专利名称：一种直流电源绝缘检测装置及其检测方法
技术领域：
本发明属于测量测试技术领域，尤其涉及一种直流电源绝缘检测装置及其检测。
背景技术：
直流供电系统中主供电网络及控制信号电源系统和分支供电网络十分的庞大，其常见的故障是一点接地故障。在一般情况下，一点接地并不影响直流供电系统的运行，但如果不能迅速找到接地故障点并予以修复，当出现另一点接地故障时，就可能引短路等重大问题。所以直流电源供电系统绝缘检测是十分必要的。目前市面上流行的直流电源绝缘检测仪工作原理为检测直流母线以及各支路正负极对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定值后发出报警。这样，当绝缘监测仪接地线断开时，就不能准确地检出绝缘电阻真实值，存在严重的安全隐患。因此有必要对绝缘检测仪的接地线是否断开进行检测。 目前常见的接地线断开侦测方法是检测接地点相对绝缘监测仪信号地的电压，如图I所示，其中，绝缘监测仪信号地是指零电位的参考点。图I中SI，S2为检测切换开关；Rl, R2分别为正负母线检测电阻；K1表示接地线。接地点相对信号地的电压可通过电压采样电路采样得到。当接地点接地正常时，先保持SI，S2断开，再将SI闭合后，采样电压值将增大，同理，先保持SI，S2断开，将S2闭合后，采样电压值减少。判断的准则为分别进行SI，S2的通断后，接地点采样电压有一定变化值，先预设一个变化值Us，当测量得到的接地点变化量A U大于Us后，则判定接地线断开。采用上述接地线断开侦测方法要求信号地相对大地是一个固定电位或等电位，而当绝缘监测仪信号地为一悬浮状态情况时，正负母线以及大地相对信号地的电压处于变化状态，上述的判断准则将不适用。所以上述判断接地线是否断开的方法存在局限性。常见的支路绝缘电阻检测方法为漏电流检测法，其基本步骤为先在正母线与大地之间连接一检测电阻，然后检测该支路漏电流，同时测量正负母线对地的电压值，测量完成后断开检测电阻；再在负母线与大地之间连接一检测电阻，再次检测该支路漏电流，同时测量正负母线对地的电压值，测量完成后断开检测电阻。通过联立方程从而得到支路对地绝缘电阻。直流电源供电系统一般由于支路较多，同时又存在切换延时等因素，常见的支路绝缘电阻检测方法由于对每条支路都要进行两次对地电阻切换，导致供电系统一次轮巡时间较长。

发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题与不足，提出一种直流电源绝缘检测装置及其检测方法，采用该装置及方法，不论直流电源绝缘检测装置的信号地是悬浮状态还是固定电位状态，都能准确检测出接地线的异常情况。作为本发明的一个方面，提供了一种直流电源绝缘检测装置，包括绝缘检测电路和接地异常检测电路；
其中，所述绝缘检测电路包括第一检测支路、第二检测支路和第一接地线Kl ;所述第一检测支路一端接正母线，另一端接所述第一接地线Kl的一端；所述第二检测支路一端接负母线，另一端接所述第一接地线Kl的所述端；所述第一接地线Kl的另一端接地；所述接地异常检测电路包括第三检测电阻R3、第四检测电阻R4、第三开关S3和第二接地线K2 ;其中，所述第三检测电阻R3 —端接正母线，另一端接所述第三开关S3的一端；所述第四检测电阻R4 —端接负母线，另一端接所述第三开关S3的所述端；所述第三开关S3的另一端接所述第二接地线K2的一端；所述第二接地线K2另一端接地。进一步地，所述第一检测支路包括串联的第一开关SI和第一检测电阻Rl ;所述第二检测支路包括串联的第二开关S2和第二检测电阻R2。更进一步地，所述第一检测电阻Rl的阻值与所述第二检测电阻R2的阻值相等。 进一步地，本发明直流电源绝缘检测装置还包括电压采样电路，用于对所述第三检测电阻R3或第四检测电阻R4两端的电压进行测量。进一步地，本发明直流电源绝缘检测装置还包括漏电流传感器，用于检测直流电源各支路对地漏电流大小。