CN103701092B - 一种直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，包括检测信号源模块，多个信号耦合器，吸流变压器，多个剩余电流传感器，多个相敏整流器，多个绝缘电阻检测器，多个保护输出单元和隔直电容。检测信号源模块经检测信号母线与信号耦合器连接；检测信号源模块经吸流变压器连接直流电气***的正负主母线；剩余电流传感器连接相敏整流器输入端，相敏整流器的控制端与检测信号母线相连接，相敏整流器与绝缘电阻检测器和保护输出单元连接，绝缘电阻检测器和保护输出单元分别与检测信号母线相连接。本发明对保护范围的绝缘降低和接地故障具有可靠的选择性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电气工程中应用的检测与保护装置，特别涉及一种直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置。
背景技术
公知的直流电气***对地绝缘电阻降低以至于发生接地故障，其故障点探测方法一直是业界探索的问题之一。在现实的工程应用中除了昂贵的离线型接地故障侦测仪器之外，还没有具备有效选择性保护的直流***一点接地保护技术。本发明的贡献在于，通过实施本发明的技术和设备，能够对直流电气***的被保护回路对地绝缘电阻进行实时的在线检测，并对发生的接地故障及时保护，使得直流电气***和设备免受电气短路灾害影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对对保护范围内的绝缘降低和接地故障提供一种具有可靠的选择性和准确性保护的直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，包括检测信号源模块，多个信号耦合器，吸流变压器，多个剩余电流传感器，多个相敏整流器，多个绝缘电阻检测器，多个保护输出单元和隔直电容；
所述检测信号源模块的中性点与所述吸流变压器的主绕组连接，所述吸流变压器的副绕组经过隔直电容与直流电气***的正负主母线连接；
所述检测信号源模块的三相输出端与检测信号母线连接，用于将检测信号源模块产生的检测信号传递到检测信号母线上，所述检测信号母线的每个相位分别与至少一个信号耦合器的原绕组同名端连接，所有信号耦合器副绕组的同名端分别连接被保护的直流电气***的分组母线，异名端分别与直流电气***的正负主母线连接，用于将检测信号源模块产生的检测信号馈送到被保护的直流电气***，多个所述剩余电流传感器分别连接至直流电气***的分组母线，每个剩余电流传感器的负载连接端分别与一个外部负载连接；
每一个所述剩余电流传感器的输出端对应与一个相敏整流器的输入端连接，检测信号母线按照相位分别与所述相敏整流器对应的控制端连接，所述相敏整流器的每个输出端分别与一个绝缘电阻检测器的第一输入端和一个保护输出单元的第一输入端连接，每个所述绝缘电阻检测器的第二输入端和每个保护输出单元的第二输入端分别与所述检测信号母线按相位相连接。
本发明的有益效果是：本发明对保护范围的绝缘降低和接地故障保护具有可靠的选择性和准确性，而对保护范围之外发生的绝缘降低和接地故障相互不产生影响；添加一个吸流变压器，该变压器的原绕组同名端连接三相检测信号电源的中性点，另一端连接检测信号中性母线；吸流变压器的副绕组同名端连接大地，另一端通过隔直电容器连接直流电气***的正负主母线（非保护侧），直流***某被保护回路发生接地或（不对称的）绝缘降低情况下，吸流变压器将剩余的检测信号电流引入大地，使得本发明的技术对直流***非保护区域不产生任何影响。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，每个所述信号耦合器按照三相对称配置，每个所述信号耦合器包括一个三绕组变压器和一个电容器，每个所述电容器并联接在所述三绕组变压器的原绕组上，每个所述三绕组变压器上的两个副绕组分别先与直流电气***的分组母线的正负极分别连接后，经由所述的剩余电流传感器与被保护的直流回路中的外部负载相连。
采用上述进一步方案的有益效果是：信号耦合器按照三相对称配置后，正常情况下在被保护一侧将检测信号得到有效耦合，而在非被保护的一侧三相信号的矢量和接近于零。因而，对非被保护的一侧直流电气***几乎不产生有害影响。
