一种基于正弦波交流注入的绝缘电阻监测方法技术

一种基于正弦波交流注入的绝缘电阻监测方法，是在直流正负极和大地之间注入一个正弦波交流信号，用一个RC隔直电路来采样对地电流，消去了对地电流的直流分量，采样得到的正弦交流信号与注入的正弦交流信号进行对比和计算，即可得到直流对地的绝缘电阻值。相对于传统的方波注入的绝缘监测方法，本方法可以忽略对地电容的影响，不受直流电压大小的影响，不受直流电压变化的影响，监测速度快，监测频率高。本方法可应用于各种直流系统对地在线绝缘电阻监测，以及无直流电压的离线绝缘电阻监测。测。测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于正弦波交流注入的绝缘电阻监测方法


[0001]本申请属于在线绝缘电阻监测领域，具体的，涉及一种基于正弦波交流注入的绝缘电阻监测方法。

技术介绍

[0002]如今的直流绝缘监测方法(如：CN106053946A、CN103983857A、CN106405354A)主要包括非平衡电桥法和小信号方波交流注入法，而这两种方法都具备如下不足：1、当直流系统存在接地电容的情况下，两种方法都需要先给电容充电，充满电之后再进行采样和计算，由于电桥电阻非常大，充电时间会很长，大大延长绝缘监测周期，实时性不佳。2、由于A/D采样分辨率的限制，对于非平衡电桥法，直流电压越小监测精度越差，对于方波交流注入法，直流电压越大监测精度越差。3、当一个监测周期内，接地电容以及直流电压发生变化的情况下，监测精度变差。
[0003]为此，需要一种新型绝缘监测方法来减小直流电压和接地电容对绝缘监测的影响，就可以提高监测精度和监测速度。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是针对现有技术的不足，提出了一种基于正弦波交流注入的绝缘电阻监测方法。
[0005]为实现上述目的，提出了如下技术方案。
[0006]一种基于正弦波交流注入的绝缘电阻监测方法，采用的电路如下：直流系统正负极分别接一个电桥电阻R
a
且与电桥电阻R
a
的端部侧端连接，电桥中点O连接电桥电阻R
a
的中间侧端连接，；
[0007]电桥中点O连接电阻R
e
的第一端连接，电阻R
e
的第二端连接注入电压的负极，注入电压的正极与大地相连；
[0008]隔直电容C
x
的一端与电阻Re的第一端相连；
[0009]隔直电容C
x
的另一端与采样电阻R
ex
的一端相连，采样电阻R
ex
的另一端与电阻的R
e
的第二端相连。
[0010]进一步，R
e
两端电压设为v
es
，接地电流设为i
e
，直流电压设为v
dc
，注入电压的电压值设为v
g
，R
ex
两端电压设为v
ex
；
[0011]实时采样v
ex
，当v
ex
达到最大的时刻，v
ex
的电压采样值为v
ex_max
，当v
ex
达到最大的时刻对应的v
g
的电压采样值为v
g_x
；当v
ex
过零点的时刻，对应的v
g
的的电压采样值为v
g_y
；
[0012]将采样得到的电压值v
ex_max
、v
g_x
、v
g_y
代入到下式，能够得到参数x
zx
和y
zx
[0013][0014]将x
zx
和y
zx
，代入下式，即可得到绝缘电阻值R
fm
：
[0015][0016]上式中相关参数A，B，E，F，R
o
定义如下：
[0017][0018]R
o
是两个电桥电阻R
a
的并联值，即
[0019]R
o
＝R
a
/2
[0020]ω是正弦波交流注入电压的角速度，与注入电压频率f的对应关系如下
[0021]ω＝2πf
[0022]R
e
为电阻R
e
的电阻值，
[0023]R
ex
为采样电阻R
ex
的电阻值。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0025](1)本专利技术的方法适用于光伏发电、电动汽车、直流充电桩、锂电池储能等行业，也可用于无直流电压的离线绝缘电阻监测，来监测被测设备两点之间的绝缘性能。
[0026](2)本专利技术是在直流正负极和大地之间注入一个正弦波交流电压信号来代替传统的注入方波交流电压信号，正弦交流信号可以屏蔽掉接地电容的影响，直接监测接地绝缘电阻，同时，采用RC隔直电路来采样对地电流，这样又屏蔽掉了直流电压的影响。减小了直流电压和接地电容对绝缘监测的影响，就可以大大提高监测精度和监测速度。
