一种直流绝缘监测电路和方法技术

本发明专利技术公开了一种直流绝缘监测电路和方法，其中监测电路包括：电阻切换单元，其包括三个端部，其中第一端部与被监测直流系统的正极连接，第二端部与被监测直流系统的负极连接，电阻切换单元能够将第一端部与第三端部之间的电阻阻值和第二端部与第三端部之间的电阻阻值相互切换；第一电阻，其一端与电阻切换单元的第三端部连接，另一端与地连接；第一电压测量单元，其连接在被监测直流系统的正负极两端；第二电压测量单元，其连接在第一电阻两端。本发明专利技术提供的监测电路中采用低压电子开关器件和单桥式电路，有利于降低电路成本并延长电路的使用寿命，从而提高了电路的可靠性和实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种直流绝缘监测电路和方法
本专利技术涉及电力电子
，具体地说，涉及一种直流绝缘监测电路和方法。
技术介绍
变流器等电力设备直流侧的运行状态直接影响到电力系统的安全性和可靠性。这些电力设备的直流侧一旦发生绝缘事故，将导致继电保护装置误动作，造成供电故障甚至大功率器件的损毁。为了防止此类事故发生，就需要用到绝缘监测电路。绝缘监测主要是检测直流系统接地电阻，通过检测到的电阻来判断直流系统是否发生直流接地故障。现有的检测直流系统接地电阻的方法主要有平衡电桥法和双不平衡电桥法。图1示出了平衡电桥法的电路原理图。如图1所示，平衡电桥法是用直流系统的正负极等效接地电阻Rz、Rf和两个阻值相同的电阻R101、R102组成的电桥进行检测。当系统正常，即系统的绝缘状况良好时，因为此时正极与负极对地绝缘电阻Rz和Rz的阻值相等，所以继电器103中仅有微小的不平衡电流流过，且小于继电器103的工作电流，所以此时继电器不工作，无报警信号产生。当系统发生故障，即系统的正极或负极接地时，由电阻R101和电阻R102构成的电桥失去平衡，此时继电器103中由较大的不平衡电流流过。当该电流大于继电器103的工作电流时，继电器103工作，产生报警信号。但是对于正负极等效接地电阻Rz和Rf同等下降或数值接近时，即使系统的正负极电压已经下降到了报警界限以下，该继电器103仍不工作。所以该电路无法实现上述情况的报警。图2示出了双不平衡电桥法的电路原理图。如图2所示，双不平衡电桥法是在直流系统的的正负母线之间设置两组电阻。其中第一组电阻包括电阻R201和电阻R202，第二组电阻包括电阻R203和电阻R204，其中电阻R201的阻值与电阻R204的阻值均为R，电阻R202和电阻R203的阻值均为R'，R和R'的取值不相等。在开关K切换的过程中，可以看作是R201和R202的位置互换。分别采样开关K处于不同位置时电阻Rj两端的电压，根据该电压即可计算出正负母线的对地等效电阻Rz和Rf。双不平衡电桥法在正负极接地电阻同等下降的情况下，也能通过Uj1、Uj2(Uj1、Uj2分别为图2中K拨至左边和右边时Rj两端的电压)检测出来，从而弥补电桥法的缺陷。但双不平衡电桥法需要使用两套电路来回切换，电路加装的电子元器件过多。基于上述情况，亟需一种能够有效、可靠地监测直流系统绝缘状态的电路。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种直流绝缘监测电路，包括：电阻切换单元，其包括至少三个端部，其中，第一端部与被监测直流系统的正极连接，第二端部与所述被监测直流系统的负极连接，所述电阻切换单元能够将第一端部与第三端部之间的电阻阻值和第二端部与第三端部之间的电阻阻值相互切换；第一电阻，其一端与所述电阻切换单元的第三端部连接，另一端与地连接；第一电压测量单元，其连接在所述被监测直流系统的正负极两端；第二电压测量单元，其连接在所述第一电阻两端。根据本专利技术的一个实施例，所述第二电压测量单元改为连接在所述电阻切换单元的第二端部和第三端部之间，用于测量所述第二端部和第三端部之间的电压。根据本专利技术的一个实施例，所述电阻切换单元包括：串联在所述电阻切换单元的第一端部与第三端部之间的第二电阻和第三电阻；串联在所诉电阻切换单元的第二端部与第三端部之间的第四电阻和第五电阻，其中所述第四电阻与所述第三电阻的阻值相等，所述第五电阻与所述第二电阻的阻值相等；与所述第三电阻并联的第一切换开关；与所述第四电阻并联的第二切换开关。根据本专利技术的一个实施例，所述第一切换开关改为与所述第二电阻并联，所述第二切换开关改为与所述第五电阻并联。根据本专利技术的一个实施例，所述第一切换开关和所述第二切换开关包括电子继电器。根据本专利技术的一个实施例，所述第一电压测量单元和第二电压测量单元包括电压互感器。本专利技术还提供了一种基于如上所述的直流绝缘监测电路的直流绝缘监测方法，所述方法包括以下步骤：通过第一电压测量单元和第二电压测量单元分别获取第一电压和第二电压；在电阻切换单元进行电阻切换后，通过第二电压测量单元获取第三电压；根据所述第一电压、第二电压和第三电压，计算被监测直流系统正负对地等效电阻的等效并联值；判断所述等效并联值是否小于预设报警阈值，并根据判断结果确定所述被监测直流系统的直流绝缘状态。根据本专利技术的一个实施例，如果所述等效并联值小于预设报警阈值，则确定所述被监测直流系统的直流绝缘异常，否则确定所述被监测直流系统的直流绝缘正常。