CN220305436U - 一种离线系统绝缘监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的一种离线系统绝缘监测装置，它包括上壳体和下壳体卡合的外壳体，所述上壳体和下壳体之间由上至下设有上板、中板和下板，上板、中板和下板均为电路板，所述上板和中板之间设置上中板插针连接，所述中板和下板之间设置中下板插针连接；所述上板上设有LCD显示模块、LED显示模块和按键模块，所述中板上设有MCU模块、绝缘电阻监测模块、功能接地断线监测模块、报警输出模块、开关量输入模块、系统电压检测模块、通讯模块、时钟模块和存储模块，所述下板上设有电源模块。本实用新型实现了离线系统绝缘监测的自动化和智能化，在系统发生绝缘故障时能实时报警并记录数据，为设备的运行管理提供方便，减少了人力和物力的浪费。

Description

一种离线系统绝缘监测装置

技术领域

本实用新型涉及绝缘监测技术领域，尤其涉及一种离线系统绝缘监测装置。

背景技术

随着工业科技的发展，提高工业生产的安全性和可靠性非常必要，对于那些长期没有运行、新投入或大修后的设备，如大功率发电机、电动机等，若在断电期间绝缘材料受潮、开裂、脏污、老化或其他影响都有可能会导致设备产生绝缘故障，在电动机在起动瞬间或运行过程中，绝缘损坏部位极有可能会产生电弧，引起严重的生产事故。因此在电动机启动前必须检查电动机绝缘状态，测量电动机的绝缘电阻的大小可以直接反映出绝缘材料是否完好，为电动机安全运行提供可靠的保证。对存在绝缘故障的电机，及时采取措施进行处理维护，可以降低设备的停机率，从而使生产更安全、更高效。

传统的绝缘监测方法有外接电阻切换检测法，在母线和壳体之间接入一系列电阻，通过继电器改变接入阻值的大小，测量在接入不同电阻时电阻上被施加的分压，然后通过解方程的方法来检测对地电阻。这种方法在壳体与母线之间接入了电阻，主动降低了电动机的对地绝缘性能，当三根相线的对地绝缘电阻相同时此方法无效，而且此方法只能用于正在运行的电动机系统。还有采用兆欧表手摇测绝缘的检测方式，测量时至少需要两个工作人员，而且不能自动测量并记录数据，大大浪费了人力物力。

目前市场上也有采用离线检测方法的绝缘监测产品，但大多产品功能单一，只单纯检测设备对地的绝缘电阻阻值，无其他附加功能。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种离线系统绝缘监测装置，可应用于大功率发电机、电动机及上述各类负载的离线绝缘监测，为设备安全运行提供离线监测解决方案。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种离线系统绝缘监测装置，它包括上壳体和下壳体卡合的外壳体，所述上壳体和下壳体之间由上至下设有上板、中板和下板，上板、中板和下板均为电路板，所述上板和中板之间设置上中板插针连接，所述中板和下板之间设置中下板插针连接；所述上板上设有LCD显示模块、LED显示模块和按键模块，所述中板上设有MCU模块、绝缘电阻监测模块、功能接地断线监测模块、报警输出模块、开关量输入模块、系统电压检测模块、通讯模块、时钟模块和存储模块，所述下板上设有电源模块；所述MCU模块分别与其他各个模块连接；所述中板的前端设有一排中板前端口，所述中板前端口包括绝缘电阻监测端口、功能接地端口和继电器输出端口；所述中板的后端设有一排中板后端口，所述中板后端口包括开关量输入端口、系统电压端口和RS485端口；所述下板上设有一排下板端口，所述下板端口包括辅助电源端口。

进一步地，所述上板的LCD显示模块采用点阵液晶，LED显示模块为多个LED指示灯，通过插针与中板的MCU模块连接，按键模块包括多个按键，通过插针与中板的MCU模块连接，通过将各个按键状态传输至MCU模块。

进一步地，所述绝缘电阻监测模块由分压采样电路、差分放大电路和滤波电路构成，一端与MCU模块连接，另一端与绝缘电阻监测端口连接，将采样电压输入MCU模块处理，计算出绝缘电阻值。

