IT供电系统中辊道电机绝缘状态的远程实时监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种IT供电系统中辊道电机绝缘状态的远程实时监测系统，包括与IT电网相连的公共整流器，公共整流器上配置多个逆变器，每个逆变器驱动一组辊道电机，辊道电机外壳与IT供电系统中保护接地线相连，还包括在线绝缘监测单元，用以对所有辊道电机的总绝缘电阻值进行集中在线监测；离线绝缘监测单元，当电网断电或机组停机时，用以对辊道电机的绝缘电阻值进行离线监测；在线/离线监测切换单元，用以隔离在线绝缘监测单元的监测回路和离线绝缘监测单元的监测回路；远程监控单元，用以对同一IT供电系统中所有辊道电机的绝缘电阻值进行远程实时监控。本发明专利技术对同一IT供电系统内多组辊道电机运行过程中的绝缘电阻值进行在线监测。

【技术实现步骤摘要】
IT供电系统中辊道电机绝缘状态的远程实时监测系统
本专利技术涉及钢铁轧制的电力、电子设备，更具体地说，涉及一种IT供电系统中辊道电机绝缘状态的远程实时监测系统。
技术介绍
在一条轧制线上，通常把同一工艺范围内速度一致的相邻辊道的多台电机构成一组，由一套调速装置集中驱动；多组辊道电机通常由一台动力变压器集中供电。如图1所示，多组辊道电机由一台公共整流器1集中给所有逆变器2供电，每组辊道含几台或几十台电机3，由一台逆变器2集中驱动。目前，绝大多数工业系统都采用IT供电系统，“I”代表低压配电系统的中性点不接地或通过高阻抗接地，“T”代表电气设备外壳直接接地。IT供电的优点是当系统发生单点接地时，由于没有构成接地回路，可以维持生产不停电运行。通常情况下，电网侧发生接地的可能性相对较小，而现场由于环境恶劣，辊道电机(电缆)发生接地的可能性很大。但无论电网侧还是电机侧发生单点接地，都会造成对应非接地相对地电压由相电压上升为线电压，易造成电网侧其它设备或剩余辊道电机的绝缘劣化，引起火灾或对人身安全造成威胁。如果衍变成两点或多点接地，短路电流会造成逆变器立即跳闸，甚至造成电网供电中断。由于变频器或逆变器输出PWM脉冲电压dv/dt很高，同时谐波电流增加了电机损耗。此外，现场高温、高湿及震动等恶劣环境均严重影响电机绝缘，影响整条机组或供电系统的安全运行，所以迫切需要研究IT供电方式下辊道电机绝缘实时监测方法。目前有以下六种方法：1)利用逆变器或直流调速器所自带的接地检测功能来监测辊道电机的绝缘状态，这种方法不需外加任何设备，但不能监测辊道电机的绝缘电阻值，监测精度不高。此外，当调速装置停机时，该方法也失效，即不能实现实时监测。2)在IT供电电源侧安装三只相对地电压表来实现对该IT供电回路中的工频辊道电机的绝缘监控。如图2所示，在IT供电线路正常运行情况下，三只电压表4的数值基本一致且近似等于电网相电压。如供电线路中某相接地或绝缘下降，其它两相对地电压升高，则其它两相对地电压表4的数值增加，而对应接地相的电压表4的数值降低，甚至降为零。但对于交流变频电机来说，PWM逆变器运行时产生的共模电压会导致三相对地电压同时增高。故这种方法只能判断IT电网下工频辊道电机的绝缘状态，不能对逆变器输出侧辊道电机的绝缘进行监测；当IT供电回路失电时，该方法也失效，即不能实现实时监测。3)如图3所示，把电压互感器二次侧第一组线圈的三相绕组分别接三只电压表5，用来监视三相对地电压；电压互感器二次侧第二组线圈的三相绕组接成开口三角形后与电压保护继电器6连接。正常运行时，IT电网三相电压对称，开口三角形绕组上的三相感应电压之和近似为零；一旦电网侧发生单相接地时，开口三角形绕组上的三相感应电压之和使保护继电器6动作。这种方法与上述方法2)原理相似，只能判断IT电网下工频辊道电机的绝缘状态，不能对逆变器输出侧辊道电机的绝缘进行监测，当IT供电回路失电时，该方法也失效，即不能实现实时监测。4)如专利公开号CN201673216U所揭示的一种成组变频电机在线绝缘监测仪，通过对IT供电侧三相构建一虚拟高阻抗接地点，检测三相对地电压及零序电压，经过采样与滤波处理后，并通过逻辑运算后来判断辊道电机的绝缘状态。这种方法与上述方法2)原理相似，它既可监测电网侧又可监测逆变器输出侧辊道电机的绝缘状态，但它并不能直接监测辊道电机的绝缘电阻值；而且当IT供电回路失电时，该方法也失效，即不能实现实时监测。5)如Bender公司IS0685型绝缘监测仪，可以集中在线监视同一IT供电回路内多组辊道电机的绝缘电阻值，它的监测原理是通过微处理器向IT供电回路与地之间输出自适应“AMP”低频脉冲电压信号，根据监测仪内置标准电阻上的电压降来计算辊道电机的绝缘电阻值，判断所有辊道电机的绝缘状态。当监测到辊道电机对地绝缘电阻低于设定值时，输出报警或故障信号。这种技术适用于对IT供电系统中电网侧及逆变器侧辊道电机的在线绝缘监视，但当驱动辊道电机的逆变器停机或IT供电回路失电时，由于测量回路断开，该方法也失效，即不能实现实时监测。6)如CN201208616Y所揭示的一种金属轧制加工中辊道电机的绝缘超前监控系统，通过霍尔传感器对金属轧制加工中的每台辊道电机的零序电流进行采集，采用先进的计算机对每台电机的零序电流进行处理与分析后来判断辊道电机的绝缘状态，并连接到远程服务器来实现对辊道电机的远程绝缘监控与报警。这种方法的优点是可监视每台辊道电机的绝缘状态，但由于各辊道电机接地回路是相通的，容易出现检测信号之间的相互干扰，出现误报警，且线路复杂、价格昂贵。另外，当辊道电机停止运行或机组停电时，也无法对辊道电机的绝缘状态进行实时监视。在IT供电方式下，以上六种辊道电机绝缘监测技术中，除了方法5)外，其余五种方法并不计算辊道电机的绝缘电阻值，只是通过检测零序电流或零序电压来间接对辊道电机的绝缘进行监视。此外，在电网失电、机组停机或设备检修、改造期间，现有六种技术都不能监测辊道电机的绝缘电阻值，即存在一段监测空白区域。在电网失电、机组停机或设备检修、改造期间，由于现场环境恶劣或受异常外力影响，可能会造成辊道电机或电缆的绝缘受损。在辊道电机开始送电运行时，接地电流可能造成逆变器跳电、破损，电机、电缆着火或上级公共整流器跳电或破损，严重影响现场电气设备的稳定运行。实际上现场这种情况经常发生，故有必要在电网失电、机组停机或设备检修、改造期间，仍然对辊道电机的绝缘进行监测。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种IT供电系统中辊道电机绝缘状态的远程实时监测系统，对同一IT供电系统内多组辊道电机运行过程中的绝缘电阻值进行在线监测，当机组停机或IT供电系统失电时，自动切换到对每组辊道电机进行离线绝缘电阻值的监测，并通过网络通讯实现对辊道电机绝缘电阻值的远程实时监控。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种IT供电系统中辊道电机绝缘状态的远程实时监测系统，包括与IT电网相连的公共整流器，所述公共整流器上配置若干个逆变器，每个所述逆变器分别驱动一组辊道电机，所述辊道电机外壳与所述IT供电系统中工厂保护接地线(PE)相连，还包括：在线绝缘监测单元，设于所述IT电网的供电侧，用以对所有所述辊道电机的总绝缘电阻值进行集中在线监测；离线绝缘监测单元，设于所述的一组辊道电机上，当电网断电或机组停机时，用以对所述辊道电机的绝缘电阻值进行监测；在线/离线监测切换单元，设于所述逆变器盘内或PLC控制盘内，及逆变器输出侧，用以隔离所述在线绝缘监测单元的监测回路和所述离线绝缘监测单元的监测回路；远程监控单元，用以对同一所述IT供电系统中所有所述辊道电机的绝缘电阻值进行远程实时监控。所述在线绝缘监测单元为绝缘监测仪。所述绝缘监测仪上的三个信号测量端子(L1)、(L2)、(L3)分别与所述IT电网的三相交流电(R)、(S)、(T)对应相连。所述绝缘监测仪上的信号测量接地端子(KE)与接地端子(E)短接，并与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IT供电系统中辊道电机绝缘状态的远程实时监测系统，包括：与IT电网相连的公共整流器，所述公共整流器上并联连接若干个逆变器，每个所述逆变器驱动一组辊道电机，所述辊道电机外壳与所述IT供电系统中工厂保护接地线PE相连，其特征在于：还包括：/n在线绝缘监测单元，设于所述IT电网的供电侧，用以对所有所述辊道电机的总绝缘电阻值进行集中在线监测；/n离线绝缘监测单元，设于所述辊道电机上，当电网断电或机组停机时，用以对所述辊道电机的绝缘电阻值进行监测；/n在线/离线监测切换单元，设于所述逆变器盘内，及逆变器输出侧，用以隔离所述在线绝缘监测单元的监测回路和所述离线绝缘监测单元的监测回路；/n远程监控单元，用以对所述I T供电系统中所有所述辊道电机的绝缘电阻值进行远程实时监控。/n

