一种具有电压补偿的新型绝缘监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及直流系统保护技术领域，具体涉及一种具有电压补偿的新型绝缘监测装置，包括取样隔离单元、放大滤波单元、AD采样单元、主处理器MCU单元、显示单元、告警输出单元、存储单元、绝缘电阻检测单元、电压偏差补偿桥单元；本实用新型专利技术适用于变电站或电厂里220V/110V/48V等不同电压等级的直流电源系统，可以检测0‑300V的母线对地电压范围，同时根据正负母线对地电压的比值大小和系统绝缘状态，自动进行电压偏差补偿，使正负母线对地电压的比值在0.95‑1.05之间，防止由于系统发生接地故障、绝缘降低引起直流电源系统中正负极对地电压偏移后，而引发保护装置动作，降低直流电源系统因电压偏差导致保护误动的风险，有利于提升变电站或电厂的直流电源系统运行管理水平。

A new type of insulation monitoring device with voltage compensation

The utility model relates to the technical field of DC system protection, in particular to a new type of insulation monitoring device with voltage compensation, including sampling isolation unit, amplifying filter unit, AD sampling unit, main processor MCU unit, display unit, alarm output unit, storage single element, insulation resistance detection unit, voltage deviation. The utility model is suitable for the DC power supply system of different voltage levels such as 220V/110V/48V in a substation or power plant. It can detect the voltage range of the bus to the bus of 0 300V. At the same time, according to the ratio of the voltage of the positive and negative buses to the ground voltage and the insulation state of the system, the voltage deviation compensation is automatically entered into the positive and negative busbar pairs. The ratio of ground voltage is between 0.95 and 1.05, which prevents the grounding fault of the system and the decrease of insulation caused by the positive and negative voltage offset in the DC power supply system, which causes the action of the protection device, and reduces the risk of the protection misoperation caused by the voltage deviation of the DC power supply system, and is beneficial to the improvement of the DC power supply in the substation or the power plant. System operation management level.

【技术实现步骤摘要】
一种具有电压补偿的新型绝缘监测装置
本技术涉及直流系统保护
，具体涉及一种具有电压补偿的新型绝缘监测装置。
技术介绍