进一步地，所述功能接地断线监测模块由分压采样电路和运算放大电路构成，一端与MCU模块连接，另一端与功能接地端口连接，将采样电压输入MCU模块处理，判断仪表是否可靠接地。

进一步地，所述报警输出模块包括两路继电器驱动电路，一端与MCU模块连接，另一端与继电器输出端口连接，由MCU模块控制，报警时改变继电器输出状态。

进一步地，所述开关量输入模块的一端与MCU模块连接，另一端与开关量输入端口连接，可用于检测接触器辅助触点状态，经开关量输入电路输入MCU模块，来判断接触器是否断开。

进一步地，所述系统电压检测模块的一端与MCU模块连接，另一端与系统电压端口72连接，用于监测系统电压，通过采集的信号输入MCU模块，来判断被监测系统是否离线。

进一步地，所述通讯模块包含一路RS485通讯电路，一端与MCU模块连接，另一端与RS485端口连接,可以和上位机或网关等设备通讯。

进一步地，所述时钟模块与MCU模块相连，用于提供精准的时钟信号；所述存储模块与MCU模块相连，用于事件记录、记录多条报警信息和排查问题。

进一步地，所述下板的电源模块的一端与辅助电源端口连接，另一端与上述其他各个模块相连，用于给其他模块供电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型提供一种离线系统绝缘监测装置，设计开关量输入模块和系统电压检测模块，通过检测接触器是否断开及系统电压是否为零来判断被监测系统是否离线，确保系统电压不会接入绝缘监测装置，保障了绝缘检测的安全性。

（2）本实用新型提供一种离线系统绝缘监测装置，在系统离线状态下，采用信号注入法，监测电路中采样电阻的电压，计算电路绝缘电阻，判断线路绝缘状态，这种绝缘检测方法简单易行，且对绝缘状态判断准确；该装置实现了离线系统绝缘监测的自动化和智能化，在系统发生绝缘故障时能实时报警并记录数据，为设备的运行管理提供方便，为检修提供依据，工作人员不再需要用摇表手动检测绝缘电阻，减少了人力和物力的浪费。

（3）本实用新型提供一种离线系统绝缘监测装置，可以解决大功率设备离线绝缘监测问题，大功率设备、特别是驱动设备，无故障可以上电运行，有故障则互锁禁止上电。本实用新型可应用于大功率发电机、电动机及上述各类负载的离线绝缘监测，为设备安全运行提供离线监测解决方案。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路原理图。

图3为本实用新型的应用电路图。

图4为本实用新型的工作流程图。

其中：

上壳体1、上板2、LCD显示模块21、LED显示模块22、按键模块23、中板3、MCU模块31、绝缘电阻监测模块32、功能接地断线监测模块33、报警输出模块34、开关量输入模块35、系统电压检测模块36、通讯模块37、时钟模块38、存储模块39、下板4、电源模块41、下壳体5、中板前端口6、绝缘电阻监测端口61、功能接地端口62、继电器输出端口63、中板后端口7、开关量输入端口71、系统电压端口72、RS485端口73、下板端口8、辅助电源端口81、上中板插针9、中下板插针10。

实施方式

为更好地理解本实用新型的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本实用新型的技术方案的具体实施态样，其仅为本实用新型技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如A部件位于B部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的上述描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

参见图1-2，图1绘制了一种离线系统绝缘监测装置的结构示意图。如图所示，本实用新型的一种离线系统绝缘监测装置，它包括上壳体1和下壳体5卡合的外壳体，所述上壳体1和下壳体5通过壳体上的卡扣和筋位固定；所述上壳体1和下壳体5之间由上至下设有上板2、中板3和下板4，上板2、中板3和下板4均为电路板，所述上板2和中板3之间设置上中板插针9连接，所述中板3和下板4之间设置中下板插针10连接；

所述上板2上设有LCD显示模块21、LED显示模块22和按键模块23，所述中板3上设有MCU模块31、绝缘电阻监测模块32、功能接地断线监测模块33、报警输出模块34、开关量输入模块35、系统电压检测模块36、通讯模块37、时钟模块38和存储模块39，所述下板4上设有电源模块41。

所述中板3的前端设有一排中板前端口6，所述中板前端口6包括绝缘电阻监测端口61、功能接地端口62和继电器输出端口63；所述中板3的后端设有一排中板后端口7，所述中板后端口7包括开关量输入端口71、系统电压端口72和RS485端口73；所述下板4上设有一排下板端口8，所述下板端口8包括辅助电源端口81。

