直流絕緣監(jiān)測儀的制作方法
【專利摘要】直流絕緣監(jiān)測儀是一種低成本的針對直流電系統(tǒng)母線及支路的絕緣狀態(tài)進(jìn)行在線實時的檢測與管理的裝置，廣泛應(yīng)用于各種規(guī)格電力操作電源系統(tǒng)、太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)、直流供電源系統(tǒng)、HVDC高壓直流電源系統(tǒng)絕緣狀態(tài)的檢測與管理。本發(fā)明是由位于直流正負(fù)極與地之間的電阻橋、位于每條直流支路上的漏電流傳感器、電壓測量電路組和主控制器構(gòu)成。本發(fā)明對漏電流傳感器的要求大大降低了，可以采用傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器實現(xiàn)，不需要昂貴的磁調(diào)制電流傳感器了，從而大大降低了系統(tǒng)成本。
【專利說明】直流絕緣監(jiān)測儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出了一種低成本的針對直流電系統(tǒng)母線及支路的絕緣狀態(tài)進(jìn)行在線實時檢測與管理的裝置，廣泛應(yīng)用于各種規(guī)格電力操作電源系統(tǒng)、太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)、直流供電源系統(tǒng)、HVDC高壓直流電源系統(tǒng)絕緣狀態(tài)的檢測與管理。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力、能源、工業(yè)、電信、地鐵等許多領(lǐng)域，都用到直流電系統(tǒng)，這些直流電一般是浮地運(yùn)行，或者是中性點(diǎn)接地運(yùn)行的。為了保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，需要實時的在線監(jiān)測系統(tǒng)母線及各個支路的正負(fù)極對地的絕緣情況，當(dāng)某一點(diǎn)對地絕緣電阻低于設(shè)定的報警值時，及時發(fā)出報警信號，并給出故障點(diǎn)。當(dāng)前的接地絕緣監(jiān)測儀從原理上有小信號注入法和直流漏電流檢測法。前者由于有許多缺點(diǎn)有漸漸被淘汰的趨勢，比如是當(dāng)支路負(fù)載感性或容性對地發(fā)生改變時，容易產(chǎn)生誤差，需重新校準(zhǔn)，由于有低頻交流信號疊加到了直流上，信號源容易發(fā)生故障。直接直流漏電流法是主流和趨勢，它是通過測量母線正負(fù)極對地電壓，及各個支路對地直流漏電流，計算得出每個支路的對地絕緣電阻。但由于每個支路的直流漏電流非常小，一般都在mA甚至uA級，而且需要絕緣測量，所以要求漏電流傳感器要有很低的零漂，傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器達(dá)不到要求，要采用價格昂貴的磁調(diào)制電流傳感器。本質(zhì)上傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器不能應(yīng)用于漏電流監(jiān)測的原因是霍爾電流傳感器的零漂都在mA級以上，這樣從絕對值上看零漂把有效值給淹沒了。每一套絕緣監(jiān)測儀上需要多個漏電流傳感器，所以漏電流傳感器是構(gòu)成接地絕緣監(jiān)測儀的主要成本，在一些情況下漏電流傳感器的成本甚至占整體成本的90%以上。所以如果能有新的方法，能降低對漏電流傳感器的零漂要求，將大大降低絕緣監(jiān)測儀的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出了一種新原理的接地絕緣監(jiān)測儀，可以采用傳統(tǒng)霍爾電流傳感器實現(xiàn)高精度的絕緣電阻的監(jiān)測，大大降低了絕緣監(jiān)測儀的整體成本。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明的直流絕緣監(jiān)測儀的工作原理是通過主動改變安裝于直流正負(fù)極與地之間的電阻橋的電阻值，從而改變直流電正負(fù)極的對地電壓以及有接地絕緣問題的直流支路的漏電流，根據(jù)在不同電阻橋電阻值時，此漏電流的變化量進(jìn)行計算，得出相應(yīng)支路的對地絕緣情況或絕緣電阻值；本發(fā)明從邏輯結(jié)構(gòu)上是由位于直流正負(fù)極與地之間的可變電阻橋網(wǎng)絡(luò)(下文簡稱電阻橋)、位于每條直流支路上的漏電流傳感器、直流正負(fù)極對地的電壓測量電路組和主控制器構(gòu)成；電阻橋中有開關(guān)，電阻橋正負(fù)極對地的電阻值通過開關(guān)的開合進(jìn)行調(diào)整變化；漏電流傳感器的零漂對測量結(jié)果沒有影響，本發(fā)明中的漏電流傳感器選用霍爾原理的電流傳感器實現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:
