ZJJ-101B直流系统接地监测装置

ZJJ-101C,D主从式直流系统接地监测装置
1.概述
ZJJ-101C主从式系统为复杂的、多回路、多馈出柜的直流母线系统而设计，为母线和支路的绝缘状况的实时在线监测提供完善的解决方案。

多馈出回路、多馈出柜的系统中，单主机所带检测回路数或者数量有限，或者导致屏间联线过于繁复。

ZJJ-101C系统采用分布式检测，通过485串行总线连接各从机模块同步工作，使系统接线简单，工作可靠，并降低了总成本。

由于主机自身也带有32回路检测，也可单机使用。

全部模块包括配套电源均使用导轨安装。

体积更小，适用性更强。

由于采用直流平衡电阻的检测方法，不对母线产生任何交流或直流干扰信号，不会造成人为绝缘电阻下降，正常运行也不会导致母线对地电压的人为跃变，因此适用于任意电压等级的发电厂、变电站。

ZJJ-101C具有微型点阵液晶，重新设计了软件功能，新的操作系统使人机界面极为丰富，操作使用更加方便。

针对双段母线多馈出柜多回路系统，回路管理采用了创新的模块分组管理方式，使用一个从机可以检测一套馈出柜上的2段独立母线的馈出回路，模块现场设置和使用极为方便。

2.特点
模块化标准工业控制器结构, 所有主机、从机、电源均导轨安装，安装维护简便；
全汉字显示介面，易操作，所有主要参数均可查阅；
ZJJ-101C主机自带32回路监测，可独立工作；ZJJ-101D从机带32回路，主机最多可外接251个从机，扩展至8064个回路。

直流平衡电阻检测法, 无母线干扰；
支路快速检测，所有从机同步检测，巡检时间短；
测量结果不受母线分布电容影响；
双段母线过、欠压单独设定，更适用于同时监测控制母线和动力母线；
可自动/手动巡检支路；
双段母线混合分组的馈出回路管理系统，可现场将任意检测回路定义至任一母线；
可自行配套及增减直流漏电流传感器，配置灵活方便；
双通讯接口全隔离，MODBUS/艾默生通信协议全兼容；
工业级工作温度范围。

3.功能
监测显示双段母线电压值；双段母线正负端对地电压值；
双段母线正负端对地电阻值；所有支路号,绝缘电阻值；
报警项母线绝缘报警；支路接地报警；母线过、欠压报警；
从机通信状态母线巡检提示
4.工作原理
本装置采用直流平衡电阻探测法，原理见下图。

正常状态下的平衡电阻是电压检测分压电阻，这时正、负母线对地电压V+和V-相等。

当有接地电阻RL+、RL-存在时，只要V+和V-之差大于设定值，装置自动接入两个150K平衡电阻，这将矫正偏离的平衡电压，测量取得此时的V+’和V-’；根据V+、V-、V+’、V-’，即可求出正负母线的绝缘电阻RL+、RL-。

这种检测方法不破坏母线对地的平衡状态，不影响母线的任何运行状态和性能，而且可以实现
快速的测量。

当母线绝缘电阻小于设定值而报警后，装置延时后自动进入支路巡检状态。

并同时进入支路显示界面。

支路检测原理：先检测电流传感器的零漂电流I，然后K1闭合接入阻值更小的平衡电阻R+、R-，只要RL+和RL-不相等，漏电流便有变化而得电流值I’，两者之差与实际漏电流成正比。

根据平衡电压的变化值，检测出每个回路的漏电流值，可求出支路绝缘电阻RL+，RL-。

这种原理可以避免漏电流传感器零漂的影响。

检测控制策略上采用累进积分式判定法，即当母线对地电压失衡后，对母线和支路的检测只进行一次，只有当接地状况进一步变化，或者恢复，引起电压继续变化时，才唤起第二次检测，以避免频繁接入电阻，影响母线运行。

