专利名称：直流系统中母线接地检测电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直流系统中母线接地检测电路，采用不对称与对称电桥原理相结合来检测直流系统的绝缘状况，属于直流系统绝缘监测技术领域。
背景技术：
直流系统的正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定值，或者低于某一规定值，称直流系统有正接地故障或负接地故障。发电厂、变电站直流系统所接设备多、回路复杂，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化、设备本身的问题等等，而不可避免的发生直流系统接地故障。特别是在发电厂、变电站建设施工或扩建过程中，由于施工及安装的种种问题，难以避免的会遗留电力系统故障的隐患，直流系统更是一个薄弱环节。投运时间越长的 直流系统接地故障的概率越大。接地故障会产生许多的危害正接地可能导致断路器误跳闸；负接地可能导致断路器的拒跳闸；直流系统如果仅仅是一点接地，对二路回路不会造成事故，如果有两点接地，就可能发生断路器的误动或拒动。因此，在直流系统中，绝对不允许在一点或多点长时间接地的情况下使用设备。必须对直流系统进行连续的在线监视，一旦发现有接地故障，监控系统应立即发出报警，提示现场工作人员检查并排除接地故障，以避免发生严重的电力系统故障。由于发电厂、变电站的直流系统是一个庞大的、复杂的直流电源网络，所接设备多，母线、小母线层层分布，回路纵横交错，客观上增大了查找直流接地故障的难度。母线绝缘监测一般采用三种方法对称电桥检测法、不对称电桥检测法和低频交流检测法。①对称电桥检测法对称电桥法在绝缘监测装置内部预置2个阻值相同的对地分压电阻Rl、R2，外部接地电阻R+、R-，原理如图I。对称电桥法的优点是对称电桥法属于静态测量，直流母线对地电容的大小不影响测量精度。由于不受接地电容的影响，检测速度快。缺点是双端接地时，测量误差大，不能检测对称接地。②不对称电桥检测法绝缘检测装置内部设置两个阻值相等的对地电阻Rl、R2，外部接地电阻R+、R-，对地电阻R1、R2分别经模拟开关Jl、J2按照一定的合、断顺序接地，计算接地电阻值，原理见图2。不对称电桥法的优点是任何接地方式都能准确检测。缺点是在测量过程中，需要正、负母线分别对地投电阻，因此母线对接地电压是变化的。为了获得准确的测量结果，每次投入电阻后需要延时，待母线对地电压稳定后再测量，检测速度较比对称电桥法慢。此夕卜，接地电容也影响不对称电桥的测量精度。对称电桥法的优点是对称电桥法属于静态测量，直流母线对地电容的大小不影响测量精度，因为不受接地电容的影响，检测速度快。缺点是双端接地时，测量误差大，不能检测对称接地。③低频交流检测法低频交流检测法是通过装置向直流母线注入低频交流信号，装置内部检测低频电流或电压大小，来判别直流母线的接地电阻，如图3所示。正常工作时，交流电经装置的整流/稳压输出为低频信号。低频信号叠加在直流母线负极上，如果某路直流负荷发生单相接地，低频信号对地形成通路。回路中流过低频电流，装置内部的检测电阻R上产生一低频电压，通过装置内部电路装换为直流母线的接地电阻。低频交流检测法的优点是与支路检测装置配套使用，整体造价较低。缺点是接地电容影响测量精度。另外，低频交流检测法不能识别接地母线的极性。当双端接地时，测量误差较大。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷，提供一种直流系统中母线接地检测电路，可以监测正负母线同时接地的情况。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种直流系统中母线接地检测电路，其特征是，正母线分别连接三个支路，一路通过第一电阻接至大地线；另一路通过第一接地电阻、第一模拟开关接至大地线；再一路通过第二电阻、第一电位器、第一采样电阻接至电源地；负母线分别连接三个支路，一路与电源地相接；另一路通过第二接地电阻、第二模拟开关接至所述大地线；再一路通过第三电阻、第二电位器、第二采样电阻接至所述电源地。由一单片机采集所述第一电位器和第一采样电阻串联后的两端电压。 由一单片机采集所述第二电位器和第二采样电阻串联后的两端电压。所述第二电位器RW2、第二采样电阻R2的阻值〈〈第三电阻的阻值。所述第一接地电阻和第二接地电阻的阻值相等。所述第一电阻和第三电阻的阻值相等。本实用新型所达到的有益效果本实用新型的直流系统中母线接地检测电路，采用不对称与对称电桥原理相结合来检测直流系统的绝缘状况，通过测量母线对地电压即可计算出正负母线的接地电阻阻值，解决了目前不能监测正负母线同时接地情况的问题，同时可以提高直流绝缘检测的灵敏度。
