一种基于计量芯片的高精度绝缘监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于计量芯片的高精度绝缘监测系统包括：主路绝缘监测、支路绝缘监测、MCU主控单片机；所述MCU主控单片机接通指示灯模块。本申请主路绝缘监测是通过非平衡桥投切的方式，通过采样电路进计量芯片得到对应不同投切电阻下的电压ADC值，通过校准之后，得到对应的电压值，然后通过隔离芯片，将数据传递给MCU主控单片机，MCU主控单片机根据对应的电压值，计算得到对应的正对地，负对地的绝缘电阻，发送对应的信号给指示灯进行报警指示；分路绝缘监测则通过漏电流传感器在投切时产生的电流值通过RS485与通讯电路模块进行数据交互，通讯电路与MCU主控单片机采用UART接口进行数据交互，最后MCU主控单片机经过相关的计算得到每一支路的绝缘电阻值。计算得到每一支路的绝缘电阻值。计算得到每一支路的绝缘电阻值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于计量芯片的高精度绝缘监测系统及监测方法


[0001]本专利技术涉绝缘监测领域，具体是一种基于计量芯片的高精度绝缘监测系统及监测方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着数据中心建设的爆炸式增长，一些新型数据中心采用HVDC直流电源系统来作为服务器的供电系统。
[0003]HVDC直流电源由于具有高效率、高安全性、可在线扩展和并联方便等优点,因而在IDC数据中心中具有大规模推广的价值。
[0004]但是对于一些有直流母线并联的情况下，如两套直流电源并联运行，不宜采用多绝缘主机或者交流小信号的支路检测方式，因为母线并联时可能因为母线监测的相互干扰，小信号的相互干扰而无法正常监测绝缘情况，甚至频频发生误告警。因此一般采用主路绝缘和支路绝缘分开监测的方式。
[0005]传统的直流绝缘监测方案，一种是主绝缘通过不平衡投切方式，通过高线性模拟光电耦合器采集投切之后的电压值，得到正负母排对地之间的绝缘电阻；
[0006]如CN103472309B，该方案中采用高线性模拟光电耦合器去采集电压，得到的电压值误差较大，此电压值如果误差较大，会严重影响绝缘电阻的计算，导致绝缘监测误差偏大，另外光耦前后的线性调节相对比较麻烦。
[0007]另外一种直流绝缘监测方案是，支路绝缘通过常规的漏电流传感器进行采集，然后通过采集到的值进行支路绝缘计算。
[0008]如CN113589040A，此方案在市场应用相对成熟，对于现场干扰较小的场景下，数据稳定性较好，但是随着应用场景或者布线长度增加，该方案的漏电流采集值稳定性就会越来越差。因而支路绝缘测量值就会有偏差。该方案就不能满足要求。