直流电源系统是应用于水力、火力发电厂，各类变电站，直流系统主要由蓄电池组、充电装置、直流馈线屏、直流配电柜、直流电源监测装置、直流分支馈线等部分组成，直流电源系统是给保护提供动力电源的系统，它的稳定性、可靠性直接影响工作状况。影响直流电源系统稳定性、可靠性的因素中接地故障是主要故障之一。当直流系统发生接地故障、绝缘降低引起直流电源系统中正负极对地电压偏移后，可能会导致正负极压差值超过保护装置中继电器的启动电压值，进而引发保护装置的动作，从而产生严重的系统故障。而目前已存在的绝大多数的直流系统绝缘监测装置是没有具备电压偏差补偿功能的。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种具有电压补偿的新型绝缘监测装置，具体技术方案如下：一种具有电压补偿的新型绝缘监测装置包括取样隔离单元、放大滤波单元、AD采样单元、主处理器MCU单元、显示单元、告警输出单元、存储单元、绝缘电阻检测单元、电压偏差补偿桥单元；所述取样隔离单元与放大滤波单元连接；所述放大滤波单元与AD采样单元连接；所述AD采样单元与主处理器MCU单元连接；所述显示单元、告警输出单元、存储单元、绝缘电阻检测单元、电压偏差补偿桥单元分别与主处理器MCU单元连接；所述取样隔离单元包括分压取样模块、隔离模块；所述分压取样模块采用电阻R1、电阻R2分压，采用电阻R3取样；所述隔离模块包括光电隔离单元；所述光电隔离单元通过隔离线性光耦实现；直流系统母线正负极对地电压信号经过电阻R1、电阻R2分压和电阻R3取样后输入至隔离线性光耦进行光电隔离，直流系统母线正负极对地电压信号经过分压取样和隔离后依次输入至放大滤波单元、AD采样单元处理后输入至主处理器MCU单元进行计算处理，再输入至显示单元、存储单元，当主处理器MCU单元判断直流系统母线正负极对地电压的比值超出保护误动风险因数时，主处理器MCU单元会启动告警输出单元和绝缘电阻检测单元，绝缘电阻检测单元检测直流系统母线正负极对地绝缘电阻的大小，并通过电压偏差补偿桥单元将直流系统正负母线对地电压维持平衡状态。进一步，所述隔离线性光耦的放大倍数为8倍。进一步，所述放大滤波单元包括放大电路、滤波电路；所述放大电路包括放大倍数为1.5倍的一级低通放大器，所述滤波电路为低通滤波电路。进一步，所述AD采样单元采用的是12位AD芯片采样，基准电压为2.5V。进一步，所述显示单元包括LCD显示屏。进一步，所述告警输出单元包括语音告警、指示灯告警。进一步，所述电压偏差补偿桥单元包括可调电阻，电压偏差补偿桥单元在直流系统母线的正负极投入可调电阻，通过调整可调电阻的阻值将直流系统正负母线对地电压维持平衡状态。本技术的有益效果为：本技术适用于变电站或电厂里220V/110V/48V等不同电压等级的直流电源系统，实时监测直流系统正负母线对地电压，可以检测0-300V的母线对地电压范围，同时根据正负母线对地电压的比值大小和系统绝缘状态，自动进行电压偏差补偿，使正负母线对地电压的比值在0.95-1.05之间，即尽可能的接近于1。这样就可以防止由于系统发生接地故障、绝缘降低引起直流电源系统中正负极对地电压偏移后，而引发保护装置动作，从而可以降低直流电源系统因电压偏差导致保护误动的风险，有利于提升变电站或电厂的直流电源系统运行管理水平，提高变电站或电厂设备运行可靠性，防止误动，减少重特大事故发生，使投入资金创造更高的经济效益与社会效益。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的取样隔离单元的具体原理图；图3为本技术的绝缘电阻检测单元的原理示意图；图4为本技术的电压偏差补偿桥单元的原理示意图。具体实施方式为了更好的理解本技术，下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明：如图1所示，一种具有电压补偿的新型绝缘监测装置包括取样隔离单元、放大滤波单元、AD采样单元、主处理器MCU单元、显示单元、告警输出单元、存储单元、绝缘电阻检测单元、电压偏差补偿桥单元；取样隔离单元与放大滤波单元连接；放大滤波单元与AD采样单元连接；AD采样单元与主处理器MCU单元连接；显示单元、告警输出单元、存储单元、绝缘电阻检测单元、电压偏差补偿桥单元分别与主处理器MCU单元连接。如图2所示，取样隔离单元包括分压取样模块、隔离模块；分压取样模块采用电阻R1、电阻R2分压，采用电阻R3取样；隔离模块包括光电隔离单元；所述光电隔离单元通过隔离线性光耦实现；直流系统母线正负极对地电压信号经过电阻R1、电阻R2分压和电阻R3取样后输入至隔离线性光耦进行光电隔离，直流系统母线正负极对地电压信号经过分压取样和隔离后依次输入至放大滤波单元、AD采样单元处理后输入至主处理器MCU单元进行计算处理，再输入至显示单元、存储单元，当主处理器MCU单元判断直流系统母线正负极对地电压的比值超出保护误动风险因数时，主处理器MCU单元会启动告警输出单元和绝缘电阻检测单元，绝缘电阻检测单元检测直流系统母线正负极对地绝缘电阻的大小，并通过电压偏差补偿桥单元将直流系统正负母线对地电压维持平衡状态。其中，隔离线性光耦的放大倍数为8倍。放大滤波单元包括放大电路、滤波电路；放大电路包括放大倍数为1.5倍的一级低通放大器，滤波电路为低通滤波电路。