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1、1引言之袁州冬雪创作发电厂和变电站的直流电源作为主要电气设备的保安 电源及节制信号电源，是一个十分复杂的多分支供电网络 . 在一般情况下，一点接地其实不影响直流系统的运行，但如 果不克不及迅速找到接地故障点并予以修复，又发生另外一 点接地故障，便能够引起重大故障的发生.现有检测直流系统绝缘的方法主要有电桥平衡原理和 低频探测原理.根据电桥平衡原理实现的绝缘监测装置被广 泛使用，但它不克不及检测直流系统正、负极绝缘同等下降 时的情况；绝缘监测装置即使报警，也不克不及直接得到系 统对地的绝缘电阻大小.用低频探测原理检测接地故障是近 几年采取的一种新方法，但它所能检测的接地电阻受直流系 统对地分布电
2、容的制约，而且低频交流信号容易受外界的干 扰，别的注入的低频交流信号增大直流系统的电压纹波系数 可见，电桥平衡原理和低频探测原理均存在若干难以降服的 缺陷.本文提出一种新的检测方法，即主回路用不服衡电桥 检测总的绝缘电阻，而支路用直流互感器来检测到底是哪一 路出现了绝缘降低.同时用单片机来实现这种检测方法.2主回路的绝缘电阻的丈量传统的平衡电桥检测原理如下图 -1，通过检测电压 Uj 和Um,再加上给定的电阻R来算出R+、R-,但当正负绝缘 都出现降低的情况下，检测的成果将与实际情况不符合.图-1为了能检测正负都绝缘降低的情况，下文设计一种不服 衡电桥丈量法并用MCS 80C196KC单片机来
3、实现，如图-2所 示.首先我们先说明一下电子继电器 AQW214 的用法 ,当 AQW214的1、2脚导通时，7、8脚也导通；而且导通的内阻 很小同理，3, 4脚导通时，5、6脚也导通而且，AQW214 的耐压值可以达到400V，即当7、8，或5、6不导通时，它 们两头可以承受400V的电压所以我们可以通过节制P10的 电平,来节制1、2脚的导通而达到节制 JK1 的导通与关断. 同理,通过节制 P11 的电平来节制 JK2 的导通与关断.第一 步，JK1、JK2都断开，我们通过80C196单片机的A/D 口的 AC4通道收集C4两头的电压，从而测得Um第二步，JK1断 开、JK2闭合，通过A
4、/D 口的AC5通道收集C2两头的电压， 从而测算得Uj，记此时测得的电压Uj为Uj1 第三步，JK1 闭合、JK2断开，记此时测得的电压Uj为Uj2.很分明的Uj1 与R+，R-有关系，Uj2也与R+，R-有关系从而可以得到一 个二元方程在此，因为R与R3之和等于R与RW2之和，故 将R与R3之和称为R，将R与RW2之和也称为R.从而可以 得到公式1-1 和1-2.公式 1-1Um-U-2 _Uj2= Rg/R/fR-公式1-2联立公式1-1，1-2 可解出：幻二3201疋胡一叩輕-血险公 式 1-2耳_em晟R-只亦1+320+施）公式1-3图-2以上的分析，我们得到实际上的实现，但真正用
5、到实际 应用当中去，我们需要注意几个问题.首先，就电路中所给 的参数只适合100V-300V的直流电压，低于100V,则丈量精 度下降；高于300V，则电子继电器的耐压不敷对于直流电 压比较低的情况，我们可以通过改变相关电阻值而使丈量精 度提高但对于直流电压高于300V的情况，我们要重新选择 电子继电器或者此外继电器.其次，实际丈量时，应先断定 |Uj1-Uj21的大小，如果其值太小，由于AD转换器的精度造 成的影响将比较大，上述公式计算成果偏差较大 .这种情况 发生在正负绝缘平均下降且绝缘阻值较小时，比方R+ = R- = 1K, Um = 220V时，由公式1-1、公式1-2可得：Uj1
6、= 110.55V, Uj2 = 109.95V, |Uj1-Uj2|=0.6V，设 AD 转换器 的量程为0300V,精度为千分之一（10位AD），则其最小 丈量精度为0.3V,因此|Uj1-Uj21能够等于零，所以R+ = R- =0,与实际相差很大根据我们的实测，绝缘电阻在5K到 50K之间时，丈量精度可达到5%.当发生2K以内正负绝缘平 均下降时,丈量精度较差.对于实际中的一般情况,我们最 关心的就是当绝缘电阻在15K25K之间动摇.所以可以达到 要求.但如果在特殊的场合,要求精度更高一些,我们可以 选择精度更高的 A/D 转换器.3支路绝缘降低的断定在引言里,我们已经提到,用低频探测
7、原理检测容易受 直流系统对地分布电容的制约,容易受外界的干扰,而且注 入的低频交流信号增大直流系统的电压纹波系数 .在这里, 我们用电流互感器来检测漏电流的大小.我们先根据图-3 来 讲明一下电流互感器的用法在这里我们选择DC10EA型的电 流互感器，额定输入电流为10mA，输出电压为0+/-2.5V. 当出现正绝缘降低时,正母线和负母线上的电流差值为12（单位为mA）,则此时电流互感器的输出U二（12/10） *2.5 （v）,当出现负绝缘降低，此时电流互感器的输出U=- （I2/10）*2.5 （v）.我们通过收集电流互感器的输出电压， 即可以计算漏电流12的大小，从而得到绝缘降低的的程度
8、.图-3因为当出现正负绝缘都降低的时候，绝缘降低的程度与 漏电流不成正比.所以我们采取前面讲到的不服衡电桥来计 算主回路的绝缘电阻的详细大小.如果到了报警线，便通过 通讯向支路绝缘检测模块获取各个支路绝缘降低的程度 .下 面图-4给出了支路绝缘检测模块的大致原理图.单片机通过 多路开关将分歧支路的电流互感器的输出电压收集出去 .在 绝缘主模块需要的时候将收集的数据发给主模块.图-44竣事语本文操纵不服衡电桥法给出了一个较为切确的计算正 负绝缘都出现降低的情况下的正、负绝缘电阻.同时提出了 一种主从式的绝缘监测小系统.在实际应用中取得了杰出 的效果.但依然存在缺乏，即当某个支路的绝缘平均下降时， 主模块虽然能给出异常情况，但不克不及确定到底是哪一路 出现了异常.待进一步研究.
直流绝缘检测原理