作为本发明的另一个方面，提供了一种采用所述直流电源绝缘检测装置的接地异常检测方法，包括如下步骤闭合所述第三开关S3，断开所述第一检测支路，判断断开和接通所述第二检测支路时，所述第四检测电阻R4两端电压是否发生变化，若未发生变化则所述第一接地线Kl和第二接地线K2中至少一个出现异常；或者，闭合所述第三开关S3，断开所述第二检测支路，判断断开和接通所述第一检测支路时，所述第三检测电阻R3两端电压是否发生变化，若未发生变化则所述第一接地线Kl和第二接地线K2中至少一个出现异常。作为本发明的又一个方面，提供了一种采用所述直流电源绝缘检测装置的绝缘检测方法，包括如下步骤首先检测正、负母线等效绝缘电阻，将测得的正、负母线等效绝缘电阻与预设的告警电阻值进行比较，如果正、负母线等效绝缘电阻中，仅有一个低于所述告警电阻值，则接下来仅对各支路相应的正绝缘电阻或负绝缘电阻进行检测，即采用单边支路检测法；如果正、负母线等效绝缘电阻均低于所述告警电阻值，则接下来对各支路的正绝缘电阻、负绝缘电阻均进行检测，即采用双边支路检测法。进一步地，所述检测母线等效绝缘电阻，所采用的方法包括使第一检测支路的第一检测电阻Rl等于第二检测支路的第二检测电阻R2 ；断开所述第三开关S3 ；接通所述第一检测电路，断开所述第二检测电路，采样得到正母线对大地电压U1+和负母线对大地电压U卜;断开所述第一检测电路，接通所述第二检测电路，采样得到正母线对地电压U2+和负母线对地电压U2_;根据如下公式计算正母线等效绝缘电阻R+和负母线等效绝缘电阻R_ R+= .....二—7;-:.....:.......—......「I:二.....:去1....... xRl’R—…u: J - U:，U.:J x RL
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进一步地，所述接下来仅对各支路相应的正绝缘电阻或负绝缘电阻进行检测，其采用的方法包括如果正、负母线等效绝缘电阻中，仅正母线等效绝缘电阻低于所述告警电阻值，则断开所述第三开关S3，断开第一检测支路，接通第二检测支路，分别测出各条支路漏电流，同时测出正母线对地电压U+，将U+除以各支路漏电流得到各支路正端对地绝缘电阻；如果正、负母线等效绝缘电阻中，仅负母线等效绝缘电阻低于所述告警电阻值，则断开所述第三开关S3，接通第一检测支路，断开第二检测支路，分别测出各条支路漏电流，同时测出负母线对地电压U-，将U-除以各支路漏电流得到各支路负端对地绝缘电阻。进一步地，所述接下来对各支路的正绝缘电阻、负绝缘电阻均进行检测，其采用的方法包括
断开所述第三开关S3，接通所述第一检测支路，断开第二检测支路，测出正母线对地电压U1+和负母线对地电压U1-以及支路n的漏电流Inl ；断开所述第三开关S3，断开所述第一检测支路，接通第二检测支路，测出正母线对地电压U2+和负母线对地电压U2-以及支路n的漏电流In2 ；根据如下公式计算各支路的绝缘电阻
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丨:I;:) .■一 (1;:- :n:.5 - .:n:)其中Rn+为支路n的正绝缘电阻，Rn_为支路n的负绝缘电阻。本发明的有益效果为本发明直流电源绝缘检测装置增加了一个接地异常检测电路，其基本检测原理为在第一接地线Kl和第二接地线K2均接地正常情况下，第一开关SI和第二开关S2的通断会导致第三检测电阻R3，第四检测电阻R4两端电压的变化；当第一接地线Kl，第二接地线K2接地存在任何一条断开情况下，第一开关SI，第二开关S2的通断不会导致第三检测电阻R3，第四检测电阻R4两端电压的变化。并且该变化方式与直流电源绝缘检测装置信号地的状态没有关系，因此本发明直流电源绝缘检测装置具有适应性广，可靠性高等优点。同时，本发明提出了单边支路检测方法和双边支路检测方法，单边支路检测方法在母线绝缘检测判定只有一边电阻降低情况下启用，双边支路检测方法同正常漏电流检测法。在不同情况适用不同检测方法，可加快巡检时间。结合接地线异常检测，本发明提出了一种新的绝缘检测流程，能提高绝缘检测的准确性，缩短轮巡时间。


