专利名称：直流绝缘监测仪及绝缘电阻值计算方法
技术领域：
本发明属电力系统的电压变电站的直流电源系统范畴，涉及绝缘电阻测量。
背景技术：
绝缘电阻测量是变电站直流电源充电机的一项重要功能，旨在保护直流母线安全。主要实现如下功能a.准确测定直流母线对大地电阻。b.通过计算接地电阻值，和整定值比较，以判断是否接地。直流母线接地电阻一直是一个难于测量的参数，现有的测量方法都有较大误差。 在实际操作中，甚至采用只整定下限，当绝缘电阻降到整定值报警的方法。这样无法实时计算出绝缘电阻值，不利于故障的早期发现和尽早排查，对电网尤其是大型电网造成损害。
发明内容
本发明的目的是提供一种实时测量绝缘电阻的直流绝缘监测仪及绝缘电阻值计算方法。利用本发明，工作人员可以尽早发现绝缘下降的趋势，在母线故障前即开始检查维修，保障直流电源系统的安全。极大提高变电站直流电源的安全性与可靠性，解除变电站运行的安全隐患。本发明电路的基本原理在于，利用直流绝缘监测仪上模拟前端模块固有的内阻， 通过切换开关在测量某一极对地电阻的时候将检测仪并联其上，通过测量母线电压V，正对地电压v+，负对地电压ν-，和模拟前端模块固有的内阻r，将难于测量的母线正对大地电阻值r+和母线负对大地电阻值r-转变成和固有内阻有关的电压信号，通过关系式得以实时计算出绝缘电阻。本发明的目的是这样达到的一种直流绝缘监测仪，安装在充电机内，其特征在于绝缘仪由切换模块Al、模拟前端模块A2、ADC采样模块A3和MCU计算控制模块A4组成并与充电机直流母线输出相连。所述切换模块是由继电器组成的切换电路，模拟前端模块包含滤波、放大、线性隔离电路。ADC采样模块包含电子开关、多路模拟选择器和ADC采样电路。MCU计算控制接入充电机控制CPU。切换模块Al的信号输出Rchh连接到模拟前端模块A2的分压电路输入。模拟前端模块A2中线性隔离电路的IC3输出信号经RC滤波后送入ADC采样模块A3的输入端。所述切换模块中的继电器为常开常闭继电器K10、K11，设置有泻放继电器线圈反向电动势的保护二极管D2、D4。所述模拟前端模块Α2还设置有分压电路和上限电阻R11， 分压电路由电阻R86、R12和可调电阻Wl组成。滤波电路包括二阶滤波电路和一阶滤波功能的缓冲电路。线性隔离是线性光耦HCNR201典型应用电路。所述ADC采样模块A3的采样电路由MCU芯片LPC2^2内置10位ADC完成。所述模拟前端模A2中设置的上限电阻Rll的取值范围是ADC最小分辨电压X前端电路传导系数χ正负对地电阻在母线电压上的分压比。通过测量直流电源正极与负极间的电压V，直流电源正极对地电压V+，直流电源负极对地电压V-，和已知模拟前端模块m固有的内阻(r)，计算出直流电源正极对地与负极对地的绝缘电阻，具体步骤是a、测量母线电压值；b、测量母线正对大地电压；C、测量母线负对大地电压；d、根据联立公式计算出接地电阻值；e、显示和逻辑判断。计算出接地电阻值的联立公式为
权利要求
1.一种直流绝缘监测仪，安装在充电机内，其特征在于绝缘仪由切换模块(Al)、模拟前端模块(A2)、ADC采样模块(A3)和MCU计算控制模块(A4)组成并与充电机直流母线输出相连；所述切换模块(α )是由继电器组成的切换电路，模拟前端模块m包含滤波、放大、 线性隔离电路；ADC采样模块(A3)包含电子开关、多路模拟选择器和ADC采样电路，MCU计算控制模块(A4)接入充电机控制CPU ；切换模块(Al)的信号输出(RchIn)连接到模拟前端模块m的分压电路输入，模拟前端模块(A2)中线性隔离电路的(IC3)输出信号经RC滤波后送入ADC采样模块(A3)的输入端。
2.如权利要求1所述的直流绝缘监测仪，其特征在于所述切换模块中的继电器为常开常闭继电器(KlO)、(Kll)，设置有泻放继电器线圈反向电动势的保护二极管(D2)、(D4)； 所述模拟前端模块m还设置有分压电路和上限电阻(R11)，分压电路由电阻(R86)、 (R12)和可调电阻(Wl)组成的；滤波电路包括二阶滤波电路和一阶滤波功能的缓冲电路； 线性隔离是线性光耦HCNR201 ；所述ADC采样模块(A3)的采样电路由MCU芯片LPC2^2内置10位ADC完成。
3.如权利要求2所述的直流绝缘监测仪，其特征在于所述模拟前端模卿中设置的上限电阻(Rll)的取值范围是ADC最小分辨电压X前端电路传导系数X正负对地电阻在母线电压上的分压比。
4.一种绝缘电阻值计算方法，其特征在于通过测量直流电源正极与负极间的电压V， 直流电源正极对地电压v+，直流电源负极对地电压ν-，和已知模拟前端模块m固有的内阻(r)，计算出直流电源正极对地与负极对地的绝缘电阻，具体步骤是a、测量母线电压值；b、测量母线正对大地电压；C、测量母线负对大地电压；d、根据联立公式计算出接地电阻值；e、显示和逻辑判断。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述计算出接地电阻值的联立公式为 V+- R+ ν Rν + ·- ν厂+ +厂r_+ r式中，V+为母线正对大地电压值，ν-为母线负对大地电压值，ν为母线电压值， r为模拟前端模块的内阻，R+为母线正对大地绝缘电阻r+和模拟前端模块的内阻r的并联值，R-为母线负对大地绝缘电阻r-和模拟前端模块的内阻r的并联值。
全文摘要
本发明公开了一种直流绝缘监测仪及绝缘电阻值计算方法，属电压变电站的直流电源系统范畴。绝缘仪由切换模块、模拟前端模块、ADC采样模块和MCU计算控制模块组成并与充电机直流母线输出相连。实时测量和计算时，通过切换开关在测量某一极对地电阻的时候将检测仪并联其上，用测量母线电压v，正对地电压v+，负对地电压v-，和模拟前端模块固有的内阻r的方法，将难于测量的母线正对大地电阻值r+和母线负对大地电阻值r-转变成和固有内阻有关的电压信号，再通过关系式实时计算出绝缘电阻。可实时测量10k～1M之间，990k范围内的绝缘电阻并显示，可以提供早期预警，将隐患排除在爆发之前。
文档编号G01R27/20GK102156224SQ20111009240
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者佘春涛, 王恕桓, 程华, 罗昌林, 肖进生 申请人:成都智达电力自动控制有限公司