AD采样单元采用的是12位AD芯片采样，型号为TLC2543，基准电压为2.5V。因此12位的AD转换芯片的分辨率为0.6mV。通过对分压电阻及放大电路选择合理的参数，电阻R1、R2参数分别为1000k/1W、680/0.5W，由于隔离线性光耦为8倍放大关系，放大电路的放大倍数为1.5倍，所以保证了300V的母线对地电压经过电路处理后在AD采样单元处信号的有效峰峰值不大于2.5V，计算公式：300V*0.68/（1000+0.68）*8*1.5=2.446V<2.5V，那么按照理想比例的情况下有效值为0.1V的交流信号在AD采样处的信号有效值为0.815mV，计算公式：1000*0.1V*2.446V/300V=0.815mV，因此0V-300V的直流电压信号，对于分辨率为0.6mV的AD采样芯片来说是完全可以捕捉到的。显示单元包括LCD显示屏。告警输出单元包括语音告警、指示灯告警。如图3所示，绝缘电阻检测单元包括2个平衡桥电阻R4、2个切换桥电阻R5、继电器K1、继电器K2、直流系统母线正极对地绝缘电阻R6、直流系统母线负极对地绝缘电阻R7；其中平衡桥电阻R4、切换桥电阻R5为已知值，直流系统母线正极对地绝缘电阻R6、直流系统母线负极对地绝缘电阻R7为未知值。绝缘电阻检测单元的工作原理如下：1、主处理器MCU单元控制继电器K1、继电器K2同时闭合，可以分别计算出直流系统正负母线对地电压的大小分别为V1、V2，则：V1/V2=(R4//R5//R6)/(R4//R5//R7)；2、主处理器MCU单元控制继电器K1闭合，继电器K2断开，可以分别计算出直流系统正负母线对地电压的大小分别为V3、V4，则：V3/V4=(R4//R5//R6)/(R4//R7)；3、主处理器MCU单元控制继电器K1断开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有电压补偿的新型绝缘监测装置，其特征在于：包括取样隔离单元、放大滤波单元、AD采样单元、主处理器MCU单元、显示单元、告警输出单元、存储单元、绝缘电阻检测单元、电压偏差补偿桥单元；所述取样隔离单元与放大滤波单元连接；所述放大滤波单元与AD采样单元连接；所述AD采样单元与主处理器MCU单元连接；所述显示单元、告警输出单元、存储单元、绝缘电阻检测单元、电压偏差补偿桥单元分别与主处理器MCU单元连接；所述取样隔离单元包括分压取样模块、隔离模块；所述分压取样模块采用电阻R1、电阻R2分压，采用电阻R3取样；所述隔离模块包括光电隔离单元；所述光电隔离单元通过隔离线性光耦实现；直流系统母线正负极对地电压信号经过电阻R1、电阻R2分压和电阻R3取样后输入至隔离线性光耦进行光电隔离，直流系统母线正负极对地电压信号经过分压取样和隔离后依次输入至放大滤波单元、AD采样单元处理后输入至主处理器MCU单元进行计算处理，再输入至显示单元、存储单元，当主处理器MCU单元判断直流系统母线正负极对地电压的比值超出保护误动风险因数时，主处理器MCU单元会启动告警输出单元和绝缘电阻检测单元，绝缘电阻检测单元检测直流系统母线正负极对地绝缘电阻的大小，并通过电压偏差补偿桥单元将直流系统正负母线对地电压维持平衡状态。...

【技术特征摘要】
1.一种具有电压补偿的新型绝缘监测装置，其特征在于：包括取样隔离单元、放大滤波单元、AD采样单元、主处理器MCU单元、显示单元、告警输出单元、存储单元、绝缘电阻检测单元、电压偏差补偿桥单元；所述取样隔离单元与放大滤波单元连接；所述放大滤波单元与AD采样单元连接；所述AD采样单元与主处理器MCU单元连接；所述显示单元、告警输出单元、存储单元、绝缘电阻检测单元、电压偏差补偿桥单元分别与主处理器MCU单元连接；所述取样隔离单元包括分压取样模块、隔离模块；所述分压取样模块采用电阻R1、电阻R2分压，采用电阻R3取样；所述隔离模块包括光电隔离单元；所述光电隔离单元通过隔离线性光耦实现；直流系统母线正负极对地电压信号经过电阻R1、电阻R2分压和电阻R3取样后输入至隔离线性光耦进行光电隔离，直流系统母线正负极对地电压信号经过分压取样和隔离后依次输入至放大滤波单元、AD采样单元处理后输入至主处理器MCU单元进行计算处理，再输入至显示单元、存储单元，当主处理器MCU单元判断直流系统母线正负极对地电压的比值超出保护误动风险因数时，主处理器MCU单元会启动告警输出单元和绝缘电阻检测单元，绝缘电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦俊年，李振东，彭海洋，容艺洋，罗崇毅，阳建林，郭霁月，黄佩嘉，贾晨，叶剑华，吕晓，庞辉鉴，林春梅，盘钰，徐玉凤，陈华寿，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司北海供电局，广州市仟顺电子设备有限公司，
类型：新型
国别省市：广西,45