图I为目前常见接地异常检测原理示意图；图2为本发明直流电源绝缘检测装置结构示意图；图3为本发明绝缘检测原理图；图4为本发明直流电源绝缘检测装置应用时的整体结构框图；图5为本发明绝缘检测方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图2为本发明直流电源绝缘检测装置结构示意图，图2中，BUS+为正母线，BUS-为负母线，PE为大地，R+、R-分别是正母线对地、负母线对地总的等效绝缘电阻；R1，R2是绝缘电阻值检测电阻，其中Rl为第一检测电阻，R2为第二检测电阻；R3、R4为接地线异常检测电阻，其中R3为第三检测电阻，R4为第四检测电阻；K1、K2为接地线，其中Kl为第一接地线，K2为第二接地线；S1，S2为检测切换开关，S3为接地线异常检测切换开关，其中SI为第一开关，S2为第二开关，S3为第三开关。在进行接地线异常检测时将S3闭合，在进行母线绝缘检测、支路绝缘检测时，需将S3断开。SI—端与正母线相连，一端与Rl相连；S2—端与负母线相连，一端与R2相连；R1，R2另一端都与Kl连接，Kl另一端接大地。R3 —端与正母线相连；R4 —端与负母线相连，R3，R4另一端都与S3连接，S3另一端与K2 —端相连，K2另一端接大地。如图2所示，本发明直流电源绝缘检测装置，包括绝缘检测电路、接地异常检测电路和电压采样电路。其中，绝缘检测电路包括第一检测支路、第二检测支路和第一接地线Kl ;第一检 测支路一端接正母线，另一端接第一接地线Kl的一端；第二检测支路一端接负母线，另一端接第一接地线Kl的所述端；第一接地线Kl的另一端接地。第一检测支路包括串联的第一开关SI和第一检测电阻Rl ;第二检测支路包括串联的第二开关S2和第二检测电阻R2。接地异常检测电路包括第三检测电阻R3、第四检测电阻R4、第三开关S3和第二接地线K2 ;其中，第三检测电阻R3 —端接正母线，另一端接第三开关S3的一端；第四检测电阻R4 —端接负母线，另一端接第三开关S3的所述端；第三开关S3的另一端接第二接地线K2 一端；第二接地线K2另一端接地。为便于进行绝缘检测计算，第一检测电阻Rl的阻值与第二检测电阻R2的阻值可以相等。电压采样电路用于对第三检测电阻R3或第四检测电阻R4两端的电压进行测量。
本发明直流电源绝缘检测装置还包括漏电流传感器，用于检测直流电源各支路对地漏电流大小。采用本发明直流电源绝缘检测装置的接地异常检测方法，其检测原理为在接地线Kl，K2接地正常情况下，S2断开，S3闭合并保持状态不变，SI断开和闭合状态下，R3两端电压会发生改变；S2断开，S3闭合并保持状态不变，当接地线Kl，K2有任何一条断开后，SI的通断不会导致R3两端电压变化。SI和S2具有对称性，保持SI断开，S3闭合状态不变，S2进行通断，对应侦测的是R4两端电压变化。下面以SI进行通断为例，详细介绍实施步骤断开S2，闭合S3并保持状态不变，SI断开情况下测量R3两端电压，得到电压值Vl ;保持S2断开，S3闭合状态不变，SI闭合后测量R3两端电压，得到电压值V2 ;如Vl =V2，则Kl，K2至少有一条断开，报警提示用户存在一根接地线异常。各种状态下R3两端电压值如下表所示。表一、接地异常检测时R3两端电压变化表
权利要求
1.一种直流电源绝缘检测装置，包括绝缘检测电路，所述绝缘检测电路包括第一检测支路、第二检测支路和第一接地线K1，所述第一检测支路一端接正母线，另一端接所述第一接地线Kl的一端，所述第二检测支路一端接负母线，另一端接所述第一接地线Kl的所述端，所述第一接地线Ki的另一端接地；其特征在于 还包括接地异常检测电路； 所述接地异常检测电路包括第三检测电阻R3、第四检测电阻R4、第三开关S3和第二接地线K2 ;其中，所述第三检测电阻R3 —端接正母线，另一端接所述第三开关S3的一端；所述第四检测电阻R4 —端接负母线，另一端接所述第三开关S3的所述端；所述第三开关S3的另一端接所述第二接地线K2的一端；所述第二接地线K2另一端接地。
2.如权利要求I所述的直流电源绝缘检测装置，其特征在于，所述第一检测支路包括串联的第一开关SI和第一检测电阻Rl ;所述第二检测支路包括串联的第二开关S2和第二检测电阻R2。
