基于24V电源系统的直流绝缘监测模块及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于24V电源系统的直流绝缘监测模块及其实现方法，主要解决了现有技术中存在的监测模块无法对辅助电源的接地检测实现准确监测，不利于电力系统正常运行的问题。该基于24V电源系统的直流绝缘监测模块，包括负载M，还包括微处理器和与微处理器相连的用于对母线进行绝缘监测的不平衡电桥检测电路，以及与微处理器相连且设置于负载M两端的控制回路。通过上述方案，本发明专利技术达到了对辅助电源的接地检测进行准确监测的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种绝缘监测模块，具体地说，是涉及一种基于24V电源系统的直流绝缘监测模块及其实现方法。
技术介绍
目前，发电厂和变电站的直流系统中分24V、48V、110V、220V等电压等级，其中，24V直流电源通常作为辅助电源被各设备广泛使用，现有技术中的监测模块往往采用不接地(单端接地)的方式，当出现一端接地时无法监测接地故障，若另一端再次出现接地点，会引起电源烧坏或发出误报警，导致继电器误动作，十分不利于电力系统的正常运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于24V电源系统的直流绝缘监测模块及其实现方法，主要解决现有技术中存在的监测模块无法对辅助电源的接地检测实现准确监测，不利于电力系统正常运行的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下 基于24V电源系统的直流绝缘监测模块，包括负载M，还包括微处理器和与微处理器相连的用于对母线进行绝缘监测的不平衡电桥检测电路，以及与微处理器相连且设置于负载M两端的控制回路。具体地说，所述不平衡电桥检测电路包括均连接于微处理器与地之间的电路U1、电路U2、电阻R1、电阻Rz、电阻R2、电阻Rf，所述电路Ul由相互串联的电阻Ra、开关SI构成，电路U2由相互串联的电阻Rb、开关S2构成，其中，电阻Rl与电阻R2的阻值相同，电阻Ra与电阻Rb的阻值相同。进一步地，所述控制回路包括连接于负载M与地之间的接触器K，一端与微处理器相连、另一端通过接触器K与地相连的开关S3，均连接于微处理器与地之间的电阻R3、电阻R4，其中，电阻R3与电阻R4的阻值相同。考虑到实际需求，所述微处理器还连接有显示屏和操作单元。作为优选，所述显示屏为液晶触摸显示屏，所述操作单元为键盘。基于上述硬件设备，本专利技术还提供了一种基于24V电源系统的直流绝缘监测模块的实现方法，包括以下步骤 (I)将不平衡电桥检测电路与母线相连，并将控制回路与负载M相连； (2 )设定母线对地电压的变化上限值，微处理器对母线的对地电压进行实时监测，在监测到母线对地电压发生变化超过已设定的变化上限值时控制不平衡电桥检测电路中的开关Kl和开关K2进行切换。本专利技术中，所述不平衡电桥检测电路包括均连接于微处理器与地之间的电路U1、电路U2、电阻R1、电阻Rz、电阻R2、电阻Rf，所述电路Ul由相互串联的电阻Ra、开关SI构成，电路U2由相互串联的电阻Rb、开关S2构成，其中，电阻Rl与电阻R2的阻值相同，电阻Ra与电阻Rb的阻值相同，所述电阻Rz和电阻Rf的阻值由以下方式得出 将开关SI和开关S2均断开，设此时电阻Rz两端的电压为Uz,电阻Rf两端的电压为Uf，根据欧姆定律得出方程式一 Uz (Rl+Rz) /RlRz=Uf (Rl+Rf )/RlRf，并测量出此时的电压Uz和电压Uf ; 将开关SI闭合，并将开关S2断开，设此时电阻Rz两端的电压为Uzl，电阻Rf两端的电压为Ufl，根据欧姆定律得出方程式二 Uzl (RlRz+RaRz+RIRa)/RlRaRz=Ufl (Rl+Rf )/RlRf，并测量出此时的电压 Uzl 和电压Ufl ； 将开关SI断开，并将开关S2闭合，设此时电阻Rz两端的电压为Uz2，电阻Rf两端的电压为Uf2，根据欧姆定律得出方程式三 Uz2 (R2+Rz)/R2Rz=Uf2 (R2Rf+RaRf+R2Ra)/R2RaRf，并测量出此时的电压 Uz2 和电压Uf2 ； 其中，电压Uz、电压Uf、电压Uz1、电压Ufl、电压Uz2、电压Uf2均为测量得出的已知值，电阻R1、电阻R2、电阻Ra均为已知的固定值，联立上述方程式便可得出电阻Rz和电阻Rf的值。更进一步地，所述控制回路中，负载M为跳闸出口中间继电器，相应地，所述控制回路为跳闸出口中间继电器线圈控制回路。本专利技术中，所述电阻R3和电阻R4的阻值相等且大于跳闸出口中间继电器阻值R的1. 33倍；所述跳闸出口中间继电器的动作功率大于/等于5W。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果 (I)通过使用本专利技术能够对24V电源系统实现较为准确的绝缘监测，且所使用的元器件较少，因而模块体积小巧，便于安装，成本低廉。(2)本专利技术通过对不平衡电桥检测电路进行巧妙设计，有效实现了对接地检测的准确监测，为了确保监测的正常进行，还在负载两端设置了控制回路，不平衡电桥检测电路和控制回路相互配合，稳定有效地确保了监测工作的正常进行，符合技术需求。