当母线接地从故障中恢复后，装置会自动运行一次支路巡检，用以恢复故障报警的支路。

由于拥有完善详尽的运行策略，装置完全可以在无人干预下全自动运行。

现场人员在母线维修的全过程中不必对其进行任何操作，同时自带显示界面可以为维修过程提供完善的数据参考。

5.技术参数表
参数符号测试条件最小典型最大单位输入电压等级Vin 24,48,110,220 V
输入电压范围Vf 80%Vin 140%Vin V
电压测量精度Vin=Vf ±0.5%
母线电阻范围Rm Vin=Vf 0 999 KΩ
母线电阻精度±5%
支路电阻范围Rz Vin=Vf 0.0 100.0 KΩ
支路电阻精度±5%
主机/从机支路数量N 0 32
额定功耗主机/从机Po 2/1 W
工作温度范围Tj -10 50 ℃
报警触点容量Pf 直流无感220V0.2A
6.系统结构
作为复杂检测系统，本装置使系统的总体结构设计趋于最简化。

理解此结构有助于更好的了解如何布线和操作。

结构图如下
主机本身自带点阵液晶显示和操作键盘，可以独立工作。

从机不带显示单元，只带有工作状态指示灯。

在上图显示了一个一只主机和3个从机组成的典型系统，由此可以衍生出其他组合：例如单主机系统，单母线系统，最多252个从机的巨系统等，都可在此基础上删减而成，系统连接完毕后，只需在主机上通过键盘设定即可。

主机上自带32个漏电流传感器输入回路，即可以检测32个馈出回路；每个从机上也带32回路。

对于主机或者任意从机而言，可以在32个回路以内任意设置有效回路，在同一个模块上，可以指定某些回路用于1段母线，其余回路用于2段母线。

但回路顺序必须连续。

例如2号馈出柜有1段母线的8个馈出回路，2段母线的9个馈出回路，则设置此从机的1段母线有效顺序号为1-8，二段母线有效顺序号9-17,其余馈出回路将不被检测和显示。

母线的有效顺序号也可设置成“无”，此主机或从机将完全用于另一段母线的馈出回路检测。

有完善和易于理解的设置界面完成这些设置功能。

在支路数据显示时，设置无效的支路将被忽略。

支路数据显示按照从机地址号分组，可以轻松地定位故障回路。

在主机上错误的馈出回路软件设置可能导致漏检，但通常情况下不会导致严重的误报警。

7.操作面板说明
1.主机面板，如下图
主机上有LCD显示屏和3个按键，以及8个指示灯。

LCD是微型高精度点阵宽温液晶，蓝色背光。

按键分别是“上”“下”“支路/设定”，相应功能在操作说明中详解。

上电则电源指示绿灯亮。

任何异常参数如果被设定允许报警，报警指示红灯亮。

如果蜂鸣器被设置打开，同时发出断续讯响信号。

报警继电器触点闭合。

6个绿色通信状态指示灯用于监测上位机和从机2个通信口的状态。

这些指示灯接于硬件级别，不受本机CPU控制。

当本机接收串口数据时，接收指示灯闪烁；当本机CPU发送数据时，允许和发送指示灯闪亮。

接线错误也可能导致接收指示灯常亮，这样便于掌握通信口的接线和查找故障。

面板上标示出接线端子号，端子接线定义见后面章节。

2．从机面板，没有按键和显示，如下图：
面板上只有3个指示灯，分别表示工作状态、通信的接收、发送指示，都是绿灯。

主机在每个循环依次寻呼所有从机，确定从机的工作状态，这时接收指示灯闪烁。

被选中的从机依次启动发送数据，相应发送指示灯闪烁。

在主机屏幕上给出故障从机号的提示。

也可以在“从机状态”界面读出所有从机的通信状态，参见工程附件文档。

状态指示灯有3种闪烁频率：最慢、中速、高速。

最慢的闪烁表示所有外接传感器正常，并且本身工作者正常；也对应所有端子没有外接传器的情况
中速闪烁表示有外接传感器的零漂电流超差，大于1mA;由于系统可以自校准，这未必代表传感器故障，只是一种提示，有可能是由未精调或者现场的磁场影响所致。