[0007]由于對支路的接地絕緣電阻的測量是基于漏電流傳感器測量的電流值變化量的，漏電流傳感器的零漂對絕緣電阻的測量沒有影響，所以對漏電流傳感器的要求大大降低了，可以采用傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器實現(xiàn)，不需要昂貴的磁調(diào)制電流傳感器了，從而大大降低了系統(tǒng)成本。
[0008]本說明書有一個附圖:圖1，本分明的直流絕緣監(jiān)測儀實施例。
【具體實施方式】
[0009]圖1是使用本發(fā)明的一個實施例，在每個直流支路上套有漏電流傳感器，在直流母線的正負(fù)極與大地之間有可變電阻橋(圖1中的R1、R2、R3、R4、S1、S2組成)，在直流正負(fù)極對大地之間有電壓測量電路，主控制器與電壓測量電路、漏電流傳感器、電阻橋連接(為了清晰，圖1中沒有畫出它們之間的連線)。圖1中Rp和Rn是兩個不同直流支路上對地漏電阻，它們是系統(tǒng)需要監(jiān)測的對象，對應(yīng)的Ip和In為它們對地的漏電流。Vp和Vn是直流電正極對地電壓和負(fù)極對地電壓。電阻橋中R2和R3稱為平衡電阻，Rl和R4稱為不平衡電阻，SI和S2為不平衡電阻投切開關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時，通過投切SI和S2，改變電阻橋網(wǎng)絡(luò)，在本例中電阻橋網(wǎng)絡(luò)有四種組合，SI和S2全開，SI和S2全關(guān)，SI開S2關(guān)，SI關(guān)S2開。這四種組合，會影響Vp和Vn，對應(yīng)四組電壓值，相應(yīng)的也對應(yīng)四組Ip與In。假設(shè)有兩種電阻橋狀態(tài)對應(yīng)的Vp與Vn的變化量為A Vp與A Vn，相應(yīng)的Ip與In的變化量為A Ip和Ain。根據(jù)電路原理則有如下公式:
[0010]Rp= A Vp/ A Ip (I)
[0011]Rn = A Vn/ A In (2)
[0012]穿過漏電流傳感器I的電流變化量A Il與A In相等，穿過漏電流傳感器2的電流變化量A 12與A Ip相等。在直流電壓不變的情況下，A Vp應(yīng)該與A Vn相等，計為A V。再根據(jù)公式(I)和公式(2)，則有如下公式:
[0013]Rp = AV/A 12 (3)
[0014]Rn = A V/A Il (4)
[0015]AV可以通過電壓測量電路測量兩種不同電阻橋狀態(tài)下的電壓差得出，A Il和A 12可以從漏電流傳感器I和漏電流傳感器2在相應(yīng)的兩種不同電阻橋狀態(tài)下的差值得出。所以通過上面的兩個公式就計算出了直流系統(tǒng)的每個支路對地絕緣電阻值。由于公式中的電流量是采用的不同電阻橋狀態(tài)下的漏電流傳感器測量的電流變化量，所以從原理上漏電流傳感器的零漂對測量結(jié)果沒有影響。
[0016]由于上述測量過程中，漏電流傳感器的零漂對測量結(jié)果沒有影響，所以可以采用低成本的霍爾電流傳感器實現(xiàn)，不需要昂貴的磁調(diào)制電流傳感器，從而大大降低了接地絕緣監(jiān)測儀的整體成本。
【權(quán)利要求】
1.直流絕緣監(jiān)測儀，實現(xiàn)了對直流電系統(tǒng)每個支路的絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測，其特征在于是通過主動改變安裝于直流正負(fù)極與地之間的電阻橋的電阻值，從而改變直流電正負(fù)極的對地電壓以及有接地絕緣問題的直流支路的漏電流，根據(jù)在不同電阻橋電阻值時此漏電流的變化量進(jìn)行計算得出相應(yīng)支路的對地絕緣情況或絕緣電阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流絕緣監(jiān)測儀，其特征在于它是由位于直流正負(fù)極與地之間的可變電阻橋網(wǎng)絡(luò)、位于每條直流支路上的漏電流傳感器、直流正負(fù)極對地的電壓測量電路和主控制器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1與權(quán)力要求2所述的直流絕緣監(jiān)測儀，其特征在于所述的漏電流傳感器采用霍爾電流傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1與權(quán)力要求2所述的直流絕緣監(jiān)測儀，其特征在于所述的電阻橋網(wǎng)絡(luò)正負(fù)極對地的電阻值是通過開關(guān)的開合進(jìn)行調(diào)整變化的。
【文檔編號】G01R31/02GK103777107SQ201210425994
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月20日
【發(fā)明者】張永 申請人:豐郅(上海)新能源科技有限公司