进一步，每个剩余电流传感器的原绕组分别与直流电气***的分组母线连接，每个剩余电流传感器的副绕组分别与相敏整流器的一个输入端相连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：剩余电流传感器对被保护回路泄漏的交流检测信号通过非直接接触的磁场耦合的方式检测，不改变直流***的电路连接。
进一步，每个相敏整流器包括一个过零比较器和一组交替通断的模拟电子开关；每个模拟电子开关的输入端均与所述剩余电流传感器的副绕组连接，每个所述过零比较器的输入端是相敏整流器的控制端，每个所述过零比较器的输入端分别按照所述信号耦合器连接的相位与所述检测信号母线连接，每个过零比较器的输出端与模拟电子开关的控制端连接，过零比较器用于将正弦的检测信号转换成为与之同步的方波信号，利用方波信号控制模拟电子开关对剩余电流传感器的输出信号按检测信号的相位进行整流，每个所述模拟电子开关的输出端分别与一个所述绝缘电阻检测器6除数输入端和一个保护输出单元的正输入端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：内部包括有过零比较器和交替通断的模拟电子开关的相敏整流器具有对扰动信号有效的抑制作用。连接至相敏整流器输入端的电流信号中，仅有与连接到控制端的检测信号具有同频率同相位的有益分量通过并到达输出端。而流入输入端的非源于检测信号的扰动信号被相敏整流器有效的滤除。
进一步，所述吸流变压器与信号耦合器中的每个三绕组变压器的变比相同。
采用上述进一步方案的有益效果是：不论在正常状态还是直流***被保护一侧发生接地故障或者绝缘降低，只要回流到所述的检测信号母线中性母线的电流不为零，预示着在直流电气***的正负主母线一侧检测信号电流不为零（非平衡电流）。通过所述的吸流变压器及其连接，能够将这些非平衡电流吸入大地，从而在全状态下保证本发明对非保护的直流***不产生影响。
进一步，所述检测信号源模块包括谐振电路、＋120°移相放大器、－120°移相放大器和三个功率放大电路，所述谐振电路的输出端分别与＋120°移相放大器、－120°移相放大器相连接，用于产生三相检测信号中的两相原信号，所述谐振电路的输出端、＋120°移相放大器的输出端和－120°移相放大器的输出端分别与一个功率放大电路连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：三相交流检测信号，是保证在全状态下保证本发明对非保护的直流***不产生影响实现基本条件。
进一步，每个绝缘电阻检测器包括一个除法器和一个指示器，所述检测信号母线按相位经过二极管整流和RC低通滤波器后作为基准信号与每个除法器的被除数输入端连接，每个所述除法器的除数输入端分别与所述相敏整流器的一个输出端连接，每个绝缘电阻检测器中的所述除法器的输出端与所述指示器的输入端连接后接地。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用除法器及其所述的基准信号和连接关系，保障绝缘电阻检测器的输出仅仅取决于检测信号和所述剩余电流传感器检测到的阻性泄漏电流分量的比值，而与具体的检测信号大小或其它干扰因素无关，最大限度地抑制误差的产生。通过建立数据库***对直流***的绝缘电阻更能提供关系和趋势分析，从而提高直流***的设备管理和维护水平。
进一步，每个保护输出单元包括一个比较器，一个定时器和一个保护继电器；每个所述比较器的正输入端分别与所述相敏整流器的一个输出端连接，每个所述比较器的负输入端均经过一个滑动变阻器接入所述基准信号，每个所述比较器的输出端均经过一个定时器与一个保护继电器相连，进行跳闸或故障报警。
采用上述进一步方案的有益效果是：保护输出单元确立了剩余电流传感器输出的阻性泄漏电流分量和由检测信号产生的基准信号之间的比较关系，使得保护单元的输出结果仅取决于阻性泄漏电流分量占基准信号的比例，而与具体的阻性泄漏电流分量大小无关；添加的定时器能够有效的限制瞬间的扰动，最大限度的保证保护输出单元的动作准确性。
进一步，所述检测信号源模块包括第一单片机、滤波放大电路和功率单元；所述第一单片机中PWM模块的输出端经过滤波放大电路与功率单元连接，用于将第一单片机产生的检测信号经过滤波放大后传送给功率单元进行功率放大。
采用上述进一步方案的有益效果是：简化电路结构、方便调试检验，提供附加的增值功能。
进一步，所述相敏整流器、绝缘电阻检测器和保护输出单元由第二单片机部程序实现，每个所述剩余电流传感器的输出端和与之对应分组连接的检测信号母线分别经低通滤波器后输入第二单片机的模拟输入端口，第二单片机通过内部程序进行相敏整流滤波、矢量乘法和除法运算后，经第二单片机的输出接口与一个保护输出继电器连接，进行跳闸或故障报警。