可以在主机的“支路测试”界面监测并读出所有传感器的零漂电流，参见工程附件文档。

当从机收到主机的巡检指令，开始检测所接传感器的偏移电流时，状态指示灯高速闪烁，并只维持10秒左右。

地址标记栏用于标记出厂时的从机地址，从1开始递增。

左边的2进制标记栏给出从机内部拨码开关的相应位置，用于参照。

用户也可以自行改变拨码设置。

卸掉从机上罩，从左到右按从高位到低位的顺序读出或改变拨码盘。

同一系统的任何2个从机的地址不能相同，否则将产生通信冲突，产生检测错误。

面板直接标示出端子号和接线定义，也可以参照后面章节的详解。

7.操作说明
本机有“上”、“下”“设定/支路”3个按键，所有功能和设置均可通过此3个按键完成。

按键功能分常态监测和设置两部分，以下分别描述：
1．常态主监测界面
按“上”“下”按键在1段/2段主参数显示之间切换。

如下图
按“设定/支路”按键在支路电阻数据界面和主监测界面之间切换，支路电阻数据每页显示某模块的16个支路，屏幕最左边有模块地址号的提示码。

这个界面如果无键操作，将自动在2分钟后返回主监测界面。

下图是一个有1个从机的系统的例子
进入显示支路电阻界面后，按“上”“下”顺序显示主机和各个从机的支路电阻。

在任何情况下，再次按“设定/支路”，返回主监控界面。

在多从机时，可以按住“上”“下”键，来加速翻页。

超过报警设定值的参数被反黑显示，以明确提示。

2.设定界面
如下图示操作界面，长按“设定/支路”键，可进入参数设定界面；在任何设定界面，长按“设定/支路”键，将会返回主监测界面。

如果2分钟内无操作,设定界面也会自动返回主监测界面。

进入设定（1）界面后，接着按“支路/设定”按键，注意不是长按，只需点击，即可切
换激活的设定项，激活的设定项被反黑显示。

本页全部选项切换完毕后，会自动翻页进入下一个设定界面，并依次循环。

按“上”“下”可改变激活项的设定值。

长按“上”“下”可以加速数值的变化。

如果选中相应的功能或者进入下一级菜单，也用“上”或“下”键来执行。

有关设定界面和选项的解释：
设定（1）界面：
双段母线的过欠压值是分别单独设定的，这样不仅适用于双控制母线隔离的系统，也适用于分别监测控制母线和动力母线的单母线系统，而且可以对控制母线和动力母线的馈出回路分别单独检测和计算，精度更高。

