绝缘监测

绝缘监测

1、发电厂、变电站的传统直流系统绝缘监测装置

原理：利用一种对称的直流电桥,当直流系统某一母线绝缘下降时,破坏了电桥的平衡,通过检测电桥的不平

衡程度来反映直流系统的绝缘状况

优势：简单，方便，成本较低。

缺点：它只能反映正、负母线对地绝缘的不平衡程度,并不能真正反映绝缘水平。当正负母线绝缘电阻均匀

下降或数值接近时,即使已经超越报警限,装置也不能动

作;当正负母线绝缘不均匀下降但都下降时,装置也不能

正确反映正负母线的绝缘状况;当正负极对地绝缘电阻

数值很大(在正常范围内)但差值很大时,装置会误报警。

缺乏对系统绝缘状态的记录和预警，不利于故障的避免

和故障后的检修。

2、新型直流系统绝缘在线监测

监测系统组成结构:

图1所示的直流绝缘监测系统采用监控主机与绝缘检测装置协调配合的方式,由监测主机通过RS-485总线下发检测命令,新型绝缘检测装置实时检测各个直流系统的绝缘电阻,并通过RS-485总线将结果传送给监控系统主机,主机通过判断当前绝缘电阻值与正常值的差异分别得到直流系统正、负母线对地的绝缘状态,同时判断出具体的故障系统。此外,监控系统主机可以利用历史数据判断绝缘电阻的下降趋势,从而在发生接地故障前给出预警信号,有效避免绝缘事故的发生。

原理：原理图如下图

图2 新型绝缘检测电路原理图

图中R+、R-分别为直流系统正、负母线对地的绝缘电阻。虚线框内为绝缘检测装置的主电路部分、直流信号产生部分及4个采样电阻(R1、R2、R3和R4)的采样调理电路。采样电阻阻值可根据具体情况进行改变,以调整采样信号的大小。

优势：这种方法不仅能反映了正、负母线对地绝缘的不平衡程度,也能真正反映绝缘水平。在正、负母线对地绝缘电阻同时下降时,这种方法能准确及时报警。

并且这种方法不仅不会使直流系统的纹波增大,也不会

影响供电质量,而且克服了系统的分布电容对测量结果

的影响,而不使分辨率降低。同时该方法具有同时对多

个直流系统进行绝缘监测并实现绝缘故障报警和故障

预警的功能。并且该方法检测精度高，运行也很稳定。

3、双不对称电桥直流系统绝缘监测

原理：原理图如下图

图中,R+、R-分别为直流系统正、负母线对地绝缘电阻;R1、R2和RJ为桥电阻,R1≠R2;UM为正负母线电

压;UJ为RJ上的电压。

通过戴维宁定律可得

R+R−

反映了直流系统的对地绝缘状况,通过采样电压UJ1、UJ2, R++R−

可以利用式(4)定量检测直流系统的对地绝缘,无论对于正负母线绝缘均匀下降、不均匀下降还是单母线接地,式(4)都能正确反映。

优势：1、该装置使用了单片机P89V51，该芯片有一个最突出的特点就是带有自调试功能(SoftICE),因此可节省传统的仿真器,从而使用户能以最低的费用实现仿真、开发和调试。在该装置中,利用SPI接口与串行A/D转换器通信实现模拟量的采样;利用I/O口实现模拟开关的通道切换;利用片内串行口实现系统测试、维护及程序的在线更新以及与上位机的通信。由此可见,采用P89V51单片机单个芯片即可完成系统的控制,大大简化了系统硬件设计,也降低了系统成本。2、该装置考虑了强电磁坏境，采取了抗干扰措施，抗干扰能力强。3、运行稳定，准确性高。

缺点：技术难度较高，成本也较高。

4、机车直流绝缘监测装置

原理：原理图如下图

在原理图中, L+ 和 L- 为机车直流电源系统的正负母线, L+ 和 L- 均对地悬浮, 为接地点,Rp和 Rn分别为待测的正负母线对地的绝缘电阻,Rc1、Rc2、Rc3和 Rc4为测量用的已知阻值的精密电阻, S1 和 S2 为电子开关。

设直流电网电压为 U, Rp//Rc3(“//”表示两电阻并联) 为Rcp, Rn//Rc4为Rcn,Rcp、Rcn对地电压分别为 Ucp、Ucn, Ucp和Ucn的大小可以别通过采集 Rc3和 Rc4两端的电压得到。当开关 S1, S2 全部断开时, Rc3和 Rc4两端电压为 Ucp0和 Ucn0。由图 1 可知, 所测的 Ucp0和Ucn0分别为此时正负母线与地之间的电压, 由此得:

由以上两式计算出 Rcp和 Rcn的值, 由于 Rc3和Rc4的电阻值已知, 因此可以通过电阻并联原理计算得

到直流系统正负母线对地的绝缘电阻 Rp和 Rn。

由图 1 可知, 在下面两种情况也可以得到直流系统正负母线对地的绝缘电阻:

1) S1 和 S2 全部断开, 然后 S1 断开和 S2 闭合;

2) S1 闭合和 S2 断开, 然后 S1 断开和 S2 闭合。优势：此检测方法不仅可以检测正负母线对地的绝缘电阻大小, 还可以检测到 L+/L- 和任一连线断开的故障。由图 1 可知, 如果 L+/L- 断开, 采集到的电网电压将为零值, 如果断开, 在开关 S1 和 S2 切换前后 Rc3和 Rc4上所采集的电压不会变化, 因此可通过以上的方法来检测绝缘监测装置是否断线。

该装置不仅能在线实时检测直流系统正负母线对地的绝缘电阻,而且还能判断装置输入接线是否断开, 从而避免由于断线而引起装置失效的问题。同时该装置功能准确可靠, 运行稳定, 自动化程度高。