專利名稱：一種直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路。
背景技術(shù)：
絕緣監(jiān)測裝置是一種主要針對直流電源系統(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，目前已廣泛應(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)、直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)、HVDC高壓直流電源系統(tǒng)絕緣狀態(tài)的檢測與管理中。直流電源系統(tǒng)對地電容的產(chǎn)生是直流電源系統(tǒng)所特有，并無法回避的，其對地電容的產(chǎn)生主要來自以下三個方面:一是電纜對地的分布電容，但一般電纜對地分布電容數(shù)值相對較小，不是構(gòu)成直流電源系統(tǒng)對地電容的主要原因；二是來自眾多設(shè)備回路的對地電容，是構(gòu)成直流電源系統(tǒng)對地電容的主要原因；三是系統(tǒng)的抗干擾電容、開關(guān)電源對地濾波電容等，直流電源系統(tǒng)規(guī)模越大、區(qū)域越大則系統(tǒng)對地電容也越大。直流電源系統(tǒng)母線對地電容的存在是直流電源系統(tǒng)一點接地引起繼電保護(hù)誤動的關(guān)鍵因素之一，因此對現(xiàn)有運(yùn)行的直流電源系統(tǒng)對地電容進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢測，可以準(zhǔn)確分析直流系統(tǒng)母線對地電容造成一點接地引起保護(hù)誤動的過程，據(jù)此提出直流電源系統(tǒng)接地故障引起保護(hù)誤動的防護(hù)措施，以盡量減少甚至杜絕接地故障引起保護(hù)誤動造成的斷電事故，提高系統(tǒng)的安全性及供電可靠性。因此設(shè)計一種絕緣檢測電路檢測直流電源系統(tǒng)對地電容具有重要意義。目前測量直流電源系統(tǒng)對地電容的方法有簡單電橋法、簡單電容放電法及注入交流號法。簡單電橋法雖然能直接測量 直流電源系統(tǒng)正負(fù)母線對地電容，但該方法只能在系統(tǒng)斷電的條件下測量而無法用于運(yùn)行中直流電源系統(tǒng)對地電容的測量，給實際應(yīng)用帶來不便。簡單電容放電法需要在直流電源系統(tǒng)母線與地之間外接電阻R，可能使直流電源系統(tǒng)產(chǎn)生人為的接地隱患，從而給整個系統(tǒng)帶來安全隱患，且計算結(jié)果與外接電阻R有關(guān)，容易受人為讀數(shù)誤差的影響，使得測量結(jié)果不準(zhǔn)確。注入交流信號法是將交流信號通過電容耦合的方式注入直流系統(tǒng)正負(fù)母線和地之間，通過測量交流信號的電壓幅值、電流幅值和電壓電流相位差來計算直流系統(tǒng)對地電容。該方法需要注入外加交流信號，會給實際的直流電源系統(tǒng)應(yīng)用帶來各種其他影響，且注入的交流小信號易受直流電源系統(tǒng)分布電容的影響，從而影響其測量結(jié)果。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型實施例提供一種直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)的檢測電路存在的具有安全隱患，測量結(jié)果不準(zhǔn)，會影響直流電源系統(tǒng)正常運(yùn)行的技術(shù)問題。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供如下技術(shù)方案:[0011 ] 一種直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，包括:與直流電源系統(tǒng)連接，用于檢測直流電源系統(tǒng)對地電容放電電壓的電壓檢測電路；與直流電源系統(tǒng)連接，用于使直流電源系統(tǒng)對地電容進(jìn)行放電的恒流放電電路；與恒流放電電路和電壓檢測電路連接，用于控制恒流放電電路使直流電源系統(tǒng)對地電容進(jìn)行放電及計時的MCU控制器。綜上，本實用新型實施例提供了一種直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，相比現(xiàn)有技術(shù)的各種測量方法，本實用新型的電路結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計新穎合理，能在不影響直流電源系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，準(zhǔn)確實時在線測量直流電源系統(tǒng)的對地電容，且檢測精度高，為實時在線測量運(yùn)行的直流系統(tǒng)對地電容提供了有效的手段和方法，滿足實際直流電源系統(tǒng)應(yīng)用的要求，應(yīng)用范圍廣，推廣應(yīng)用價值高。

