一种高精度支路绝缘检测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于直流绝缘阻抗检测技术领域，具体涉及一种高精度支路绝缘检测系统及方法，本发明专利技术的系统包括分别设置于各个支路上的高精度绝缘阻抗模组、数据采集分机、上位机；高精度绝缘阻抗模组用于采集各自支路的直流剩余电流并进行缓存；数据采集分机用于读取高精度绝缘阻抗模组采集到的剩余电流，并将采集到的剩余电流传输至上位机；上位机用于根据高精度绝缘阻抗模组采集的各自支路的直流剩余电流并计算各个支路的直流绝缘阻抗值，并传回各个支路的高精度绝缘阻抗模组进行显示。本发明专利技术由一个模组完成交流和直流的同步高精度监测，通过双磁环优化、抵消干扰电流，保证信号源干净状态，进行偏置校准、补偿方法，实现

【技术实现步骤摘要】
一种高精度支路绝缘检测系统及方法


[0001]本专利技术属于直流绝缘阻抗检测
，具体涉及一种高精度支路绝缘检测系统及方法。

技术介绍

[0002]在传统的电力系统二次回路中，一般采用200V/110V直流电源系统作为供电回路，为了保证二次回路供电的高可靠性，避免因为单端绝缘下降而导致另外一端接地造成直流母线短路的故障发生；同时也为了避免因为单端绝缘下降和接地后，另外一端对地形成有效的高直流电压而触电，直流电源系统的正负母线对地绝缘监测变得十分重要。
[0003]随着数据中心的爆发式增长和高压直流电源（HVDC）系统在数据中心的广泛应用，从数据中心供电安全和使用维护的安全角度来看，对HVDC电源系统的正负母线绝缘监测也十分必要和重要。
[0004]直流电源系统的绝缘监测包括了直流母线的绝缘监测和各个负载支路监测（图1），一般来说，在实际应用中，母线监测和支路监测会采取不同的监测原理，两者结合，组成整个直流电源系统的绝缘监测。
[0005]母线的绝缘监测基本原理是绝缘检测主机测量母线正负极对地之间的绝缘电阻，而带电体的电阻不宜直接测量，因而母线对地绝缘电阻常用在正负母线之间投切采样电阻，采样不同投切电阻和绝缘电阻形成不同的对地直流电压，通过测量不同状态下的正负母线对地电压，间接计算出母线的对地绝缘电阻。
[0006]当正负母线的对地绝缘电阻值低于设定的告警阀值的时候，绝缘监测装置给出绝缘下降的告警。一般情况下，告警阀值和母线电压相关，比如常见的220V直流电源系统，这个告警值一般设置在25K欧姆左右。然而整个系统承载的设备负载各不相同，而且涉及区域范围较广，当漏电情况出现时，绝缘监测装置只能体现整个母线的漏电状态，有关漏电精度、漏电区域均不够精准；众所周知，直流漏电的安全风险更高，小电流漏电就可造成严重的人生安全事故，因此需要研究一种主要针对微小电流的高精度检测绝缘的方法，实现在特定负载端进行高精度绝缘检测。
[0007]为了准确的判断直流电源系统的绝缘下降的故障点，一般通过对电源系统的支路输出进行漏电流检测，根据漏电流的大小来判断绝缘电阻的对应的大小，给出支路绝缘故障的告警。支路绝缘监测一般有交流小信号和直流小信号检测两种方式。
[0008]交流小信号的检测通过对直流母线和地之间馈入一个低频小信号（10HZ左右），然后通过支路互感器监测这个小信号对地的漏电流，从而计算出绝缘电阻的大小。基本原理如下图３所示。
[0009]交流小信号检测采用交流信号检测，为了避免线缆分布电容，母线连接设备等的对地电容会对测量结果产生很大的误差，要设置一些复杂的补偿电路或者在计算中采用复杂的算法，同时，由于直流母线对地馈入了交流小信号，使得结构复杂，现在已经很少使用。
[0010]目前通用的支路绝缘检测一般采用直流漏电流传感器进行监测，这得益于霍尔传
感器、通用放大器等半导体技术的高速发展。直流漏电流监测基本原理如图４所示，正负极性的电缆同时穿过漏电流传感器，在没有绝缘下降的情况下，正负极电缆通过的直流电流大小相等，方向相反，这样在直流互感器上不会产生感应信号；当有一极发生绝缘下降的时候，通过正负极的电流便不会再相等，这时互感器感应出这个电流差的信号，从而与两个30K电阻，K3,K4控制的校正电阻计算的漏电流相比较，超出告警阀值时给出支路的告警。然而目前还未有一种针对微小电流的直流、交流的监测。