【技术特征摘要】
1.一种IT供电系统中辊道电机绝缘状态的远程实时监测系统，包括：与IT电网相连的公共整流器，所述公共整流器上并联连接若干个逆变器，每个所述逆变器驱动一组辊道电机，所述辊道电机外壳与所述IT供电系统中工厂保护接地线PE相连，其特征在于：还包括：
在线绝缘监测单元，设于所述IT电网的供电侧，用以对所有所述辊道电机的总绝缘电阻值进行集中在线监测；
离线绝缘监测单元，设于所述辊道电机上，当电网断电或机组停机时，用以对所述辊道电机的绝缘电阻值进行监测；
在线/离线监测切换单元，设于所述逆变器盘内，及逆变器输出侧，用以隔离所述在线绝缘监测单元的监测回路和所述离线绝缘监测单元的监测回路；
远程监控单元，用以对所述IT供电系统中所有所述辊道电机的绝缘电阻值进行远程实时监控。


2.如权利要求1所述的IT供电系统中辊道电机绝缘状态的远程实时监测系统，其特征在于：所述在线绝缘监测单元为在线绝缘监测仪，所述在线绝缘监测仪上的三个信号测量端子L1、L2、L3分别与所述IT电网的三相交流电R、S、T对应相连；
所述在线绝缘监测仪上的信号测量接地端子KE与接地端子E短接，并与所述工厂保护接地线PE相连；
所述在线绝缘监测仪经所述IT电网、所述公共整流器、所述逆变器、所述接触器K1与所述辊道电机绕组相通，从而构成所述在线绝缘监测单元的监测回路。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志刚，刘珧，高峰，张林，陈雾，张剑，陶锦，秦立宇，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31