图I是对称电桥检测原理图；图2是不对称电桥检测原理图；图3是低频交流检测原理图；图4是本实用新型的直流系统中母线接地检测电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。本实用新型的直流系统中母线接地检测电路中，通过对电桥上的模拟开关JKC1、JKC2的状态控制，测量几组状态下的正负母线CM+、CM-的对地电压，从而计算出正负母线同时有接地情况时正负母线的接地电阻阻值。如图4，正母线CM+分三路，一路通过大电阻R2C接至大地线DD ;另一路通过接地电阻R9、模拟开关JKC2接至大地线DD ;再一路通过电阻R41、电位器RW1、采样电阻R42接至电源地GND。单片机采集电位器RWl部分电阻和采样电阻R42串联后的两端电压，记为 INM。负母线CM-分三路，一路与电源地GND相接；另一路通过接地电阻R7、模拟开关 JKCl接至大地线DD ;再一路通过电阻R1C、电位器RW2、采样电阻R2接至电源地GND。单片机采集电位器RW2部分电阻和采样电阻R2串联后的两端电压，记为INJ。检测时，首先同时断开模拟开关JKCl和JKC2，由于电位器RW2、采样电阻R2的阻值远远小于电阻R1C，可忽略不计，则电路形成对称电桥，测得正负母线间的电压Um;然后断开模拟开关JKC2，闭合模拟开关JKC1，此时测得负母线的对地电压Ujl ;最后断开模拟开关JKC1，闭合模拟开关JKC2，测得正母线的对地电压Uj2。并且本实施例中，R7=R9=100K,R1C=R2C=220K,设R7=R9=R1，R1C=R2C=R2,正母线接地电阻R+，负母线接地电阻R-,得
Um -U/l _ R//R2//R +
'(in =則R-(I. I)
Um - Uj2 _ RH IR +
Vjl — RWR2UR-Q.2)联立式(I.I)、(I. 2)得
「00391 i +=-
L JU_ + in)-Uj2R\(L3)
q(ln2-l//l)R\R2
LM2-(Ujl+Uj2) (R1+R2)(1.4)由式(I. 3)、(1. 4)可看出，正负母线同时发生接地情况时也可被检测到，并计算出正负母线接地电阻的阻值大小。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种直流系统中母线接地检测电路，其特征是，正母线分别连接三个支路，一路通过第一电阻接至大地线；另一路通过第一接地电阻、第一模拟开关接至大地线；再一路通过第二电阻、第一电位器、第一采样电阻接至电源地； 负母线分别连接三个支路，一路与电源地相接；另一路通过第二接地电阻、第二模拟开关接至所述大地线；再一路通过第三电阻、第二电位器、第二采样电阻接至所述电源地。
2.根据权利要求I所述的直流系统中母线接地检测电路，其特征是，由一单片机采集所述第一电位器和第一采样电阻串联后的两端电压。
3.根据权利要求I所述的直流系统中母线接地检测电路，其特征是，由一单片机采集所述第二电位器和第二采样电阻串联后的两端电压。
4.根据权利要求I所述的直流系统中母线接地检测电路，其特征是，所述第二电位器RW2、第二采样电阻R2的阻值〈〈第三电阻的阻值。
5.根据权利要求I所述的直流系统中母线接地检测电路，其特征是，所述第一接地电阻和第二接地电阻的阻值相等。
6.根据权利要求I或5所述的直流系统中母线接地检测电路，其特征是，所述第一电阻和第三电阻的阻值相等。
专利摘要本实用新型公开了一种直流系统中母线接地检测电路，正母线分别连接三个支路，一路通过第一电阻接至大地线；另一路通过第一接地电阻、第一模拟开关接至大地线；再一路通过第二电阻、第一电位器、第一采样电阻接至电源地；负母线分别连接三个支路，一路与电源地相接；另一路通过第二接地电阻、第二模拟开关接至所述大地线；再一路通过第三电阻、第二电位器、第二采样电阻接至所述电源地。本实用新型的直流系统中母线接地检测电路，采用不对称与对称电桥原理相结合来检测直流系统的绝缘状况，通过测量母线对地电压即可计算出正负母线的接地电阻阻值，解决了目前不能监测正负母线同时接地情况的问题，同时可以提高直流绝缘检测的灵敏度。
文档编号G01R31/02GK202735453SQ20122037556
公开日2013年2月13日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者蒋莹莹, 邬广建, 毛乃虎, 李海建, 张雷 申请人:国电南京自动化股份有限公司