一种直流IT系统的绝缘检测仪的制作方法

本实用新型属于绝缘检测技术领域，特别涉及了一种直流it系统的绝缘检测仪。

背景技术：

随着新能源相关技术与产业的不断发展，直流it系统得到了越来越广泛的应用。区别传统交流tn、tt系统，直流it系统因对地隔离，难以采用漏电保护器实现漏电流或绝缘故障检测。通常直流it系统使用绝缘检测仪实现系统对地绝缘情况的实时检测。

当前绝缘检测仪大多采用电桥法或方波小信号法。电桥法响应速度相对较快，但检测精度会随直流电压下降而下降；并且，电桥法为实现较为准确的测量，自身的介入电阻阻值小，直接导致直流it系统绝缘电阻下降。方波小信号法测量精度不受直流电压影响，自身不介入系统绝缘，但受方波小信号周期影响，响应速度比较缓慢。传统绝缘检测仪难以同时实现响应速度快、精度不受直流电压影响、自身不介入系统绝缘等优点，不能对直流it系统进行可靠有效地绝缘检测。

除此之外，在直流it系统存在y电容时，传统绝缘检测仪响应速度严重变慢，检测精度严重下降，且不能对y电容大小进行检测。y电容在直流it系统中的存在是十分普遍的，进一步当系统存在可变y电容时，传统绝缘检测仪的检测结果将变得不再可靠。传统绝缘检测仪不能满足在直流it系统存在y电容及可变y电容情况下的有效绝缘检测，也不能对y电容及可变y电容进行检测。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本实用新型提出了一种直流it系统的绝缘检测仪。

为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为：

一种直流it系统的绝缘检测仪，所述直流it系统包括直流电源、正极绝缘电阻、负极绝缘电阻、正极y电容和负极y电容，所述直流电源的正极经正极y电容接地，直流电源的负极经负极y电容接地，所述正极绝缘电阻与正极y电容并联，所述负极绝缘电阻与负极y电容并联；所述绝缘检测仪包括绝缘电阻检测电路、相角检测电路和直流电压检测电路；所述绝缘电阻检测电路包括正弦交流源、采样电阻、正极桥臂电阻、负极桥臂电阻、第一运算放大器和数据处理器，所述数据处理器内置有模数转换单元；所述相角检测电路包括第一比较器、第二比较器和第三比较器；所述直流电压检测电路包括第一分压电阻、第二分压电阻和第二运算放大器；所述正弦交流源产生正弦交流小信号，正弦交流源的第一端经正极桥臂电阻与直流电源的正极连接，正弦交流源的第一端经负极桥臂电阻与直流电源的负极连接，正弦交流源的第二端经采样电阻接地，所述第一运算放大器的正输入端连接采样电阻与正弦交流源第二端的公共端，第一运算放大器的负输入端连接采样电阻与地端的公共端，第一运算放大器的输出端连接数据处理器内部模数转换单元的第一模拟信号输入口；所述第一比较器的正输入端连接正弦交流源的第一端，第一比较器的负输入端接地，所述第二比较器的正输入端连接正弦交流源的第二端，第二比较器的负输入端接地，所述第三比较器的正输入端连接第一比较器的输出端，第三比较器的负输入端连接第二比较器的输出端，第三比较器的输出端连接数据处理器的一个i/o口；所述第二分压电阻的一端连接直流电源的正极，第二分压电阻的另一端经第一分压电阻与直流电源的负极连接，所述第二运算放大器的正输入端连接第二分压电阻与第一分压电阻的公共端，第二运算放大器的负输入端连接第二分压电阻与直流电源负极的公共端，第二运算放大器的输出端连接数据处理器内部模数转换单元的第二模拟信号输入口；数据处理器根据第一模拟信号输入口、第二模拟信号输入口以及i/o口采集的信号求出直流it系统的绝缘电阻和y电容。

基于上述技术方案的优选方案，所述数据处理器的型号为pic32m270f256d。

基于上述技术方案的优选方案，所述第一运算放大器和第二运算放大器的型号为lm324。

基于上述技术方案的优选方案，所述第一比较器、第二比较器和第三比较器的型号为lm358。

基于上述技术方案的优选方案，所述采样电阻的阻值为100kω，正极桥臂电阻的阻值为5mω，负极桥臂电阻的阻值为5mω，第一分压电阻的阻值为100mω，第二分压电阻的阻值为5kω。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本实用新型通过正弦交流小信号的方式实现绝缘检测，正弦交流小信号频率高、响应速度快，自身提供测量电源精度不受直流电压影响，电源自然隔断直流电压对大地回路，因而不介入系统绝缘；同时，本实用新型通过相角检测电路实现对y电容的测量，从而对系统存在y电容及可变y电容情况下进行有效绝缘检测。

