是这样实现的： 

一种光伏直流绝缘监测装置，直流系统的正负母线上的电压经线性光耦隔离采样电路、滤波放大电路和模数转换后接入微处理器，直流系统的每条支路上均设置有直流漏电流传感器，直流漏电流传感器均连接至多路漏电流采集电路，多路漏电流采集电路将采集的信号经多路开关、滤波放大电路和模数转换电流后接入微处理器；所述微处理器上连接有平衡电桥；

所述平衡电桥包含有四个平衡电阻，四个平衡电阻两两串联构成两条串联回路，两条串联回路分别接入直流母线的正负母线和地之间，且两条串联回路上分别串接有继电器，同时，每条串联回路的一个平衡电阻上均并联有继电器；上述继电器的控制端均连接至微处理器。

本实用新型一种光伏直流绝缘监测装置，所述微处理器上还连接有按键操作电路、数码管显示电路、继电器报警电路、通讯电路。

本实用新型一种光伏直流绝缘监测装置，所述通讯电路为485通讯电路。

本实用新型一种光伏直流绝缘监测装置，所述装置还包含有进行供电的开关电源电路。

本实用新型一种光伏直流绝缘监测装置，所述继电器为光耦继电器AQV258H；所述线性光耦隔离采样电路采用线性光耦HCNR201；所述多路开关的型号为CD4051。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型能监测光伏直流系统正负母线和16条支路对地绝缘状况；绝缘电阻测量范围为0-100kΩ，当系统绝缘不良时继电器报警输出动作，通过支路监测能快速定位故障支路及接地极性；

2、本实用新型采用平衡电桥改进型方法，解决了市场上绝缘监测装置的问题，不受光伏直流系统分布电容大的影响，正负母线对地电压波动较低，可监测等值绝缘下降的情况；

3、本实用新型为业内首家采用光耦继电器AQV258H 作为平衡电桥投切开关，其无机械触点，因此没有触点的磨损，使用寿命接近于无限；另外其输入输出隔离电压达5kV，保证了装置的安全性；同时其输出端的负载电压最高为DC 1.5kV大于光伏直流母线电压最大的1kV，完全适用平衡电桥安全投切；

4、本实用新型具备±12V电源输出，给直流漏电流传感器提供工作电源，无需配置额外电源，接线简单方便；

5、本实用新型具备就地显示以及RS485后台通讯功能，操作人员能够便利的实现实时对现场状况进行监测和操作，设计十分人性化。

附图说明

图1为本实用新型一种光伏直流绝缘监测装置的电路框图。

图2为本实用新型一种光伏直流绝缘监测装置的监测原理图。

具体实施方式

参见图1和图2，本实用新型涉及的一种光伏直流绝缘监测装置，直流系统的正负母线上的电压经线性光耦隔离采样电路、滤波放大电路和模数转换后接入微处理器，直流系统的每条支路上均设置有直流漏电流传感器，直流漏电流传感器均连接至多路漏电流采集电路，多路漏电流采集电路将采集的信号经多路开关、滤波放大电路和模数转换电流后接入微处理器；所述微处理器上连接有平衡电桥；

所述平衡电桥包含有四个平衡电阻，四个平衡电阻两两串联构成两条串联回路，两条串联回路分别接入直流母线的正负母线和地之间，且两条串联回路上分别串接有继电器，同时，每条串联回路的一个平衡电阻上均并联有继电器；上述继电器的控制端均连接至微处理器；

所述微处理器上还连接有按键操作电路、数码管显示电路、继电器报警电路、通讯电路（485通讯电路）；

同时，所述装置还包含有进行供电的开关电源电路。

所述继电器为光耦继电器AQV258H；

所述线性光耦隔离采样电路采用线性光耦HCNR201；

所述微处理器的型号为STM32F103R8T6；

所述多路开关的型号为CD4051，CD4051为单8通道数字控制模拟电子开关，漏电流信号经其以扫描方式后传输至滤波放大电路和模数转换后接入微处理器；

下面以图1、2为具体实施例进行阐述本实用新型的监测原理：

该示例中，四个平衡电阻的阻值相等，均为R；四个继电器分别为K1、K2、K3、K4；监测时：

1)       微处理器将K1、K2、K3、K4均闭合，此时正负母线对地分别投入平衡电阻1R，测得直流母线的正负母线对地电压分别记为U1+、U1-，直流漏电流传感器测得的漏电流记为I1，由此可列出如下方程组：

1

2

2)       微处理器将K1、K2闭合，K3、K4断开，此时正负母线对地分别投入平衡电阻2R，测得正负母线对地电压分别记为U2+、U2-，直流漏电流传感器测得漏电流记为I2，由此可列出如下方程组：

3

4

联立13两式可以计算出正负母线对地绝缘电阻R+和R-，

联立24两式可以计算出正负支路对地绝缘电阻Rx+和Rx-；

3)       当U1+和U1-等值时，将K1、K2、K4闭合，K3断开，此时母线正对地投入电阻2R，母线负对地投入电阻1R，测得正负母线对地电压分别记为U3+、U3-，直流漏电流传感器测得漏电流记为I3，由此可列出如下方程：

5

6

联立35两式可以计算出正负母线对地绝缘电阻R+和R-，

联立46两式可以计算出正负支路对地绝缘电阻Rx+和Rx-；

通过对正负母线对地绝缘电阻、以及正负支路对地绝缘电阻的实时监测，可实时对短路情况进行监测；并且通过对支路的监测，可快速反应哪条支路出现故障，从而便于进行快速查找。

另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光伏直流绝缘监测装置，其特征在于：直流系统的正负母线上的电压经线性光耦隔离采样电路、滤波放大电路和模数转换后接入微处理器，直流系统的每条支路上均设置有直流漏电流传感器，直流漏电流传感器均连接至多路漏电流采集电路，多路漏电流采集电路将采集的信号经多路开关、滤波放大电路和模数转换电流后接入微处理器；所述微处理器上连接有平衡电桥；

所述平衡电桥包含有四个平衡电阻，四个平衡电阻两两串联构成两条串联回路，两条串联回路分别接入直流母线的正负母线和地之间，且两条串联回路上分别串接有继电器，同时，每条串联回路的一个平衡电阻上均并联有继电器；上述继电器的控制端均连接至微处理器。

2.如权利要求1所述一种光伏直流绝缘监测装置，其特征在于：所述微处理器上还连接有按键操作电路、数码管显示电路、继电器报警电路、通讯电路。

3.如权利要求2所述一种光伏直流绝缘监测装置，其特征在于：所述通讯电路为485通讯电路。

4.如权利要求1所述一种光伏直流绝缘监测装置，其特征在于：所述装置还包含有进行供电的开关电源电路。

5.如权利要求1所述一种光伏直流绝缘监测装置，其特征在于：所述继电器为光耦继电器AQV258H；所述线性光耦隔离采样电路采用线性光耦HCNR201；所述多路开关的型号为CD4051。