本發(fā)明屬于直流it系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于直流it系統(tǒng)的絕緣電阻檢測(cè)電路及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

直流電源系統(tǒng)在發(fā)電廠、配電室中具有重要的作用，直流電源系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于發(fā)電和配電等電氣設(shè)備安全運(yùn)行有著重要的意義。在變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)以及二次繼電保護(hù)裝置中，需要直流電源為設(shè)備提供控制或操作電源，直流系統(tǒng)的絕緣水平對(duì)站內(nèi)設(shè)備的穩(wěn)定和安全運(yùn)行有著重要影響。隨著運(yùn)行設(shè)備的老化，氣候和環(huán)境的改變，以及接線(xiàn)端子和觸頭受潮等原因，會(huì)造成絕緣水平下降，嚴(yán)重者甚至造成接地故障，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)控制裝置和繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)，造成一次設(shè)備誤跳閘和越級(jí)跳閘，進(jìn)一步擴(kuò)大事故范圍。由此可見(jiàn)，對(duì)變電站內(nèi)直流系統(tǒng)絕緣電阻的檢測(cè)有著重要意義。

通過(guò)對(duì)直流系統(tǒng)的絕緣電阻檢測(cè)，能夠預(yù)防和發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中發(fā)生或潛在的接地故障。傳統(tǒng)的絕緣電阻檢測(cè)裝置，主要有電橋法、電流傳感器測(cè)試法、自適應(yīng)脈沖法,上述方法普遍存在電路復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)元器件成本較高等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、成本低且電路簡(jiǎn)單的基于直流it系統(tǒng)的絕緣電阻檢測(cè)電路及檢測(cè)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于直流it系統(tǒng)的絕緣電阻檢測(cè)電路，包括接入單元、差分放大單元、低通濾波單元和處理器單元，接入單元包括繼電器和標(biāo)準(zhǔn)電阻ra，繼電器和標(biāo)準(zhǔn)電阻ra串聯(lián)后接入在pe與直流電源負(fù)極或者直流電源正極之間，re1為在pe與直流電源正極之間的絕緣電阻,re2為在pe與直流電源負(fù)極之間的絕緣電阻，繼電器的輸入控制端與處理器單元i/o端口相連接并由處理器單控制；差分放大單元包括兩個(gè)差分放大器，低通濾波單元包括兩個(gè)低通濾波器，一個(gè)差分放大器的兩個(gè)輸入端分別連接在pe端和直流電源正極上，另一個(gè)差分放大器的兩個(gè)輸入端分別連接在pe端和直流電源負(fù)極上，兩個(gè)差分放大器的輸出端分別連接兩個(gè)低通濾波器，兩個(gè)低通濾波器的輸出端分別連接處理器單元的a/d端口；所述處理器單元與繼電器相連接實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的開(kāi)關(guān)控制功能，其與低通濾波器的輸出端相連接實(shí)現(xiàn)絕緣電阻的計(jì)算功能。

一種基于直流it系統(tǒng)的絕緣電阻檢測(cè)電路的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1、處理器單元控制繼電器斷開(kāi)，處理器單元計(jì)算得到直流電源正極與pe之間的電壓u1_1以及直流電源負(fù)極之間的電壓u2_1；

步驟2、處理器單元控制繼電器閉合，處理器單元計(jì)算得到直流電源正極與pe之間u1_2以及直流電源負(fù)極之間的電壓u2_2；

步驟3、處理器單元計(jì)算分別計(jì)算直流it系統(tǒng)的正極絕緣電阻值re1和絕緣電阻值re，從而得到系統(tǒng)絕緣電阻值re：re＝re1//re2；

步驟4、根據(jù)絕緣電阻值進(jìn)行判斷：如果re1<<re2，說(shuō)明直流it系統(tǒng)的絕緣故障主要在正極，如果re2<<re1，說(shuō)明直流it系統(tǒng)的絕緣故障主要在負(fù)極。

所述步驟3的具體計(jì)算方法為：

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電阻ra串聯(lián)在一起并接入在pe與直流電源負(fù)極的電路，根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算：

(1)計(jì)算正極絕緣電阻值re1：re1＝(k2-k1)ra

(2)計(jì)算負(fù)極絕緣電阻值re2：

(3)系統(tǒng)絕緣電阻值re：re＝re1//re2；

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電阻ra串聯(lián)在一起并接入在pe與直流電源正極的電路，根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算：

(1)計(jì)算正極絕緣電阻值re1：

(2)計(jì)算負(fù)極絕緣電阻值re2：

(3)系統(tǒng)絕緣電阻值re：

上述公式中，k1表示系統(tǒng)正極絕緣電阻和負(fù)極絕緣電阻的比值，k2表示正極或負(fù)極與pe間接入ra后，系統(tǒng)正極絕緣電阻和負(fù)極絕緣電阻的比值。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

本發(fā)明將繼電器、標(biāo)準(zhǔn)電阻ra串聯(lián)后接入在pe與直流電源負(fù)極之間或pe與直流電源正極之間，在pe與直流電源正極和pe直流電源負(fù)極之間連接絕緣電阻re1、re2，通過(guò)處理器單元控制繼電器的閉合或斷開(kāi)分別采集dc+和pe之間的電壓以及pe和dc-之間的電壓，可分別檢測(cè)出直流it系統(tǒng)正極絕緣電阻值和負(fù)極絕緣電阻值，預(yù)警正極絕緣故障還是負(fù)極絕緣故障，該電路使用相對(duì)少數(shù)的電子元器件實(shí)現(xiàn)絕緣電阻檢測(cè)，該檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了電路成本，同時(shí)檢測(cè)方法易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的第一種檢測(cè)電路圖；