[0027](3)本申请的第一个核心专利技术点在于：本申请监测所用的电路设计。
[0028](4)本申请的第二个核心专利技术点在于：本申请提出的监测计算方法：
[0029][0030]上式的求解(推导过程)是本申请的第二个核心专利技术点。
附图说明
[0031]下面结合附图中的实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但并不构成对本专利技术的任何限制。
[0032]图1是本方法的电路原理图。
[0033]图2是图1对应的等效图。
[0034]图3是v
g
、v
ex
的波形示例。
具体实施方式
[0035]本专利技术是在直流正负极和大地之间注入一个正弦波交流电压信号，并采用RC隔直电路来采样对地电流，对采样值进行计算即可得到绝缘电阻值R
fm
。
[0036]实施例一：
[0037]本专利技术的技术方案如图1所示。直流系统正负极分别接一个电桥电阻R
a
，电桥中点
O连接电阻R
e
的一端，R
e
的另一端连接注入电压的负极，注入电压的正极与大地相连，其中R
e
并联一个RC电路，隔直电容C
x
与R
e
的一端相连，C
x
的另一端与采样电阻R
ex
相连，采样电阻R
ex
的另一端与电阻的R
e
另一端相连。这里直流电压设为v
dc
，注入电压的电压值设为v
g
，R
e
两端电压设为v
es
，接地电流设为i
e
，R
ex
两端电压设为v
ex
。其中v
dc
，v
g
，v
ex
都是可采样到的电压值。图1中虚线代表未知量，C
fP
和C
fN
分别代表正极对地电容和负极对地电容，R
fP
和R
fN
分别代表正极对地绝缘电阻和负极对地绝缘电阻，这里C
fP
，C
fN
，R
fP
，R
fN
均是未知量。
[0038]为了方便研究，图1的电路图可以等效为图2，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于正弦波交流注入的绝缘电阻监测方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1：设置测量电路；S2：在测量电路的直流正负极和大地之间注入一个正弦波交流信号，进行采样；S3：基于步骤S2采样得到的结果，求解绝缘电阻值。2.根据权利要求1所述的一种基于正弦波交流注入的绝缘电阻监测方法，其特征在于，测量电路如下：直流系统正负极分别接一个电桥电阻R
a
且与电桥电阻R
a
的端部侧端连接，电桥中点O连接电桥电阻R
a
的中间侧端连接，；电桥中点O连接电阻R
e
的第一端连接，电阻R
e
的第二端连接注入电压的负极，注入电压的正极与大地相连；隔直电容C
x
的一端与电阻Re的第一端相连；隔直电容C
x
的另一端与采样电阻R
ex
的一端相连，采样电阻R
ex
的另一端与电阻的R
e
的第二端相连。3.根据权利要求2所述的一种基于正弦波交流注入的绝缘电阻监测方法，其特征在于，步骤S3具体如下：R
e
两端电压设为v
es
，接地电流设为i
e
，直流电压设为v
dc
，注入电压的电压值设为v
g
，R
ex
两端电压设为v
ex
；实时采样v
ex
：当v
ex
达到最大的时刻，v
ex
的电压采样值为v
ex_max
，当v
ex
达到最大的时刻对应的v
g
的电压采样值为v
g_x
；当v
ex
过零点的时刻，对应的v
g
的的电压采样值为v
g_y
；ω表示正弦波交流注入电压的角速度，通过注入电压频率f求得：ω＝2πfR
e
为电阻R
e
的电阻值；R
ex
为采样电阻R
ex
的电阻值；R
a
为电桥电阻R
a
的电阻值；基于注入电压频率f、R
e
、R
ex
、R
a
、v
ex_max
、v
g_x
、v
g_y
，即可得到绝缘电阻值R
fm
：上式中相...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜吉飞，赵红雁，张栋彬，张宇航，
申请(专利权)人：苏州共元自控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：