CN2565028Y - 一种用于检测直流系统绝缘电阻的模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于检测直流系统绝缘电阻的模块，它包括正母线直流电压测量电路、负母线直流电压测量电路、正母线平衡臂和负母线平衡臂。正母线直流电压测量电路由测量电阻和接地电阻构成，并联在正母线和地之间；负母线直流电压测量电路由测量电阻和接地电阻构成，并联在负母线和地之间；正母线平衡臂并联在正母线和地之间，它由开关和平衡臂电阻构成；负母线平衡臂并联在负母线和地之间，它由开关和平衡臂电阻构成。本实用新型采用平衡电桥与不平衡电桥并用的检测方式，可靠地实现在正负母线同时接地或分别接地的情况下，对接地电阻的测量及报警；可有效的检测对称性接地及非对称性直流的接地故障；并提供比常规装置高得多的灵敏度。

Description

一种用于检测直流系统绝缘电阻的模块

技术领域

本实用新型涉及一种检测直流系统绝缘电阻的模块，更具体地说，本实用新型涉及一种应用在直流绝缘监测选线装置中的、用于检测直流系统绝缘电阻的模块。

背景技术

目前，人们通常采用平衡电桥方式检测直流系统绝缘电阻。如图1所示，以常规的直流系统绝缘监测装置为例：为了测量对地电位，每个绝缘监测装置设有一个人为的接地点。为防止在直流系统中其它任何地方再发生一点接地时而引起继电器误动，要求绝缘监察继电器J1的线圈具有足够大的电阻值。对220V直流系统该线圈的电阻值通常为30KΩ，起动电流为1.4mA。系统中其它继电器的起动电流都应选择大于1.4mA，因此，人为接地电阻正对地为30KΩ左右，负对地也为30KΩ左右。当两段直流母线并列运行时，则会造成两个30kΩ电阻并列，对地绝缘电阻变为15kΩ，造成一点接地(220kV直流系统对地绝缘报警值为20kΩ左右)。此时如再有另一点接地，其接地电流足以造成某些继电器误动。并且当正母线对地及负母线对地同时接地时，即对称性接地，会导致无法有效检测(即无法分辨正母线或负母线接地，以及接地电阻大小，或导致绝缘报警拒动)。

因此，现有的直流绝缘监察技术的不足之处在于：无法有效地检测对称性接地；当多台直流绝缘监测装置并联时，人为接地电阻下降，会导致系统安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种新的用于检测直流系统绝缘电阻的模块。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种用于检测直流系统绝缘电阻的模块，它包括正母线直流电压测量电路、负母线直流电压测量电路、正母线平衡臂和负母线平衡臂；所述正母线直流电压测量电路由测量电阻和接地电阻构成，并联在正母线和地之间；所述负母线直流电压测量电路由测量电阻和接地电阻构成，并联在负母线和地之间；所述正母线平衡臂并联在正母线和地之间，它由开关和平衡臂电阻构成；所述负母线平衡臂并联在负母线和地之间，它由开关和平衡臂电阻构成。

所述正母线直流电压测量电路采用电阻分压方式测量正母线对地的直流电压。

所述负母线直流电压测量电路采用电阻分压方式测量负母线对地的直流电压。

所述正、负母线平衡臂内的开关为直流固态继电器常开触点。

本实用新型还包括一使测量电路与内部数据采集电路隔离的隔离放大器。

本实用新型的优点是：本实用新型以较为简单的电路，可靠地实现了在正负母线同时接地或分别接地的情况下，对接地电阻的测量及报警；采用平衡电桥与不平衡电桥并用的检测方式，可以更有效的检测对称性接地及非对称性直流的接地故障。将传统的电流检测方式改为电压检测方式，不但大大提高了人为接地电阻，同时也提供了比常规装置高得多的灵敏度。本实用新型可有效检测到80K以内的高阻对称性接地及非对称性直流接地故障，同时受温度影响极小，可正常工作于(-20℃-+70℃)温度范围内，亦提供了超过200K的人为接地电阻。

附图说明

图1为现有用于检测直流系统绝缘电阻的电路原理图

图2为本实用新型的电路原理图

图3为本实用新型的具体电路图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

如图2所示，本实用新型用于检测直流系统绝缘电阻的模块主要包括正母线直流电压测量电路、负母线直流电压测量电路、正母线平衡臂和负母线平衡臂。

如图所示，电阻R1、R2和接地电阻构成电阻分压式的正母线直流电压测量电路，正母线对地的直流电压的测量实际上就是对R2上电压的测量。由于R1、R2的电阻值一定，所以，通过对R2上电压的测量即可得知正母线对地的直流电压。同理，电阻R3、R4和接地电阻构成负母线直流电压测量电路，通过对R3上电压的测量即可得知负母线对地的直流电压。为提高测量精度，本实用新型还在正母线与地之间通过开关K1连接一正母线平衡臂电阻R5，在负母线与地之间通过开关K2连接一负母线平衡臂电阻R6。