圖1為本實用新型實施例提供的直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路的電路原理框圖；圖2為本實用新型實施例一的電路原理圖；圖3為本實用新型實施例二的電路原理圖；圖4為本實用新型實施例三的電路原理圖。
具體實施方式
實施例一如圖1所示，本實用新型提供一種直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，該電路包括:與直流電源系統(tǒng)(I)連接 ,用于檢測直流電源系統(tǒng)對地電容放電電壓的電壓檢測電路(2 );與直流電源系統(tǒng)(I)連接，用于使直流電源系統(tǒng)(I)對地電容進(jìn)行放電的恒流放電電路(3 );與恒流放電電路(3 )和電壓檢測電路(2 )連接，用于控制恒流放電電路(3 )使直流電源系統(tǒng)
(I)對地電容進(jìn)行放電及計時的MCU控制器(4 )。圖2是本實施例的電路原理圖，圖中，虛線左側(cè)為直流電源系統(tǒng)(I)的結(jié)構(gòu)圖，虛線右側(cè)是本實用新型實施例的直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路的結(jié)構(gòu)圖。結(jié)合圖2，本實施例中，所述電壓檢測電路(2)包括運(yùn)算放大器U1，電阻R3、R4。所述電阻R3的一端與直流電源母線KM+相接，電阻R3的另一端與所述運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端相接；所述電阻R4 —端與所述運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端相接，電阻R4的另一端接地；所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端與輸出端直接相連，運(yùn)算放大器Ul的輸出端與MCU控制器相連。結(jié)合圖2，本實施例中，所述恒流放電電路(3)包括開關(guān)K、NPN型三極管VT1、運(yùn)算放大器U2、電容Cl及電阻R5、R6、R7。所述NPN型三極管VTl的集電極與直流電源系統(tǒng)母線KM+相連，NPN型三極管VTl的發(fā)射極與所述開關(guān)K的第一端“ I ”相連，NPN型三極管VTl的基極與所述電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端與所述運(yùn)算放大器U2的輸出端相連；所述運(yùn)算放大器U2的同相輸入端接基準(zhǔn)電壓VREF ;所述電容Cl的一端與運(yùn)算放大器U2的反相輸入端相連，電容Cl的另一端與運(yùn)算放大器U2的輸出端相連；所述電阻R6的一端與運(yùn)算放大器U2的反相輸入端相連，電阻R6的另一端與所述NPN型三極管VTl的發(fā)射極相連；所述電阻R7的一端與開關(guān)K的第二端“2”相連，電阻R7的另一端接地；所述開關(guān)K的第三端“3”接MCU控制器。本實施例中，所述MCU控制器(4)主要用于控制開關(guān)K的導(dǎo)通和關(guān)斷，即通過控制所述恒流放電電路，控制直流電源系統(tǒng)母線正極對地電容的放電，并計算放電至設(shè)定電壓所用的時間。實施例二圖3是本實施例的電路原理圖，圖中，虛線左側(cè)為直流電源系統(tǒng)(I)的結(jié)構(gòu)圖，虛線右側(cè)是本實用新型實施例的直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路的結(jié)構(gòu)圖。結(jié)合圖3，本實施例與實施例1不同的是:所述恒流放電電路(3)的結(jié)構(gòu)不同。本實施例中，所述恒流放電電路(3)包括:開關(guān)K，NPN型三極管VT2，穩(wěn)壓管ZD1，電阻R8、R9。所述電阻R8的一端與直流電源系統(tǒng)母線KM+相連，電阻R8的另一端與所述穩(wěn)壓管ZDl的陰極相連，穩(wěn)壓管ZDl的陽極接地；所述開關(guān)K的第一端“I”與直流電源系統(tǒng)母線KM+相連，開關(guān)K的第二端“2”與所述NPN型三極管VT2的集電極相連，開關(guān)K的第三端“3”接MCU控制器；所述NPN型三極管VT2的基極與所述穩(wěn)壓管ZDl的陰極相連，NPN型三極管VT2的發(fā)射極與所述電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端接地。其余電路結(jié)構(gòu)均與實施例一相同。