依显示的对应关系分别可设定1段和2段的过、欠压数值。

母线电阻是母线接地的报警阈值，单位千欧。

系统在监测到母线对低电压失衡后，自动检测母线接地电阻。

如果接地电阻没有变化，那么检测只进行一次。

监测到的接地电阻小于此设定值后，报警将在延时后发出，延时时间可在工程菜单里设定。

出厂默认延时时间在1分钟左右。

这个用来区分偶发的瞬间接地，避免误报。

设定（2）界面：
“支路下限”单位也是千欧。

当检测到母线电阻低于设定的报警母线电阻值，并且延时、报警后，再延时设定的时间，才进入支路巡检。

即使针对最多的支路数量，由于全部模块进行并行工作，检测时间也不多于1分钟。

如果检测到任一支路的接地电阻值小于此支路设定值，系统立刻报警。

支路和母线报警值分别单独设定，可以避免误报并提高监测的敏感度，并避免频繁检测对母线运行的影响。

“外接模块”设定用于确定外接从机的数量。

主机从地址1开始循环扫描各个从机，外接模块的设定决定了扫描从机的总数。

如果从机的通信连接断开或者掉电等，会导致从机无应答，主监控界面会反黑显示故障的从机地址号，提示操作人员检修，但不会启动报警。

多个从机的故障则循环显示，直至故障恢复，提示将自动消失。

如下图，提示3号从机故障。

“双段有效”可在“双段有效”、“1段有效”、“二段有效”之间切换。

这3个设置分别对应3种母线的巡检方式。

可以单独设定1段和2段有效，使用灵活性很强。

“支路设置”具有下一级菜单，是个表格式菜单，可以查看和定义所有从机的有效支路数量和1、2段支路的分配。

如下图：
在这个界面，按“支路/设定”键可以向下切换翻阅并反黑各个设定值，每页显示3个从机模块的支路号设定。

例如在这个图示例子中，主机和从机都是在1段分配1-16号支路漏电传感器，2段分配剩下的17-32号传感器。

按住“支路/设定”按键，可以反向切换选择设定项。

按“上”“下”按键，改变设定值。

按住“上”“下”按键，返回主监控界面。

1分钟内无键操作，自动返回主监控界面。

可以任意设置主机和所有251个从机模块的支路分配,但只有在“外接模块”中，设置有效的模块才会在支路巡检中有效。

同时，如果只设置了1段母线有效，那么所有的2段支路设置也不会起作用；同理，当设置2段母线有效时，被设置的1段支路也不会被检测。

“电压监测”可选择开或关，关闭电压监测，系统将不会发出任何被测电压的过欠压报警，也即电压监测功能失效。

但屏幕上仍然反黑显示母线过压或欠压，只是报警灯和蜂鸣器，以及输出继电器，都不会因电压异常而动作。

设定（3）界面：
“蜂音”开关出厂默认关闭，打开后，报警时发出断续急促类似莫尔斯码的蜂音。

地址、速率定义了主机的外接上位机串口。

默认96，即60H，速率9600。

奇、偶、无检验对应不同的上位机设定。

还可设成“华为兼容”，用以兼容其它厂家的主机RTU。

“屏幕对比度”分20级可调，直接按“上”“下”键改变设定值的同时即可观察对比度效果。

一般用出厂设定值10即可应付大多数温度状况。

设定（4）界面：
“巡检”选中后，按“上”“下”可进入支路巡检过程，这与同时按下“上”“支路/设定”键效果是一样，即手动巡检。

巡检完毕停留于支路电阻界面，如长时间无操作，再自动返回主监测界面。

这个界面的余下选项都是用于工程设定和系统工作状态和参数的监视，对通常用户意义不大。

可以参见后附的工程师手册，有对全部参数意义的解释。

3.巡检
同时按“上”、“设定/支路”按键可在稍作延时后，巡检并显示所有支路电阻。

巡检过程有系统的动作提示，这是个全自动的过程，具有极好的鲁棒性。

如下图：
巡检结束后，叠加在显示界面上的提示会自动消失。

如果在巡检的通信过程中有从机发生无应答故障，会有相应的提示，如下图：
上图提示3号模块巡检中通信故障。

故障模块的全部支路电阻将自动被当作999K，也就是忽略其检测结果，以免引起误报警。

由于采用了多线程的软件控制技术，支路巡检过程中也可以进行其它的键盘操作、设定等，但巡检的提示将一直存在，直至巡检结束自动消失。

7.机械特性
主机外壳尺寸：长X宽X高 =155X112X60mm 标准35MM导轨安装，最短安装导轨长度：150MM
从机外壳尺寸：长X宽X高 =145X95X40mm 标准35MM导轨安装，最短安装导轨长度：140MM
9.接线说明
1.主机的接线端子图和定义
2.从机的接线端子图和定义
端子号 名 称 功 能
P1 KM1+ 1段+KM 1段母线正极输入，也是设备的正电源输入。

110-220V
P2 KM2+ 2段+KM 2段母线正极输入 P3,P4
GROUND 大地 接地线，应接至柜体或大地，亦为整机共地端。

P5 KM2- 2段-KM 2段母线负极输入
P6 KM1- 1段-KM
1段母线负极输入，也是设备的负电源输入。

P7,P8 报警触点
报警输出干触点，有报警时接通,容量DC220V/0.2A P9,P10 从机RS485通信接口
P9:A 正端 P10:B 负端
T1,T2,T3 上位机RS485通信接口
T1:A 正端 T2:B 负端 T3:屏蔽地，可不用。

