一种直流母线绝缘电阻检测方法技术

本发明专利技术公开了一种直流母线绝缘电阻检测方法，包括快速计算直流母线绝缘电阻检测所需电压稳定值的步骤Sa：Sa.1.将陪测电阻R与桥臂电阻串联导通，并在陪测电阻R两端电压稳定前以时间间隔T测量陪测电阻R的三个测量电压值；Sa.2.根据式(1)所示公式计算陪测电阻R的稳定电压值。本发明专利技术具有简单，可快速计算得到陪测电阻R两端的稳定电压值，从而快速计算得到直流母线的绝缘电阻值的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力检测领域，尤其涉及一种直流母线绝缘电阻检测方法。
技术介绍
以光伏发电、储能电池发电为代表的连接在直流母线上的电力发生设备，组成一个十分庞大的多分支供电网络，且通常运行在条件比较恶劣的环境中。其正负极对地绝缘电阻的劣化，会对人身、设备产生极其严重的后果。因此，必须对发电设备直流母线的绝缘电阻进行实时监测，并在检测到绝缘劣化时，及时报警并采取必要的保护措施。现有检测直流系统绝缘阻值的方法主要有电桥平衡法、低频探测法和双不平衡电桥法。基于电桥平衡原理的绝缘监测装置被广泛使用，但这种装置不能检测直流系统正、负极绝缘同等下降时的情况；绝缘监测装置即使报警，也不能直接得到系统对地绝缘电阻的阻值。用低频探测原理检测接地故障是近几年采用的一种新方法，但它所能检测的接地电阻受直流系统对地分布电容的制约，而且低频交流信号容易受外界的干扰，另外注入的低频交流信号会增大直流系统的电压纹波系数。综上所述，电桥平衡法和低频探测法均存在若干难以克服的缺陷。如图1所示的双不平衡电桥法测量直流母线绝缘电阻的基本电路原理图，图中，包括一端并联，另一端分别与直流母线连接的桥臂电阻，和陪测电阻R，桥臂电阻分为第一桥臂电阻和第二桥臂电阻，第一桥臂电阻包括电阻R201的电阻R202，第二桥臂电阻包括电阻R203的电阻R204，电阻R201与电阻R204的阻值相等，电阻R202与电阻R203的阻值相等。图中，Rz为直流母线正极的等效对地电阻，Rf为直流母线负极的等效对地电阻。双不平衡电桥法能够克服电桥平衡法及低频探测法的缺陷，但实际的直流母线系统中，特别是像光伏电池系统，正负极与大地间存在不同程度的对地分布电容，其等效电路图如图2所示。Cz为直流母线正极的等效对地分布电容，Cf为直流母线负极的等效对地分布电容。当检测电路的切换开关切换后，由于分布电容的充放电效应，陪测电阻R两端的电压需要等待足够长的时间，才能趋向稳定，为了保证检测结果的精确度，因此，在采用双不平衡电桥法检测直流母线的绝缘电阻时，需要的时间较长，无法快速检测得到直流母线的绝缘电阻值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种简单、能够快速得到陪测电阻R两端的稳定电压值，从而快速检测得到直流母线的绝缘电阻值的直
流母线绝缘电阻检测方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种直流母线绝缘电阻检测方法，包括快速计算绝缘电阻检测所需电压稳定值的步骤Sa：Sa.1.将陪测电阻R与桥臂电阻串联导通，并以时间间隔T测量陪测电阻R的三个测量电压值；Sa.2.根据式(1)所示公式计算陪测电阻R的稳定电压值，V(∞)=v12-v0v22v1-v0-v2---(1)]]>式(1)中，V(∞)为陪测电阻R的稳定电压值，v0为陪测电阻R的第一个测量电压值，v1为与v0相隔时间为T的陪测电阻R的第二个测量电压值，v2为与v1相隔时间为T的陪测电阻R的第三个测量电压值。作为本专利技术的进一步改进，具体包括如下步骤：S1.测量直流母线正极与负极之间的电压值V；S2.将陪测电阻R与第一桥臂电阻串联导通，并按照步骤Sa的方法测量计算得到第一稳定电压值V1；S3.将陪测电阻R与第二桥臂电阻串联导通，并按照步骤Sa的方法测量计算得到第二稳定电压值V2；S4.根据式(2)所示公式计算直流母线正负极的等效并联电阻值，Rz||Rf=R2R0|V|(2R1+R2)|V1-V2|-R0-R1||(R1+R2)---(2)]]>式(2)中，Rz为直流母线正极的等效对地电阻值，Rf为直流母线负极的等效对地电阻值，R0为陪测电阻R的阻值，R1为电阻的R201阻值，R2为电阻的R202阻值，V为直流母线正极与负极之间的电压值，V1为第一稳定电压值，V2为第二稳定电压值，运算符||为等效并联电阻。作为本专利技术的进一步改进，通过电子开关实现所述陪测电阻R与所述第一桥臂电阻及所述第二桥臂电阻的串联导通。作为本专利技术的进一步改进，通过智能电压传感器监测实现所述步骤Sa中所述陪测电阻R的三个测量电压值的测量。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术能够简单、快速的通过测量计算得到等检测电阻两端的稳定电压值，从而快速的得到直流母线的绝缘电阻值。