實施例三圖4是本實施例的電路原理圖，圖中，虛線左側(cè)為直流電源系統(tǒng)(I)的結(jié)構(gòu)圖，虛線右側(cè)是本實用新型實施例的直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路的結(jié)構(gòu)圖。結(jié)合圖4，本實施例與實施例一不同的是:所述恒流放電電路(3)的結(jié)構(gòu)不同。本實施例中，所述恒流放電電 路(3)包括:開關(guān)K，NPN型三極管VT3，TL431，電阻RlO、Rl I。所述電阻RlO的一端與直流電源系統(tǒng)母線KM+相連，電阻RlO的另一端與所述TL431的C極相連；所述開關(guān)K的第一端“I”與直流電源系統(tǒng)母線KM+相連，開關(guān)K的第二端“2”與所述NPN型三極管VT3的集電極相連，開關(guān)K的第三端“3”接MCU控制器；所述NPN型三極管VT3的基極與所述TL431的C極相連，NPN型三極管VT3的發(fā)射極與TL431的R極相連，TL431的A極接地；所述電阻Rll的一端與TL431的R極相連，電阻Rll的另一端接地。其余電路結(jié)構(gòu)均與實施例1相同。結(jié)合圖1，本實用新型的工作原理是:測量時通過MCU控制器發(fā)出放電開始信號，開關(guān)K導(dǎo)通，直流電源系統(tǒng)對地電容通過恒流放電電路開始放電，MCU控制器同時開始計時；放電時通過電壓檢測電路將檢測到的直流電源系統(tǒng)母線正極對地電壓傳輸?shù)組CU控制器；當(dāng)電壓下降到MCU控制器設(shè)定的電壓值時，MCU控制器發(fā)出放電終止信號，開關(guān)K關(guān)斷，直流電源系統(tǒng)對地電容結(jié)束放電，由MCU控制器計算出放電時間。則根據(jù)設(shè)定的恒流放電電流和放電電壓及計算出的放電時間，即可計算出直流電源系統(tǒng)的對地電容。結(jié)合圖2，本實用新型的具體工作原理是:通過MCU控制器發(fā)出放電開始信號，開關(guān)K導(dǎo)通，直流電源系統(tǒng)對地電容通過由NPN型三極管VT1，運(yùn)算放大器U2，電容Cl，電阻R5、R6、R7構(gòu)成的恒流放電電路開始放電，同時MCU開始計時；放電時通過由運(yùn)算放大器Ul，電阻R3、R4構(gòu)成的電壓檢測電路將檢測到的直流電源系統(tǒng)母線正極對地電壓傳輸?shù)組CU控制器；當(dāng)電壓下降到MCU控制器設(shè)定的電壓值時，MCU控制器發(fā)出放電終止信號，開關(guān)K關(guān)斷，直流電源系統(tǒng)對地電容結(jié)束放電。則根據(jù)設(shè)定的恒流放電電流和放電電壓及計算出的放電時間，即可計算出直流電源系統(tǒng)的對地電容。[0031]綜上所述，本實用新型實施例提供了一種直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，在測量時通過MCU控制器控制開關(guān)K的導(dǎo)通和關(guān)斷，即控制所述恒流放電電路，進(jìn)而控制直流電源系統(tǒng)母線正極對地電容的放電，并計算放電設(shè)定電壓所用的時間。根據(jù)設(shè)定的恒流放電電流和放電電壓及計算出的放電時間，直接計算直流電源系統(tǒng)對地電容。本設(shè)計新穎合理，能在不影響直流電源系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下準(zhǔn)確實時在線測量直流電源系統(tǒng)的對地電容，為實時在線測量運(yùn)行的直流系統(tǒng)對地電容提供了有效的手段和方法，且檢測精度高，為實時在線測量運(yùn)行的直流系統(tǒng)對地電容提供了有效的手段和方法，滿足實際直流電源系統(tǒng)應(yīng)用的要求，應(yīng)用范圍廣，推廣應(yīng)用價值高。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技 術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，其特征在于，包括: 與直流電源系統(tǒng)連接，用于檢測直流電源系統(tǒng)對地電容放電電壓的電壓檢測電路；與直流電源系統(tǒng)連接，用于使直流電源系統(tǒng)對地電容放電的恒流放電電路；與恒流放電電路和電壓檢測電路連接,用于控制恒流放電電路使直流電源系統(tǒng)對地電容放電及計時的MCU控制器。
2.按照權(quán)利要求1所述的直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，其特征在于:所述電壓檢測電路包括運(yùn)算放大器U1，電阻R3、R4 ;所述電阻R3的一端與直流電源系統(tǒng)的母線KM+相接，電阻R3的另一端與所述運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端相接；所述電阻R4 —端與所述運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端相接，電阻R4的另一端接地；所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端與輸出端直接相連，運(yùn)算放大器Ul的輸出端與MCU控制器相連。