所述上板2的LCD显示模块21采用点阵液晶，LED显示模块22为多个LED指示灯，通过插针与中板的MCU模块31连接，由MCU模块控制，用于指示监测装置状态；按键模块23包括四个按键，同样通过插针与中板的MCU模块31连接，通过将各个按键状态传输至MCU模块31，来进行人机交互。

所述中板3的MCU模块31与其他12个模块都有连接，通过采集绝缘电阻监测模块32、功能接地断线监测模块33等模块的输入信号，进行运算处理及逻辑判断，并输出信号控制其他模块；所述绝缘电阻监测模块32由分压采样电路、差分放大电路和滤波电路构成，一端与MCU模块31连接，另一端与绝缘电阻监测端口61连接，将采样电压输入MCU模块31处理，计算出绝缘电阻值；所述功能接地断线监测模块33由分压采样电路和运算放大电路构成，一端与MCU模块31连接，另一端与功能接地端口62连接，将采样电压输入MCU模块31处理，判断仪表是否可靠接地；所述报警输出模块34包括两路继电器驱动电路，一端与MCU模块31连接，另一端与继电器输出端口63连接，由MCU模块31控制，报警时改变继电器输出状态；所述开关量输入模块35一端与MCU模块31连接，另一端与开关量输入端口71连接，可用于检测接触器辅助触点状态，经开关量输入电路输入MCU模块31，来判断接触器是否断开；所述系统电压检测模块36一端与MCU模块31连接，另一端与系统电压端口72连接，用于监测系统电压，通过采集的信号输入MCU模块31，来判断被监测系统是否离线；所述通讯模块37包含一路RS485通讯电路，一端与MCU模块31连接，另一端与RS485端口73连接,可以和上位机或网关等设备通讯；所述时钟模块38与MCU模块31相连，用于提供精准的时钟信号；所述存储模块39与MCU模块31相连，可用于事件记录，可记录多条报警信息，方便用户排查问题。

所述下板4的电源模块41的一端与辅助电源端口81连接，另一端与上述其他各个模块相连，用于给其他模块供电。

参加图3，图3绘制了离线系统绝缘监测装置以电动机应用为例的接入系统，L1、L2、L3、N为系统电源线，PE为地线，L1、N同时为监测装置辅助电源线；电动机的电源由交流接触器KM1的3个主触点控制，接触器1的常开辅助触点接入监测装置开关量输入端口，接触器1的常闭辅助触点将绝缘监测装置的绝缘电阻监测端口连接到电机的系统电源线上，S1为电动机起动开关。

绝缘监测装置的系统电压端口连接到L1、L2系统电源线上，绝缘监测装置的继电器2常闭端口串联在交流接触器KM1线圈的回路中，用于控制交流接触器KM1。绝缘监测装置的功能接地端口分别与地线PE连接，RS485端口连接到上位机。

参见图4，图4绘制了绝缘监测装置简要工作流程图，如图所示，其绝缘监测功能按以下步骤实施：

步骤1、根据功能接地断线监测模块采集到的数据，判断功能接地是否断线。如功能接地断线，则绝缘监测装置发出断线报警指示，解决断线故障后，继续进行步骤1；如功能接地不断线，则继续进行步骤2。

步骤2、根据开关量输入模块采集到的数据，通过采集接触器1的常开辅助触点状态，判断接触器1是否断开。如断接触器1未断开，则不进行绝缘监测，继续进行步骤1；如断接触器1断开，则继续进行步骤3。