当直流系统额定电压为220V时，本实用新型各测量电阻取值为：，R1＝2125K，R2＝75K，R3＝75K，R4＝2125K，R5＝200K，R6＝200K，电阻R1，R2，R3，R4与接地电阻构成原有的平衡电桥。电压监测点为V₊，V_-，即测量电阻R2、R3两端的电压。

本实用新型采用平衡电桥与不平衡电桥并用的检测方式，并将传统的电流检测方式改为电压检测方式。本实用新型采用的平衡电桥绝缘电阻检测(检测单侧接地)方法为：将K1，K2闭合，将两个200K的平衡臂电阻R5、R6投入到测量电路中，以提高接地电阻的测量精度。不平衡电桥绝缘电阻检测方法为(可检测到正母线与负母线同时接地的情况)：

1)当K1，K2闭合时，根据测到的V₊可得到正母线对地电压V₊₁，根据测到的V_-可得到的是负母线对地电压V_-1。

2)当K1断开，K2闭合时，根据测到的V₊可得到正母线对地电压V₊₂，根据测到的V_-可得到负母线对地电压V_-2。

3)同理，当K2断开时，K1闭合时，根据测到的V₊可得到的是正母线对地电压V₊₃，根据测到的V_-可得到的是负母线对地电压V_-3。

根据计算可得正母线接地电阻R9＝{[(V_-1*V₊₂)/(V₊₁*V_-2)]-1}*200K

同理可得负母线接地电阻R10＝{[(V₊₁*V_-3)/(V-1*V₊₃)]-1}*200K

即，采用不平衡电桥方式进行测量的步骤为：

1)采用K1，K2闭合时，测得V+，V-电压值；

2)K1断开，K2闭合时，测得V+及V-电压值；

3)K2断开，K1闭合时，测得V+及V-电压值，及人为接地电阻200K可得出正母线接地电阻及负母线接地电阻。

由计算出的正、负母线接地电阻值，可分析出直流系统绝缘电阻是否对称性、或非对称性接地；以及当系统人为接地电阻下降时系统是否存在安全隐患。

将平衡臂电阻投入测量电路中，可提高系统测量灵敏度。当平衡臂电阻R5、R6投入到测量电路中后，正母线接地电阻测量值＝RV_正/(V_负-V_正)；负母线接地电阻测量值＝RV_负/(V_正-V_负)；通常在系统中绝缘电阻低于20K-30K时系统动作、报警。若两个200K的平衡臂电阻不投入，如当正母接地电阻为20K时，由于两个测量正负母线电压的直流电压表为2200K电阻，以直流母线电压为220V为例，母线导致正母电压与负母电压相差约110倍，正母电压约为1.982V，负母电压约为218.02V，当正母接地电阻为21K时，正母电压约为2.08V，负母电压约为217.92V，由此可见要在20K左右达到1K的测量精度要求电压测量至少达到万分之五的分辨率(0-220V)，且不考虑其他因素。因此须投入两个200K的平衡臂，以提高接地电阻的测量精度，同时理论上来说平衡臂的电阻值越小接地电阻的测量精度越好，但考虑到系统人为接地电阻小的不安全性，则应选择适当电阻值。

图3为本实用新型具体电路图，如图所示，控制平衡臂电阻R5、R6切入、断开的开关K1、K2为直流固态继电器U1、U4(M211-L)的常开触点。为了保证电路的安全性，内部数据采集电路与外部电阻分压的测量电路通过隔离放大器U2、U3(型号ISO124)进行电气分离，以提高系统工作稳定性。

纵上所述，本实用新型采用比较简单的电路即可实现对正负母线同时接地或分别接地的接地电阻的测量及报警，同时还提供了比常规装置高得多的灵敏度。

Claims (5)

1、一种用于检测直流系统绝缘电阻的模块，其特征在于：它包括正母线直流电压测量电路、负母线直流电压测量电路、正母线平衡臂和负母线平衡臂；

所述正母线直流电压测量电路由测量电阻和接地电阻构成，并联在正母线和地之间；

所述负母线直流电压测量电路由测量电阻和接地电阻构成，并联在负母线和地之间；

所述正母线平衡臂并联在正母线和地之间，它由开关和平衡臂电阻构成；

所述负母线平衡臂并联在负母线和地之间，它由开关和平衡臂电阻构成。

2、根据权利要求1所述的一种用于检测直流系统绝缘电阻的模块，其特征在于：所述正母线直流电压测量电路采用电阻分压方式测量正母线对地的直流电压。

3、根据权利要求1所述的一种用于检测直流系统绝缘电阻的模块，其特征在于：所述负母线直流电压测量电路采用电阻分压方式测量负母线对地的直流电压。

4、根据权利要求1所述的一种用于检测直流系统绝缘电阻的模块，其特征在于：所述正、负母线平衡臂内的开关为直流固态继电器常开触点。

5、根据权利要求1所述的一种用于检测直流系统绝缘电阻的模块，其特征在于：它还包括一使测量电路与内部数据采集电路隔离的隔离放大器。

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