3.按照權(quán)利要求1所述的直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，其特征在于:所述恒流放電電路包括開關(guān)K，NPN型三極管VTl，運(yùn)算放大器U2，電容Cl，電阻R5、R6、R7 ;所述VTl的集電極與直流電源系統(tǒng)的母線KM+相連，NPN型三極管VTl的發(fā)射極與所述開關(guān)K的第一端相連，NPN型三極管VTl的基極與所述電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端與所述運(yùn)算放大器U2的輸出端相連；所述運(yùn)算放大器U2的同相輸入端接基準(zhǔn)電壓VREF ;所述電容Cl的一端與運(yùn)算放大器U2的反相輸入端相連，電容Cl的另一端與運(yùn)算放大器U2的輸出端相連；所述電阻R6的一端與運(yùn)算放大器U2的反相輸入端相連，電阻R6的另一端與所述NPN型三極管VTl的發(fā)射極相連；所述電阻R7的一端與開關(guān)K的第二端相連，電阻R7的另一端接地；所述開關(guān)K的第三端與MCU控制器相連。
4.按照權(quán)利要求1所述的直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，其特征在于:所述恒流放電電路包括開關(guān)K，NPN型三極管VT2，穩(wěn)壓管ZD1，電阻R8、R9 ;所述電阻R8的一端與直流電源系統(tǒng)的母線相連，電阻R8的另一端與所述穩(wěn)壓管ZDl的陰極相連，穩(wěn)壓管ZDl的陽極接地；所述開關(guān)K 的第一端與直流電源系統(tǒng)的母線KM+相連，開關(guān)K的第二端與所述NPN型三極管VT2的集電極相連，開關(guān)K的第三端與MCU控制器相連；所述NPN型三極管VT2的基極與所述穩(wěn)壓管ZDl的陰極相連，NPN型三極管VT2的發(fā)射極與所述電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端接地。
5.按照權(quán)利要求1所述的直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，其特征在于:所述恒流放電電路包括開關(guān)K，NPN型三極管VT3，基準(zhǔn)電壓源TL431，電阻R10、R11 ;所述電阻RlO的一端與直流電源系統(tǒng)的母線KM+相連，電阻RlO的另一端與所述TL431的C極相連；所述開關(guān)K的第一端與直流電源系統(tǒng)的母線KM+相連，開關(guān)K的第二端與所述NPN型三極管VT3的集電極相連，開關(guān)K的第三端與MCU控制器相連；所述NPN型三極管VT3的基極與所述TL431的C極相連，NPN型三極管VT3的發(fā)射極與TL431的R極相連，TL431的A極接地；所述電阻Rll的一端與TL431的R極相連，電阻Rll的另一端接地。
6.按照權(quán)利要求3、4或5所述的直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，其特征在于:所述MCU控制器具體用于通過控制開關(guān)K的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制所述恒流放電電路，進(jìn)而控制直流電源系統(tǒng)的母線正極對地電容的放電，并計算放電所用的時間。
專利摘要本實用新型公開了一種直流電源系統(tǒng)對地電容檢測電路，包括與直流電源系統(tǒng)連接，用于檢測直流電源系統(tǒng)對地電容放電電壓的電壓檢測電路；與直流電源系統(tǒng)連接，用于使直流電源系統(tǒng)對地電容放電的恒流放電電路；以及，與恒流放電電路和電壓檢測電路連接，用于控制恒流放電電路使直流電源系統(tǒng)對地電容放電及計時的MCU控制器。本實用新型技術(shù)方案具有電路結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計新穎合理，能在不影響直流電源系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下實時在線測量直流電源系統(tǒng)的對地電容，且檢測精度高的特點。
文檔編號G01R27/26GK203133182SQ20132001224
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者劉樹林, 翦志強(qiáng), 武虎雄 申請人:深圳市金宏威技術(shù)股份有限公司