步骤3、根据系统电压模块采集到的数据，判断系统电压是否为零。如系统电压不为零，则不进行绝缘监测，继续进行步骤1；如系统电压为零，则继续进行步骤4。

步骤4、根据绝缘电阻监测模块采集到的数据，判断绝缘电阻值是否超过报警阈值。如绝缘电阻值小于阈值，则绝缘监测装置发出绝缘报警指示，绝缘监测装置的输出继电器2断开，交流接触器KM1线圈无法得电，接触器1主触点断开，因此无法起动电动机，将绝缘故障解决后，继续进行步骤1；如绝缘电阻值大于阈值，则认为绝缘正常，绝缘监测装置的输出继电器2闭合，当电动机起动开关S1闭合时，交流接触器KM1线圈得电，接触器1主触点闭合，电动机可以上电运行。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离线系统绝缘监测装置，其特征在于：它包括上壳体（1）和下壳体（5）卡合的外壳体，所述上壳体（1）和下壳体（5）之间由上至下设有上板（2）、中板（3）和下板（4），上板（2）、中板（3）和下板（4）均为电路板，所述上板（2）和中板（3）之间设置上中板插针（9）连接，所述中板（3）和下板（4）之间设置中下板插针（10）连接；所述上板（2）上设有LCD显示模块（21）、LED显示模块（22）和按键模块（23），所述中板（3）上设有MCU模块（31）、绝缘电阻监测模块（32）、功能接地断线监测模块（33）、报警输出模块（34）、开关量输入模块（35）、系统电压检测模块（36）、通讯模块（37）、时钟模块（38）和存储模块（39），所述下板（4）上设有电源模块（41）；所述MCU模块（31）分别与其他各个模块连接；所述中板（3）的前端设有一排中板前端口（6），所述中板前端口（6）包括绝缘电阻监测端口（61）、功能接地端口（62）和继电器输出端口（63）；所述中板（3）的后端设有一排中板后端口（7），所述中板后端口（7）包括开关量输入端口（71）、系统电压端口（72）和RS485端口（73）；所述下板（4）上设有一排下板端口（8），所述下板端口（8）包括辅助电源端口（81）。

2.根据权利要求1所述的一种离线系统绝缘监测装置，其特征在于：所述上板（2）的LCD显示模块（21）采用点阵液晶，LED显示模块（22）为多个LED指示灯，通过插针与中板的MCU模块（31）连接，按键模块（23）包括多个按键，通过插针与中板的MCU模块（31）连接，通过将各个按键状态传输至MCU模块（31）。

3.根据权利要求1所述的一种离线系统绝缘监测装置，其特征在于：所述绝缘电阻监测模块（32）由分压采样电路、差分放大电路和滤波电路构成，一端与MCU模块（31）连接，另一端与绝缘电阻监测端口（61）连接，将采样电压输入MCU模块（31）处理，计算出绝缘电阻值。

4.根据权利要求1所述的一种离线系统绝缘监测装置，其特征在于：所述功能接地断线监测模块（33）由分压采样电路和运算放大电路构成，一端与MCU模块（31）连接，另一端与功能接地端口（62）连接，将采样电压输入MCU模块（31）处理，判断仪表是否可靠接地。

5.根据权利要求1所述的一种离线系统绝缘监测装置，其特征在于：所述报警输出模块（34）包括两路继电器驱动电路，一端与MCU模块（31）连接，另一端与继电器输出端口（63）连接，由MCU模块（31）控制，报警时改变继电器输出状态。

6.根据权利要求1所述的一种离线系统绝缘监测装置，其特征在于：所述开关量输入模块（35）的一端与MCU模块（31）连接，另一端与开关量输入端口（71）连接，可用于检测接触器辅助触点状态，经开关量输入电路输入MCU模块（31），来判断接触器是否断开。

7.根据权利要求1所述的一种离线系统绝缘监测装置，其特征在于：所述系统电压检测模块（36）的一端与MCU模块（31）连接，另一端与系统电压端口（72）连接，用于监测系统电压，通过采集的信号输入MCU模块（31），来判断被监测系统是否离线。

8.根据权利要求1所述的一种离线系统绝缘监测装置，其特征在于：所述通讯模块（37）包含一路RS485通讯电路，一端与MCU模块（31）连接，另一端与RS485端口（73）连接,可以和上位机或网关设备通讯。

9.根据权利要求1所述的一种离线系统绝缘监测装置，其特征在于：所述时钟模块（38）与MCU模块（31）相连，用于提供精准的时钟信号；所述存储模块（39）与MCU模块（31）相连，用于事件记录、记录多条报警信息和排查问题。

10.根据权利要求1所述的一种离线系统绝缘监测装置，其特征在于：所述下板（4）的电源模块（41）的一端与辅助电源端口（81）连接，另一端与上述其他各个模块相连，用于给其他模块供电。