技术实现思路

[0011]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种高精度支路绝缘检测系统及方法，具体技术方案如下：一种高精度支路绝缘检测系统，包括分别设置于各个支路上的高精度绝缘阻抗模组、数据采集分机、上位机；各个所述高精度绝缘阻抗模组分别与数据采集分机连接；所述数据采集分机与上位机连接；所述高精度绝缘阻抗模组用于采集各自支路的直流剩余电流并进行缓存；所述数据采集分机用于读取高精度绝缘阻抗模组采集到的剩余电流，并将采集到的剩余电流传输至上位机；所述上位机用于根据高精度绝缘阻抗模组采集的各自支路的直流剩余电流并计算各个支路的直流绝缘阻抗值，并传回各个支路的高精度绝缘阻抗模组进行显示。
[0012]优选地，所述高精度绝缘阻抗模组包括MCU控制转换模块、显示屏、通信模块、IC运放处理模块、高精度传感器；所述高精度传感器、IC运放处理模块、MCU控制转换模块、通信模块依次连接；所述显示屏与MCU控制转换模块连接；所述高精度传感器用于采集对应支路的直流剩余电流信号，并将采集的信号传输至IC运放处理模块进行信号处理，并将处理后的信号传输至MCU控制转换模块；所述MCU控制转换模块用于对处理后的信号进行计算，并将计算结果通过通信模块传输至数据采集分机；所述显示屏用于显示上位机传回的直流绝缘阻抗值。
[0013]优选地，所述IC运放处理模块包括运算放大单元、AD转换单元、方波振荡器、双向受控电流源；所述运算放大单元、方波振荡器、双向受控电流源分别与高精度传感器连接；所述AD转换单元分别与运算放大单元、MCU控制转换模块连接；所述方波振荡器用于产生方波振荡信号，并将产生的方波振荡信号输入至高精度传感器；所述双向受控电流源用于输出补偿电流并将产生的补偿电流至高精度传感器；所述运算放大单元用于对高精度传感器采集的信号进行运算放大后，并将放大后的信号传输至AD转换单元；所述AD转换单元用于对高精度传感器采集的信号进行AD转换，并将转换后数字的信号输入MCU控制转换模块。
[0014]优选地，所述高精度传感器包括磁芯I、磁芯II；所述磁芯I上绕制有自激振荡线圈T1和补偿线圈T4，所述磁芯II上绕制有补偿抵消线圈T5和振荡抵消线圈T3；所述自激振荡线圈T1与方波振荡器连接；所述补偿线圈T4与双向受控电流源连接；所述振荡抵消线圈T3绕线方向与自激振荡线圈T1的绕线方向反向，并且与方波振荡器连接，用于抵消自激振荡线圈T1产生的寄生纹波；所述补偿抵消线圈T5的绕线方向与补偿线圈T4反向，用于抵消补偿线圈T4所产生的直流纹波。
[0015]优选地，所述磁芯II上还绕制有交流高频滤出监测线圈T2；所述交流高频滤出监
测线圈T2用于采集自激振荡线圈T1所采集的支路上的高频交流信号并将采集的信号传输至IC运放处理模块进行处理以及预警。
[0016]优选地，还包括加热模块；所述加热电路包括温度采集NTC、加热驱动电路、加热丝；所述温度采集NTC、加热驱动电路分别与MCU控制转换模块连接；所述加热丝与加热驱动电路连接；所述温度采集NTC和加热丝固定在磁芯I上；所述温度采集NTC用于采集磁芯I的温度，并将采集的数据传输至MCU控制转换模块；所述加热驱动电路用于在MCU控制转换模块的控制下产生加热驱动信号对加热丝进行加热。
[0017]一种高精度支路绝缘检测方法，应用于所述的一种高精度支路绝缘检测系统，包括以下步骤：步骤S1，采集高精度传感器的磁芯I的温度，MCU控制转换模块根据采集的温度判断是否低于预设值，若是低于预设值则控制加热电路对磁芯I和磁芯II分别加热；步骤S2，MCU控制转换模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度支路绝缘检测系统，其特征在于，包括分别设置于各个支路上的高精度绝缘阻抗模组、数据采集分机、上位机；各个所述高精度绝缘阻抗模组分别与数据采集分机连接；所述数据采集分机与上位机连接；所述高精度绝缘阻抗模组用于采集各自支路的直流剩余电流并进行缓存；所述数据采集分机用于读取高精度绝缘阻抗模组采集到的剩余电流，并将采集到的剩余电流传输至上位机；所述上位机用于根据高精度绝缘阻抗模组采集的各自支路的直流剩余电流并计算各个支路的直流绝缘阻抗值，并传回各个支路的高精度绝缘阻抗模组进行显示。2.根据权利要求1所述的一种高精度支路绝缘检测系统，其特征在于，所述高精度绝缘阻抗模组包括MCU控制转换模块、显示屏、通信模块、IC运放处理模块、高精度传感器；所述高精度传感器、IC运放处理模块、MCU控制转换模块、通信模块依次连接；所述显示屏与MCU控制转换模块连接；所述高精度传感器用于采集对应支路的直流剩余电流信号，并将采集的信号传输至IC运放处理模块进行信号处理，并将处理后的信号传输至MCU控制转换模块；所述MCU控制转换模块用于对处理后的信号进行计算，并将计算结果通过通信模块传输至数据采集分机；所述显示屏用于显示上位机传回的直流绝缘阻抗值。3.根据权利要求2所述的一种高精度支路绝缘检测系统，其特征在于，所述IC运放处理模块包括运算放大单元、AD转换单元、方波振荡器、双向受控电流源；所述运算放大单元、方波振荡器、双向受控电流源分别与高精度传感器连接；所述AD转换单元分别与运算放大单元、MCU控制转换模块连接；所述方波振荡器用于产生方波振荡信号，并将产生的方波振荡信号输入至高精度传感器；所述双向受控电流源用于输出补偿电流并将产生的补偿电流至高精度传感器；所述运算放大单元用于对高精度传感器采集的信号进行运算放大后，并将放大后的信号传输至AD转换单元；所述AD转换单元用于对高精度传感器采集的信号进行AD转换，并将转换后数字的信号输入MCU控制转换模块。4.根据权利要求3所述的一种高精度支路绝缘检测系统，其特征在于，所述高精度传感器包括磁芯I、磁芯II；所述磁芯I上绕制有自激振荡线圈T1和补偿线圈T4，所述磁芯II上绕制有补偿抵消线圈T5和振荡抵消线圈T3；所述自激振荡线圈T1与方波振荡器连接；所述补偿线圈T4与双向受控电流源连接；所述振荡抵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓明，周柯，林翔宇，彭博雅，宋益，李明珀，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：