附图说明

图1是本实用新型的电路图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

本实用新型涉及了一种直流it系统的绝缘检测仪，如图1所示，所述直流it系统包括直流电源dc、正极绝缘电阻rf+、负极绝缘电阻rf-、正极y电容cf+和负极y电容cf-，直流电源dc的正极经正极y电容cf+接地e，直流电源dc的负极经负极y电容cf-接地e，正极绝缘电阻rf+与正极y电容cf+并联，负极绝缘电阻rf-与负极y电容cf-并联。所述绝缘检测仪1包括绝缘电阻检测电路、相角检测电路2和直流电压检测电路3。所述绝缘电阻检测电路包括正弦交流源s1、采样电阻r1、正极桥臂电阻r2、负极桥臂电阻r3、第一运算放大器op1和数据处理器u1，数据处理器u1内置有模数转换单元。所述相角检测电路2包括第一比较器comp1、第二比较器comp2和第三比较器comp3。所述直流电压检测电路3包括第一分压电阻r4、第二分压电阻r5和第二运算放大器op2。

如图1所示，正弦交流源s1产生正弦交流小信号，正弦交流源s1的第一端经正极桥臂电阻r2与直流电源dc的正极连接，正弦交流源s1的第一端经负极桥臂电阻r3与直流电源dc的负极连接，正弦交流源s1的第二端经采样电阻r1接地e。第一运算放大器op1的正输入端连接采样电阻r1与正弦交流源s1第二端的公共端，第一运算放大器op1的负输入端连接采样电阻r1与地端e的公共端，第一运算放大器op1的输出端连接数据处理器u1内部模数转换单元的第一模拟信号输入口。

如图1所示，第一比较器comp1的正输入端连接正弦交流源s1的第一端，第一比较器comp1的负输入端接地。第二比较器comp2的正输入端连接正弦交流源s1的第二端，第二比较器comp2的负输入端接地。第三比较器comp3的正输入端连接第一比较器comp1的输出端，第三比较器comp3的负输入端连接第二比较器comp2的输出端，第三比较器comp3的输出端连接数据处理器u1的一个i/o口。

如图1所示，第二分压电阻r5的一端连接直流电源dc的正极，第二分压电阻r5的另一端经第一分压电阻r4与直流电源dc的负极连接。第二运算放大器op2的正输入端连接第二分压电阻r5与第一分压电阻r4的公共端，第二运算放大器op2的负输入端连接第二分压电阻r5与直流电源dc负极的公共端，第二运算放大器op2的输出端连接数据处理器u1内部模数转换单元的第二模拟信号输入口。

在本实施例中，优选地，数据处理器的型号为pic32m270f256d。第一运算放大器和第二运算放大器的型号为lm324。第一比较器、第二比较器和第三比较器的型号为lm358。采样电阻的阻值为100kω，正极桥臂电阻的阻值为5mω，负极桥臂电阻的阻值为5mω，第一分压电阻的阻值为100mω，第二分压电阻的阻值为5kω。

正弦交流源s1产生正弦交流小信号，经正极桥臂电阻r2、负极桥臂电阻r3，正极绝缘电阻rf+、正极y电容cf+、负极绝缘电阻rf-、负极y电容cf-，在采样电阻r1产生分压。第一运算放大器op1采集采样电阻r1上的电压，并输入数据处理器u1的an2管脚，其采样电压为van2。第三比较器comp3比较正弦交流源s1的相角与采样电阻r1的相位，可检测出正弦交流源s1与采样电阻r1之间的相角，并输入数据处理器u1的rpb0管脚，其采样相角为分压电阻r4、r5实现对直流电源dc的分压，第二运算放大器op2采集分压电阻r5上的电压，并输入数据处理器u1的an1管脚，其采样电压为van1。

数据处理器u1根据an1管脚、an2管脚和rpb0管脚采集的信号，求得系统的绝缘电阻rf(单位：kω)和y电容cf(单位：mf)：

上式中，vs1为正弦交流源的电压值，ωs1为正弦交流源的频率值。

需要特别说明的是，虽然在数据处理器中涉及上述的计算过程，但是上述计算过程属于本领域的现有技术，本实用新型仅对绝缘检测仪的构造进行了改进，并未对涉及到的方法特征进行改进。

实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。