此接口与内部电气隔离。

S1-S32 漏电流传感器输入端 接漏电流传感器的输出端M ，应按照回路顺序号接入。

S33 漏电流传感器公共端 电流传感器的共地端，所有传感器的地端必须接到此 端子，也与外接电源模块GND 端相接。

10.漏电流传感器和电源模块
1.漏电流传感器
本系统使用直流漏电流传感器，默认变比10mA/5V,按主回路线径要求决定穿孔直径。

正负母线同时穿过电流传感器，母线的穿向按传感器外壳标示，箭头所指应为负载方向，也即正向的漏电流使传感器输出为正，穿向装反会导致无法系统检出此漏电阻。

按此规格可选择任何厂商的漏电流传感器，选择其它的变比则需要订货前声明。

本公司也提供相应的配套。

必须使用外附电源变换器为电流传感器供电，主机和从机本身无法提供传感器的电源。

本公司提供相应的电源变换器，也可自行配套此传感器的电源。

一般情况下，传感器供电电压是±12V 。

电源变换器-电流传感器-主机接线如下图：
2.电源变换器
本公司提供的电源变换器如下图示，标准导轨安装，全金属屏蔽外壳。

外形尺寸：120X73X40mm ，最短安装导轨长度：70mm 。

电源输入范围：AC/DC110/220V/265V 输出负载能力：±12V 0.5A 15W
端子号 名 称 功 能
P1 P2 电源 虽然标注了正负极，但实际有整流桥可以借交流电 在110-220V 全范围工作。

P3 GROUND 接地 接地线，应接至柜体或大地，亦为整机共地端。

也可与主机P3,P4 GROUND 连接。

P4,P5 RS485通信接口 P4:A 正端 P5:B 负端，与主机的P9,P10对应连接 S1-S32 漏电流传感器输入端 接漏电流传感器的输出端M ，应按照回路顺序号接入。