(3)本专利技术中还设置了显示屏和操作单元，操作人员能够便利地实现实时对现场状况进行监测和操作，设计十分人性化。(4)由于本专利技术主要适用于24V电源，电压等级较低，因此对检测精度有更高的要求，对电阻的选择更加严格，本专利技术根据实际情况，计算得出了最优的电阻Rz、电阻Rf、电阻R3、电阻R4的阻值范围，从而有效提高了检测精度，与现有技术相比，采用最为简单的方式实现了绝缘监测，具有突出的实质性特点和显著进步，适合大规模推广应用。附图说明图1为本专利技术中不平衡电桥检测电路的电路原理图。图2为本专利技术中控制回路的电路原理图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例为了解决现有技术中存在的监测模块无法对辅助电源的接地检测实现准确监测，不利于电力系统正常运行的问题，本专利技术公开了一种适用于发电厂、变电站等24V直流电源的绝缘监测模块，包括微处理器和与微处理器相连的用于对母线进行绝缘监测的不平衡电桥检测电路，以及与微处理器相连且设置于负载M两端的控制回路。本绝缘监测模块采用母线电桥检测原理，通过采用可靠阻值与功率的桥臂电阻，有效减小了因电桥投入对直流母线正负极对地电压所造成的波动，同时提高了检测精度。如图1所示，不平衡电桥检测电路包括均连接于微处理器与地之间的电路U1、电路U2、电阻R1、电阻Rz、电阻R2、电阻Rf，所述电路Ul由相互串联的电阻Ra、开关SI构成，电路U2由相互串联的电阻Rb、开关S2构成；所述不平衡电桥检测电路中电阻Rl与电阻R2的阻值相同，电阻Ra与电阻Rb的阻值相同。其中，微处理器通过控制电桥开关SI和开关S2轮流导通，分别测得两组直流母线正负极对地的电压值，之后便可计算出直流母线正负极对地的绝缘电阻值Rz、Rf。电阻Rz和电阻Rf的阻值的具体计算方式如下 将开关SI和开关S2均断开，设此时电阻Rz两端的电压为Uz,电阻Rf两端的电压为Uf，根据欧姆定律得出方程式一 Uz (Rl+Rz) /RlRz=Uf (Rl+Rf )/RlRf，并测量出此时的电压Uz和电压Uf ; 将开关SI闭合，并将开关S2断开，设此时电阻Rz两端的电压为Uzl，电阻Rf两端的电压为Ufl，根据欧姆定律得出方程式二 Uzl (RlRz+RaRz+RIRa)/RlRaRz=Ufl (Rl+Rf )/RlRf，并测量出此时的电压 Uzl 和电压Ufl ； 将开关SI断开，并将开关S2闭合，设此时电阻Rz两端的电压为Uz2，电阻Rf两端的电压为Uf2，根据欧姆定律得出方程式三 Uz2 (R2+Rz)/R2Rz=Uf2 (R2Rf+RaRf+R2Ra)/R2RaRf，并测量出此时的电压 Uz2 和电压Uf2 ； 其中，电压Uz、电本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于24V电源系统的直流绝缘监测模块，包括负载M，其特征在于，还包括微处理器和与微处理器相连的用于对母线进行绝缘监测的不平衡电桥检测电路，以及与微处理器相连且设置于负载M两端的控制回路。

【技术特征摘要】
1.基于24V电源系统的直流绝缘监测模块，包括负载M，其特征在于，还包括微处理器和与微处理器相连的用于对母线进行绝缘监测的不平衡电桥检测电路，以及与微处理器相连且设置于负载M两端的控制回路。2.根据权利要求1所述的基于24V电源系统的直流绝缘监测模块，其特征在于，所述不平衡电桥检测电路包括均连接于微处理器与地之间的电路Ul、电路U2、电阻Rl、电阻Rz、电阻R2、电阻Rf，所述电路Ul由相互串联的电阻Ra、开关SI构成，电路U2由相互串联的电阻 Rb、开关S2构成，其中，电阻Rl与电阻R2的阻值相同，电阻Ra与电阻Rb的阻值相同。3.根据权利要求2所述的基于24V电源系统的直流绝缘监测模块，其特征在于，所述控制回路包括连接于负载M与地之间的接触器K，一端与微处理器相连、另一端通过接触器 K与地相连的开关S3，均连接于微处理器与地之间的电阻R3、电阻R4，其中，电阻R3与电阻 R4的阻值相同。4.根据权利要求3所述的基于24V电源系统的直流绝缘监测模块，其特征在于，所述微处理器还连接有显示屏和操作单元。5.根据权利要求4所述的基于24V电源系统的直流绝缘监测模块，其特征在于，所述显示屏为液晶触摸显示屏，所述操作单元为键盘。6.根据权利要求f5任意一项所述的基于24V电源系统的直流绝缘监测模块的实现方法，其特征在于，包括以下步骤(I)将不平衡电桥检测电路与母线相连，并将控制回路与负载M相连；(2 )设定母线对地电压的变化上限值，微处理器对母线的对地电压进行实时监测，在监测到母线对地电压发生变化超过已设定的变化上限值时控制不平衡电桥检测电路中的开关Kl和开关K2进行切换。7.根据权利要求6所述的基于24V电源系统的直流绝缘监测模块的实现方法，其特征在于，所述不平衡电桥检测电路包括均连接于微处理器与地之间的电路Ul、电路U2、电阻 R1、电阻Rz、...

【专利技术属性】
技术研发人员：敬海波，唐勇，任泽民，栗建峰，陈玉林，李建清，
申请(专利权)人：国电大渡河流域水电开发有限公司龚嘴水力发电总厂，
类型：发明
国别省市：