采用上述进一步方案的有益效果是：大幅度简化电路设计和结构，方便生产调试，提供人工智能服务，构建计算机网络，提供综合的高级设备管理服务。
附图说明
图1为本发明整体结构框图；
图2为本发明实施例1结构框图；
图3为本发明实施例2结构框图；
图4为本发明实施例2中第一单片机作为检测信号源模块工作流程图；
图5为本发明实施例2中第二单片机进行绝缘电阻检测和接地保护的工作流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、检测信号源模块，1-1、谐振电路，1-2、＋120°移相放大器，1-3、－120°移相放大器，1-4、三个功率放大电路，1.1-1、第一单片机，1.1-2、滤波放大电路，1.1-3、功率单元，2、信号耦合器，2-1、三绕组变压器，2-2、电容器，3、吸流变压器，4、剩余电流传感器，5、相敏整流器，5-1、过零比较器，5-2、模拟电子开关，5.1-1、第二单片机，5.1-2、保护输出继电器，6、绝缘电阻检测器，6-1、除法器，6-2、指示器，7、保护输出单元，7-1、比较器，7-2、定时器，7-3、保护继电器，8、隔直电容，9、直流电气***的正负主母线，10、检测信号母线，11、直流电气***的分组母线，12、第三单片机，13、人机交互界面，D、整流二极管，C1、第一滤波电容，R1、第一滤波电阻，C2、第二滤波电容，R2、第二滤波电阻，Vref、基准电压。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明整体结构框图；图2为本发明实施例1结构框图；图3为本发明实施例2结构框图；图4为本发明实施例2中第一单片机作为检测信号源模块工作流程图；图5为本发明实施例2中第二单片机进行绝缘电阻检测和接地保护的工作流程图。
实施例1
一种直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，包括检测信号源模块1，多个信号耦合器2，吸流变压器3，多个剩余电流传感器4，多个相敏整流器5，多个绝缘电阻检测器6，多个保护输出单元7和隔直电容8；
所述检测信号源模块1的中性点与所述吸流变压器3的主绕组连接，所述吸流变压器3的副绕组经过隔直电容8与直流电气***的正负主母线9连接；
所述检测信号源模块1的三相输出端与检测信号母线10连接，用于将检测信号源模块1产生的检测信号传递到检测信号母线10上，所述检测信号母线10的每个相位分别与至少一个信号耦合器2的原绕组同名端连接，所有信号耦合器2副绕组的同名端分别连接被保护的直流电气***的分组母线11，异名端分别与直流电气***的正负主母线9连接，用于将检测信号源模块1产生的检测信号馈送到被保护的直流电气***，多个所述剩余电流传感器4分别连接至直流电气***的分组母线11，每个剩余电流传感器4的负载连接端分别与一个外部负载连接；
每一个所述剩余电流传感器4的输出端对应与一个相敏整流器5的输入端连接，检测信号母线10按照相位分别与所述相敏整流器5对应的控制端连接，所述相敏整流器5的每个输出端分别与一个绝缘电阻检测器6的第一输入端和一个保护输出单元7的第一输入端连接，每个所述绝缘电阻检测器6的第二输入端和每个保护输出单元7的第二输入端分别与所述检测信号母线10按相位相连接。
进一步，每个所述信号耦合器2按照三相对称配置，每个所述信号耦合器2包括一个三绕组变压器2-1和一个电容器2-2，每个所述电容器2-2并联接在所述三绕组变压器2-1的原绕组上，每个所述三绕组变压器2-1上的两个副绕组分别先与直流电气***的分组母线11的正负极分别连接后，经由所述的剩余电流传感器4与被保护的直流回路中的外部负载相连。
每个剩余电流传感器4的原绕组分别与直流电气***的分组母线11连接，每个剩余电流传感器4的副绕组分别与相敏整流器5的一个输入端相连接。
每个相敏整流器5包括一个过零比较器5-1和一组交替通断的模拟电子开关5-2；每个模拟电子开关5-2的输入端均与所述剩余电流传感器4的副绕组连接，每个所述过零比较器5-1的输入端是相敏整流器5的控制端，每个所述过零比较器5-1的输入端分别按照所述信号耦合器2连接的相位与所述检测信号母线10连接，每个过零比较器5-1的输出端与模拟电子开关5-2的控制端连接，过零比较器5-1用于将正弦的检测信号转换成为与之同步的方波信号，利用方波信号控制模拟电子开关5-2对剩余电流传感器4的输出信号按检测信号的相位进行整流，每个所述模拟电子开关5-2的输出端分别与一个所述绝缘电阻检测器6除数输入端和一个保护输出单元7的正输入端连接。