S33 漏电流传感器公共端 电流传感器的共地端，所有传感器的地端必须接到此
端子，也与外接电源模块GND 端相接。

一般厂商的漏电流传感器电流消耗约10mA，一般情况下最少可满足40个传感器的电流需要，每个主机和从机的最大传感器数量是32，因此可每个配套安装一个电源变换器。

如果自行配套的漏电流传感器，请参阅其静态电流决定电源变换器的数量。

工程手册：
有关工程选项的说明
工程显示用于对系统工作状况的监视和设定，了解这些内容有助于分析异常的系统状态。

1.支路测试
下图示例2个支路测试界面,分别表示主机的所有漏电流传感器数值。

按“上”“下”键翻页，每页显示16个支路漏电流传感器的数值。

按住“上”“下”键，则一次可以翻过10页，即加速翻页。

按“支路/设定”键返回主监测界面。

这个界面不会自动返回，调试结束必须通过按键返回主监测界面。

在这个状态下，主机持续扫描自身和设定有效的从机的所有支路传感器数值，并在屏幕上显示。

在通常情况下，这是所有传感器的实时静态零漂数值。

可以对每一路传感器人为制造接地电流，用以观察传感器以及本系统电路是否正常。

电流的单位是mA，传感器按照从主机1-32号回路，1号从机33-64号回路，2号从机65-96号回路统一编址。

能观察到所有传感器，直到8064号传感器的数值，但只有被设定有效的从机的数值才被扫描。

如果某从机通信中断，或未被设定有效，则其所有传感器数值被初始化为0。

某个传感器的零漂过大，未必表示其工作失常，可能是由环境磁场或未被校准而引起。

可以在此界面，通过改变其穿孔漏电流来观察其输出变化，确定其好坏。

2.工程
这是一个内部参数设置界面，放置了一些重要的设置参数，包括一些预留参数。

不建
议修改出厂设置，除非有需要并且读过以下内容明确这些参数的定义。

界面图：
所有灰色标示的参数可以通过按“支路/设定”键依次反黑选择，然后用“上”“下”键改变数值或者进入功能。

长按“支路/设定”或者选择“返回”可以返回主监测界面。

1分钟左右无键操作，会自动返回主监测界面。

理解这些参数必须明确系统的工作过程。

系统不断检测双段母线的对地电压，当此电压失衡后，延时并确认一段时间，投入平衡电阻，检测母线总接地电阻。

从电压不平衡到投入电阻检测的延时时间由“失衡”系数确定。

在目前的设计中，延时被固定为1个软件周期，这个参数被忽略。

如果检测到母线接地电阻小于设定阈值，延时一定时间，以确认接地后，系统才开始巡检支路。

这个延时时间由“巡检”这个参数确定。

同上，如果检测到母线接地电阻小于设定阈值，相应的报警也要延时一段时间用以确认故障，这个延时时间在“接地”参数里设置。

巡检支路结束后，如果发现有支路的接地电阻小于支路报警阈值，系统将立刻报警。

如果报警后，接地被检修并修复，平衡电压将进一步变化，或者母线对地电压恢复平衡。

针对平衡电压的继续变化，系统视为接地阻值的变化，将启动另一次母线电阻-支路电阻的巡检过程；但如果母线对电压恢复平衡，系统将经过延时后自动启动一次支路巡检过程，将所有支路的接地阻值刷新。

这个延时参数在“恢复”参数中被设置。

在目前的软件设计中，“恢复”参数被忽略，延时参数被固定为1。

“电压”参数用于确定从母线总电压超过或低于设定窗口值后，系统报警的延时时间。

同时“电压监测”选项必须设置为“开”，否则不会报警。

“ERAM”是系统的扩展RAM，系统在具有ERAM时，最多能连接251个从机，否则只能连接12个从机。

这个选项通常取决于订货的要求。

如果系统主机板上没有ERAM，而连接了12个以上的从机，并设置了“ERAM”选项为“有”，则地址超过12的从机无法得到正确的监测结果。

所有的延时参数都是以软件的循环周期为单位，一般情况下约3秒钟。

3.从机状态
界面如下图示：
每个页面显示16个从机的通信状态。

0000号代表主机自身的支路检测模块，以下0001-0251分别代表1-251号从机。

AA代表此从机模块通信正常，并在其后跟以对号；其他数值都表示通信异常，并用问号跟随。

图示表示只有1号从机模块通信正常。

用“上”“下”键翻页，按“支路/设定”返回。

这个界面在1分钟无操作后返回。

3.支路数据
在支路数据界面可以查看得出所有支路电阻数据的计算依据，也可用于查看系统巡检
的数据结果。

如下图示，第一个界面显示所有的电压数据。

这些数据是用来计算支路电阻的共用数据。

V1+:1段正母线静态对地电压； V1-:1段负母线静态对地电压
V1++:1段正母线对地偏移电压 V1--:1段负母线对地偏移电压
V2+:2段正母线静态对地电压 V2-:2段负母线静态对地电压
V2++:2段正母线对地偏移电压 V2--:2段负母线对地偏移电压
在此界面按“上”“下”键翻页，可以浏览所有支路数据。

按“支路/设定”键返回主监测界面。

按住“上”“下”键则一次可以翻过20页数据。

支路数据如下图：
每页显示8个支路数据。

所有支路从主机开始，再按从机的地址号统一编址。

以第一行数据举例：0001代表主机上第一个支路，999是此支路的接地电阻值，-00.2是此传感器的静态漏电流数据，-00.1是此传感器的偏移电流数据，最后的00是此支路的故障标志，00表示无接地报警，第二行的01代表此支路的阻值已经超出阈值而报警。

可以查看所有支路的数据，支路数和母线的设定情况不会影响显示。

此界面在1分钟无操作后自动返回主监测界面。

ZJJ-101C绝缘监测仪MODBUS协议
ZJJ-101B采用ModBus RTU通讯协议。

1.通讯传送方式：
通讯传送分为独立的信息头，和发送的编码数据。

ZJJ-101B通讯传送方式定义与MODBUS RTU通讯规约相兼容：
字节结构：
编码8位二进制
起始位1位
数据位8位
奇偶校验
可设定：无、奇、偶
位
停止位1位
帧结构：
初始结构= ≥4字节的空闲时间
地址码= 1 字节
功能码= 1 字节
数据区= N 字节。