圖2為本發(fā)明的第二種檢測(cè)電路圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳述：

本發(fā)明的基于直流it系統(tǒng)的絕緣電阻檢測(cè)電路包括兩種電路形式，分別如圖1、圖2所示。

第一種基于直流it系統(tǒng)的絕緣電阻檢測(cè)電路，如圖1所示，包括接入單元a1、差分放大單元a2、低通濾波單元a3和處理器單元a4。其中，接入單元a1包括繼電器k1、標(biāo)準(zhǔn)電阻ra，標(biāo)準(zhǔn)電阻ra為已知的電阻值(為了更準(zhǔn)確地得到報(bào)警點(diǎn)附近的絕緣電阻值，ra選取應(yīng)該盡可能接近報(bào)警點(diǎn)的阻值，例如選取30k),繼電器k1、標(biāo)準(zhǔn)電阻ra串聯(lián)在一起并接入在pe與直流電源負(fù)極(dc-)，re1和re2分別是虛擬的pe對(duì)dc+級(jí)的絕緣電阻和pe對(duì)dc-級(jí)的絕緣電阻，絕緣電阻re1接入在pe與直流電源正極(dc+)之間，絕緣電阻re2接入在pe與直流電源負(fù)極(dc-)之間，繼電器k1的輸入控制端與處理器單元a4的i/o端相連接并由處理器單元a4進(jìn)行控制。差分放大單元a2包括兩個(gè)差分放大器，低通濾波單元a3包括兩個(gè)低通濾波器(低通濾波器的截止頻率<5hz,主要濾除對(duì)象50hz信號(hào)。此濾波器也可以省略，用軟件濾波方法實(shí)現(xiàn)),一個(gè)差分放大器的兩個(gè)輸入端分別連接在pe端和電源正極(dc+)上，另一個(gè)差分放大器的兩個(gè)輸入端分別連接在pe端和電源負(fù)極(dc-)，兩個(gè)差分放大器的輸出端分別連接兩個(gè)低通濾波器，兩個(gè)低通濾波器的輸出端連接處理器單元a4的a/d端口。處理器單元a4為mcu處理器，其與繼電器k1相連接實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的開(kāi)關(guān)控制功能，其與低通濾波器的輸出端相連接接收采集的電壓并實(shí)現(xiàn)絕緣電阻的計(jì)算功能。

第二種基于直流it系統(tǒng)的絕緣電阻檢測(cè)電路，如圖2所示，同樣包括接入單元(a1單元)、差分放大單元a2、低通濾波單元a3和處理器單元a4。其與第一種絕緣電阻檢測(cè)電路的不同之處是：繼電器k1、標(biāo)準(zhǔn)電阻ra串聯(lián)在一起并接入在pe與直流電源正極(dc+)。

上述兩種檢測(cè)電路中的低通濾波單元也可以軟件算法模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，即：刪除低通濾波單元3，將差分放大單元輸出端直接連接處理器單元a4，由處理器單元a4通過(guò)低通濾波軟件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)低通濾波器a3的功能。

本發(fā)明的絕緣電阻檢測(cè)方法基于上述兩個(gè)電路實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

步驟1、處理器單元a4控制繼電器k1斷開(kāi)，處理器單元通過(guò)差分放大單元a2、低通濾波單元a3測(cè)量并計(jì)算得到dc+與pe之間的電壓u1_1以及pe與dc-之間的電壓u2_1；

步驟2、處理器單元a4控制繼電器k1閉合，通過(guò)差分放大單元a2、低通濾波單元a3分別測(cè)量并計(jì)算得到dc+與pe之間的電壓u1_2，pe與dc-之間的電壓u2_2。

步驟3、處理器單元a4計(jì)算直流it系統(tǒng)的絕緣電阻值re，具體方法如下：

對(duì)于第一種檢測(cè)電路，根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算：

(1)計(jì)算正極絕緣電阻值re1：re1＝(k2-k1)ra

(2)計(jì)算負(fù)極絕緣電阻值re2：

(3)系統(tǒng)絕緣電阻值re：re＝re1//re2

對(duì)于第二種檢測(cè)電路，根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算：

(1)計(jì)算正極絕緣電阻值re1：

(2)計(jì)算負(fù)極絕緣電阻值re2：

(3)系統(tǒng)絕緣電阻值re：

上述公式中，k1表示系統(tǒng)正極絕緣電阻和負(fù)極絕緣電阻的比值，k2表示正極或負(fù)極與pe間接入ra后，系統(tǒng)正極絕緣電阻和負(fù)極絕緣電阻的比值。

步驟4、根據(jù)計(jì)算得到的絕緣電阻值進(jìn)行判斷：如果re1<<re2，證明直流it系統(tǒng)的絕緣故障主要在正極，如果re2<<re1，證明直流it系統(tǒng)的絕緣故障主要在負(fù)極。

需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于具體實(shí)施方式中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。