3.如权利要求2所述的直流电源绝缘检测装置，其特征在于，所述第一检测电阻Rl的阻值与所述第二检测电阻R2的阻值相等。
4.如权利要求I或2或3所述的直流电源绝缘检测装置，其特征在于，还包括电压采样电路，用于对所述第三检测电阻R3或第四检测电阻R4两端的电压进行测量。
5.如权利要求I或2或3所述的直流电源绝缘检测装置，其特征在于，还包括漏电流传感器，用于检测直流电源各支路对地漏电流大小。
6.采用权利要求I所述直流电源绝缘检测装置的接地异常检测方法，包括如下步骤 闭合所述第三开关S3，断开所述第一检测支路，判断断开和接通所述第二检测支路时，所述第四检测电阻R4两端电压是否发生变化，若未发生变化则所述第一接地线Kl和第二接地线K2中至少一个出现异常；或者， 闭合所述第三开关S3，断开所述第二检测支路，判断断开和接通所述第一检测支路时，所述第三检测电阻R3两端电压是否发生变化，若未发生变化则所述第一接地线Kl和第二接地线K2中至少一个出现异常。
7.采用权利要求I所述直流电源绝缘检测装置的绝缘检测方法，包括如下步骤 首先检测正、负母线等效绝缘电阻，将测得的正、负母线等效绝缘电阻与预设的告警电阻值进行比较，如果正、负母线等效绝缘电阻中，仅有一个低于所述告警电阻值，则接下来仅对各支路相应的正绝缘电阻或负绝缘电阻进行检测；如果正、负母线等效绝缘电阻均低于所述告警电阻值，则接下来对各支路的正绝缘电阻、负绝缘电阻均进行检测。
8.如权利要求7所述的绝缘检测方法，其特征在于，所述检测正、负母线等效绝缘电阻，所采用的方法包括 使第一检测支路的第一检测电阻Rl等于第二检测支路的第二检测电阻R2 ； 断开所述第三开关S3 ； 接通所述第一检测电路，断开所述第二检测电路，采样得到正母线对大地电压U1+和负母线对大地电压U卜； 断开所述第一检测电路，接通所述第二检测电路，采样得到正母线对地电压U2+和负母线对地电压U2-； 根据如下公式计算正母线等效绝缘电阻R+和负母线等效绝缘电阻R
9.如权利要求7或8所述的绝缘检测方法，其特征在于，所述接下来仅对各支路相应的正绝缘电阻或负绝缘电阻进行检测，其采用的方法包括 如果正、负母线等效绝缘电阻中，仅正母线等效绝缘电阻低于所述告警电阻值，则断开所述第三开关S3，断开第一检测支路，接通第二检测支路，分别测出各条支路漏电流，同时测出正母线对地电压U+，将U+除以各支路漏电流得到各支路正端对地绝缘电阻； 如果正、负母线等效绝缘电阻中，仅负母线等效绝缘电阻低于所述告警电阻值，则断开所述第三开关S3，接通第一检测支路，断开第二检测支路，分别测出各条支路漏电流，同时测出负母线对地电压U-，将U-除以各支路漏电流得到各支路负端对地绝缘电阻。
10.如权利要求7或8所述的绝缘检测方法，其特征在于，所述接下来对各支路的正绝缘电阻、负绝缘电阻均进行检测，其采用的方法包括 断开所述第三开关S3，接通所述第一检测支路，断开第二检测支路，测出正母线对地电压U1+和负母线对地电压U1-以及支路η的漏电流Inl ； 断开所述第三开关S3，断开所述第一检测支路，接通第二检测支路，测出正母线对地电压U2+和负母线对地电压U2_以及支路η的漏电流In2 ； 根据如下公式计算各支路的绝缘电阻
全文摘要
本发明公开了一种直流电源绝缘检测装置，包括绝缘检测电路、接地异常检测电路和电压采用电路；其中，绝缘检测电路包括第一检测支路、第二检测支路和第一接地线K1；接地异常检测电路包括第三检测电阻R3、第四检测电阻R4、第三开关S3和第二接地线K2；电压采样电路用于测量第三检测电阻R3或第四检测电阻R4两端电压。本发明还公开了采用所述直流电源绝缘检测装置的接地异常检测方法以及绝缘检测方法。采用本发明装置及方法，不论直流电源绝缘检测装置的信号地是悬浮状态还是固定电位状态，都能准确检测出接地线的异常情况，而且提出了单边支路绝缘检测方法，能提高绝缘检测的准确性，缩短轮巡时间。
文档编号G01R27/02GK102830283SQ20111015763
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者张文华, 黎学伟 申请人:中兴通讯股份有限公司