根据本专利技术的一个实施例，如果所述等效并联值小于预设报警阈值，且持续预设时长，则确定所述被监测直流系统的直流绝缘不良，否则确定所述被监测直流系统的直流绝缘良好。根据本专利技术的一个实施例，根据如下公式计算被监测直流系统正负对地等效电阻的等效并联值：其中，Rz表示被监测直流系统正极的对地等效电阻，Rf表示被监测直流系统负极的对地等效电阻，Rz||Rf表示被监测直流系统正负对地等效电阻的等效并联值，R1表示第二电阻和第五电阻的阻值，R2表示第三电阻和第四电阻的阻值，R0表示第一电阻的阻值，Uin表示被监测直流系统正负极之间的电压，即第一电压，Ua1表示第二电压，Ua2表示第三电压。本专利技术通过对直流绝缘监测电路状态切换和直流输入电压信息的循环检测，来实时监控对地等效电阻阻值，从而判断直流系统的绝缘状态，防止因为系统的直流侧接地而造成危害。本专利技术提供的监测电路中采用低压电子开关器件和单桥式电路，有利于降低电路成本并延长电路的使用寿命，从而提高了电路的可靠性和实用性。同时，本专利技术提供的监测方法利用软件控制算法来实现对直流系统的绝缘监测，减少了监测电路硬件设备的投资，节省了成本。同时，本专利技术提供的方法中所使用的预设并联对地等效电阻的保护参数阈值根据不同的应用场合可以进行相应的设置，这样提高了本专利技术的通用性和可靠性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：图1是现有的平衡电桥法中直流绝缘监测电路的原理图；图2是现有的双不平衡电桥法中直流绝缘监测电路的原理图；图3是根据本专利技术一个实施例的直流绝缘监测电路的原理图；图4是根据本专利技术一个实施例的直流绝缘监测电路在第一状态时的等效电路图；图5是图4所示电路的戴维南等效电路图；图6是根据本专利技术一个实施例的直流绝缘监测电路在第二状态时的等效电路图；图7是图6所示电路的戴维南等效电路图；图8是根据本专利技术一个实施例的直流绝缘监测方法的流程图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流绝缘监测电路，其特征在于，包括：电阻切换单元，其包括至少三个端部，其中，第一端部与被监测直流系统的正极连接，第二端部与所述被监测直流系统的负极连接，所述电阻切换单元能够将第一端部与第三端部之间的电阻阻值和第二端部与第三端部之间的电阻阻值相互切换；第一电阻，其一端与所述电阻切换单元的第三端部连接，另一端与地连接；第一电压测量单元，其连接在所述被监测直流系统的正负极两端；第二电压测量单元，其连接在所述第一电阻两端。

【技术特征摘要】
1.一种直流绝缘监测电路，其特征在于，包括：电阻切换单元，其包括至少三个端部，串联在第一端部与第三端部之间的第二电阻和第三电阻，串联在第二端部与所述第三端部之间的第四电阻和第五电阻，与所述第三电阻并联的第一切换开关以及与所述第四电阻并联的第二切换开关，其中，所述第一端部与被监测直流系统的正极连接，所述第二端部与所述被监测直流系统的负极连接，所述电阻切换单元能够将所述第一端部与所述第三端部之间的电阻阻值和所述第二端部与所述第三端部之间的电阻阻值相互切换，所述第四电阻与所述第三电阻的阻值相等，所述第五电阻与所述第二电阻的阻值相等；第一电阻，其一端与所述电阻切换单元的第三端部连接，另一端与地连接；第一电压测量单元，其连接在所述被监测直流系统的正负极两端；第二电压测量单元，其连接在所述第一电阻两端。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二电压测量单元改为连接在所述电阻切换单元的第二端部和第三端部之间，用于测量所述第二端部和第三端部之间的电压。3.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述第一切换开关改为与所述第二电阻并联，所述第二切换开关改为与所述第五电阻并联。4.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述第一切换开关和所述第二切换开关包括电子继电器。5.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一切换开关和所述第二切换开关包括电子继电器。6.如权利要求1、2、5中任一项所述的电路，其特征在于，所述第一电压测量单元和第二电压测量单元包括电压互感器。7.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一电压测量单元和第二电压测量单元包括电压互感器。8.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一电压测量单元和第二电压测量单元包括电压互感器。9.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述第一电压测量单元和第二电压测量单元包括电压互感器。10.一种基于如权利要求1～9中任一项所述的电路的直流绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艺峰，李少龙，蹇芳，唐海燕，刘昭翼，吴恒亮，王南，
申请(专利权)人：南车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43