技术实现思路

[0009]专利技术目的：提供一种基于计量芯片的高精度绝缘监测系统及监测方法，以解决现有技术存在的上述问题。
[0010]技术方案：一种基于计量芯片的高精度绝缘监测系统，包括：
[0011]主路绝缘监测、支路绝缘监测，以及与主路绝缘监测、支路绝缘监测连通的MCU主控单片机；所述MCU主控单片机接通指示灯模块。
[0012]所述主路绝缘监测包括：
[0013]非平衡桥投切采样电路，用于得到计量芯片对应不同投切电阻下的电压ADC值；
[0014]计量芯片，与非平衡桥投切采样电路连通；
[0015]隔离芯片，与计量芯片、MCU主控单片机连通，在二者之间起电气隔离作用，保证产品的安全性；
[0016]所述支路绝缘监测包括多组相互独立的监测通路，每组监测通路包括：
[0017]漏电流传感器，以及与所述漏电传感器连接的485通讯电路。
[0018]通过设计主路绝缘监测和支路绝缘监测两部分；
[0019]主路绝缘监测是通过非平衡桥投切的方式，通过采样电路进计量芯片得到对应不同投切电阻下的电压ADC值，通过校准之后，得到对应的电压值，然后通过隔离芯片，将数据传递给MCU主控单片机，MCU主控单片机根据对应的电压值，通过计算得到对应的正对地，负对地的绝缘电阻，同时发送对应的信号给指示灯进行报警指示；
[0020]分路绝缘监测则通过漏电流传感器在投切时产生的电流值通过RS485与通讯电路模块进行数据交互，通讯电路与MCU主控单片机之间采用UART接口进行数据交互，最后MCU主控单片机经过相关的计算得到每一支路的绝缘电阻值。
[0021]每一个漏电流传感器和通讯模块之间都是相对独立的，且有5个相同的通讯回路，另外每一条通讯模块线路可同时扩展30个漏电流传感器，总共可扩展144个，相当于能监测144条支路绝缘电阻情况。
[0022]在进一步实施例中，所述非平衡桥投切采样电路包括：
[0023]绝缘电阻，包括正对地的电阻RP及负对地的电阻RN；
[0024]投切电阻，包括正对地的电阻R1、R2，负对地的电阻R3、R4；
[0025]等效采样电阻，包括电阻R5、电阻R6；
[0026]固态继电器，包括K1、K2、K3、K4。
[0027]一种基于计量芯片的高精度绝缘监测方法，包括：
[0028]主路绝缘监测法及支路绝缘监测法。
[0029]在进一步实施例中，所述主路绝缘监测法包括：
[0030]步骤1、采用平衡投切方式闭合固态继电器K1、K4，通过分压采样得到正对地，负对地的电压，记为U1
+
，U1
‑
；
[0031]步骤2、进行非平衡投切，闭合固态继电器K1、K3、K4,通过分压采样得到正对地，负对地的电压，记为U2
+
，U2
+
；
[0032]步骤3、进行非平衡投切，闭合固态继电器K1、K2、K4,通过分压采样得到正对地，负对地的电压，记为U3
+
，U3
+
；
[0033]在进一步实施例中，
[0034]通过步骤1得知，
[0035]通过步骤2得知：
[0036]通过步骤3得知：
[0037]上式中，R1、R2、R3、R4，表示正对地的投切电阻R1、R2及负对地的投切电阻R3、R4的电阻值；RN、RP表示正对地的绝缘电阻RP及负对地的绝缘电阻RN的电阻值。
[0038]令R1＝R2＝R3＝R4，联立(1)、(2)、(3)方程，计算出正负母线对大地的绝缘电阻值。
[0039]在进一步实施例中，所述支路绝缘监测法包括：
[0040]步骤1、漏电流互感器根据非平衡桥投切后得到对应的漏电流值，通过RS485与MCU主控单片机上的通讯电路进行数据交互；
[0041]步骤2、结合非平衡桥投切采集到的电压值，计算得到各对应的支路绝缘电阻，通过RS485这种组网连接；
[0042]步骤3、根据漏电流传感器对应的地址，快速定位绝缘故障点。
[0043]非平衡桥投切采样电路包括K1，K2为固态继电器，可以保证投切寿命，RA1
‑
RA4为分压电阻，R62为采样电阻，正对地的电压可以通过分压采样进入计量芯片，得到对应的电压值，此处也只列出了一路正对地的，负对地的同理。
[0044]计量芯片的ADC采样精度高，并且能同时采集2路电压，在保证采样精度的同时，其作用相当于一个模数转换芯片，该计量芯片能通过UART与MCU进行数据交互。
[0045]相较于传统的高线性模拟光电耦合器与MCU相连，通过运算后得到对应的电压数值，此方案的极大的提高了电压的精度，同时也无需进行复杂的线性拟合。
[0046]多路漏电流互感器与主MCU组网方案包括：
[0047]漏电流互感器根据非平衡桥投切后得到对应的漏电流值，通过RS485与主MCU上的通讯电路进行数据交互，并结合非平衡桥投切采集到的电压值这些，计算得到各对应的支路绝缘电阻，通过RS485这种组网连接，可以有效的提高线路抗干扰性，同时根据智能漏电流传感器对应的地址，快速定位绝缘故障点，避免人工查线带来的安全隐患及费时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于计量芯片的高精度绝缘监测系统，包括：主路绝缘监测、支路绝缘监测，以及与主路绝缘监测、支路绝缘监测连通的MCU主控单片机；其特征在于，所述主路绝缘监测包括：非平衡桥投切采样电路，用于得到计量芯片对应不同投切电阻下的电压ADC值；计量芯片，与非平衡桥投切采样电路连通；隔离芯片，与计量芯片、MCU主控单片机连通，在二者之间起电气隔离作用，保证产品的安全性；所述支路绝缘监测包括多组相互独立的监测通路，每组监测通路包括：漏电流传感器，以及与所述漏电传感器连接的485通讯电路。2.根据权利要求1所述的一种基于计量芯片的高精度绝缘监测系统，其特征是：所述非平衡桥投切采样电路包括：绝缘电阻，包括正对地的电阻RP及负对地的电阻RN；投切电阻，包括正对地的电阻R1、R2，负对地的电阻R3、R4；等效采样电阻，包括电阻R5、电阻R6；固态继电器，包括K1、K2、K3、K4。3.一种基于计量芯片的高精度绝缘监测方法，其特征是，包括：主路绝缘监测法及支路绝缘监测法。4.根据权利要求3所述的一种基于计量芯片的高精度绝缘监测方法，其特征是：所述主路绝缘监测法包括：步骤1、采用平衡投切方式闭合固态继电器K1、K4，通过分压采样得到正对...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛晓明，蔡华阳，张明，张松辉，刘静，周明睿，徐超，黄一鸣，仲婷，陈志豪，张聪聪，
申请(专利权)人：安科瑞电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：