附图说明图1为本专利技术所基于的双不平衡电桥法测量直流母线绝缘电阻的基本电路原理图。图2为考虑直流母线分布对地电容时的等效电路原理图。图3为双不平衡电桥法检测直流母线绝缘电阻的等效电路图。图4为检测电压动态响应波形图。图5为本专利技术的流程示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。本实施例一种直流母线绝缘电阻检测方法，包括快速计算绝缘电阻检测所需电压稳定值的步骤Sa：Sa.1.将陪测电阻R与桥臂电阻串联导通，并以时间间隔T测量陪测电阻R的三个测量电压值；Sa.2.根据式(1)所示公式计算陪测电阻R的稳定电压值，V(∞)=v12-v0v22v1-v0-v2---(1)]]>式(1)中，V(∞)为陪测电阻R的稳定电压值，v0为陪测电阻R的第一个测量电压值，v1为与v0相隔时间为T的陪测电阻R的第二个测量电压值，v2为与v1相隔时间为T的陪测电阻R的第三个测量电压值。采用双不平衡电桥法检测直流母线绝缘电阻时，将断路器K与桥臂电阻串联连接，如图2所示的电路可简化为如图3所示的等效电路，其中，Rzf＝Rz||Rf，为Rz和Rf的等效并联对地绝缘电阻，Czf＝Cz+Cf，为Cz和Cf的等效对地分布电容，R12＝R201||R202，为R201和R202的等效并联电阻，E为与直流母线电压、分布电容初始电压、切换开关的开关状态等有关的等效电压源，R为陪测电阻。由于等效对地分布电容Czf的存在，当断路器K进行开关动作后，陪测电阻R两端的电压呈一阶动态响应特性，其时间常数为如式(3)所示，τ＝Czf(Rzf||(R12+R0)) (3)式(3)中，τ为时间常数，Rzf为Rz和Rf的等效并联对地绝缘电阻，Czf为Cz和Cf的等效对地分布电容，R12为R201和R202的等效并联电阻，R0为陪测电阻的阻值。其典型的波型响应特性如图4所示，当断路器K进行开关动作后，陪测电阻R两端的电压为指数渐近曲线，需要经过足够长的时间才能收敛于稳定值U1或U2。如果过早地采样检测电压，检测得到的电压值并非为最终的稳定值，从而导致依此计算出的直流母线绝缘电阻值存在很大的误差。为
此，现有技术中通常需要设置足够长的等待时间(通常为如式(3)决定的时间常数τ的5倍以上)，使陪测电阻R两端的电压达到稳定状态，以获得足够的检测精度。然而，由式(3)可知，时间常数τ与等效对地分布电容Czf成正比，当等效对地分布电容Czf较大时，时间常数τ也将变得很大，从而导致检测过程中，等待陪测电阻R两端的电压达到稳定状态的时间变得相当长，导致直流母线绝缘电阻的检测速度特别慢，严重影响检测的性能的效率。通过研究发现，陪测电阻R两端的电压呈一阶动态响应特性，根据微分方程式原理，陪测电阻R两端的电压随时间的变化特性遵守如式(4)所示的方程，V(t)=V(∞)+(V(t0)-V(&infi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流母线绝缘电阻检测方法，其特征在于，包括快速计算绝缘电阻检测所需电压稳定值的步骤Sa：Sa.1.将陪测电阻R与桥臂电阻串联导通，并以时间间隔T测量陪测电阻R的三个测量电压值；Sa.2.根据式(1)所示公式计算陪测电阻R的稳定电压值，V(∞)=v12-v0v22v1-v0-v2---(1)]]>式(1)中，V(∞)为陪测电阻R的稳定电压值，v0为陪测电阻R的第一个测量电压值，v1为与v0相隔时间为T的陪测电阻R的第二个测量电压值，v2为与v1相隔时间为T的陪测电阻R的第三个测量电压值。

【技术特征摘要】
1.一种直流母线绝缘电阻检测方法，其特征在于，包括快速计算绝缘电阻检测所需电压稳定值的步骤Sa：Sa.1.将陪测电阻R与桥臂电阻串联导通，并以时间间隔T测量陪测电阻R的三个测量电压值；Sa.2.根据式(1)所示公式计算陪测电阻R的稳定电压值，V(∞)=v12-v0v22v1-v0-v2---(1)]]>式(1)中，V(∞)为陪测电阻R的稳定电压值，v0为陪测电阻R的第一个测量电压值，v1为与v0相隔时间为T的陪测电阻R的第二个测量电压值，v2为与v1相隔时间为T的陪测电阻R的第三个测量电压值。2.根据权利要求1所述的直流母线绝缘电阻检测方法，其特征在于：包括如下步骤：S1.测量直流母线正极与负极之间的电压值V；S2.将陪测电阻R与第一桥臂电阻串联导通，并按照步骤Sa的方法测量计算得到第一稳定电压值V1；S3.将陪测电阻R与第二桥臂电阻串联导通，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艺峰，唐海燕，刘昭翼，朱淇凉，王南，任艺，张蓉，张洪浩，赵香桂，
申请(专利权)人：中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