所述吸流变压器3与信号耦合器2中的每个三绕组变压器的变比相同。
所述检测信号源模块1包括谐振电路1-1、＋120°移相放大器1-2、－120°移相放大器1-3和三个功率放大电路1-4，所述谐振电路1-1的输出端分别与＋120°移相放大器1-2、－120°移相放大器1-3相连接，用于产生三相检测信号中的两相原信号，所述谐振电路1-1的输出端、＋120°移相放大器1-2的输出端和－120°移相放大器1-3的输出端分别与一个功率放大电路1-4连接。
每个绝缘电阻检测器6包括一个除法器6-1和一个指示器6-2，所述检测信号母线10按相位经过二极管整流和RC低通滤波器后作为基准信号与每个除法器6-1的被除数输入端连接，每个所述除法器6-1的除数输入端分别与所述相敏整流器5的一个输出端连接，每个绝缘电阻检测器中的所述除法器6-1的输出端与所述指示器6-2的输入端连接后接地。
每个保护输出单元7包括一个比较器7-1，一个定时器7-2和一个保护继电器7-3；每个所述比较器7-1的正输入端分别与所述相敏整流器5的一个输出端连接，每个所述比较器7-1的负输入端均经过一个滑动变阻器接入所述基准信号，每个所述比较器7-1的输出端均经过一个定时器7-2与一个保护继电器7-3相连，进行跳闸或故障报警。
所述检测信号源模块1包括第一单片机1.1-1、滤波放大电路1.1-2和功率单元1.1-3；所述第一单片机1.1-1中PWM模块的输出端经过滤波放大电路1.1-2与功率单元1.1-3连接，用于将第一单片机1.1-1产生的检测信号经过滤波放大后传送给功率单元1.1-3进行功率放大。
所述相敏整流器5、绝缘电阻检测器6和保护输出单元7由第二单片机5.1-1内部程序实现，每个所述剩余电流传感器4的输出端和与之对应分组连接的检测信号母线分别经低通滤波器后输入第二单片机5.1-1的模拟输入端口，第二单片机5.1-1通过内部程序进行相敏整流滤波、矢量乘法和除法运算后，经第二单片机5.1-1的输出接口与一个保护输出继电器5.1-2连接，进行跳闸或故障报警。
如图5所示，公知的谐振电路1-1产生一个正弦波信号除直接作为A相检测原信号外，另接入＋120°移相放大器1-2的输入端产生C相检测原信号，另接入－120°移相放大器1-3输入端产生B相检测原信号。三相检测原信号分别接入三路对称的功率放大电路1-4输入端，产生三相对称检测信号。信号耦合器2由三绕组变压器2-1和电容器2-2构成，电容器2-2并联接在三绕组变压器2-1的原绕组，起补偿三绕组变压器2-1激磁电流的作用。三绕组变压器2-1的原绕组同名端，连接检测信号母线10其中的一相。三绕组变压器2-1的两副绕组是完全对称的两个绕组，其容量按照直流回路电流设计，两副绕组按照（与原绕组）同名端接被保护直流回路（组）侧直流***的分组母线11，另一端分别接直流电气***的正负主母线。每三相信号耦合器成一组按照“Y”型接线连接构成中性点，连接检测信号中性母线。中性母线连接吸流变压器的原绕组的非同名端，吸流变压器3原绕组的同名端与检测信号源功率放大电路1-4的中性点“地”端连接；吸流变压器3副绕组与原绕组首端的同名端直接接大地，另一端经由两隔离电容器8连接直流***的分组母线11。剩余电流传感器4、相敏（检波）整流单元5、绝缘电阻检测器6、保护输出单元7是与被保护回路对应配置。剩余电流传感器4由被保护回路直流电缆（或正负两条导线）作为原绕组穿过剩余电流传感器4，剩余电流传感器4副绕组接入相敏整流器5的输入端。与被保护回路对应的检测信号接入相敏整流器5的控制端。相敏整流器5由过零比较器5-1作为脉冲整形将正弦检测信号转换成为与之同步的方波信号，控制两组交替通断的电子模拟开关5－2达到对剩余电流传感器输出信号按相位整流的目的。与被保护回路对应的检测信号经二极管D整流、R2和C2滤波后作为基准信号Vref分别接入绝缘电阻检测器和保护输出单元。相敏整流器5输出经过R1和C1滤波后，分别接入绝缘电阻检测器6和保护输出单元7。绝缘电阻检测器6由公知的模拟除法器6-1构成，基准信号Vref作为被除数，相敏整流器5输出作为除数，模拟除法器6-1的输出连接一个指示器6-2。保护输出单元7由幅值比较器7-1、动作值整定电位器R、定时器电路7-2和保护继电器7-3构成。动作值整定电位器R的一个固定端接地，另一个固定端接基准信号Vref，滑动端连接比较器7-1的基准端。比较器7-1的输出连接定时器电路，保护继电器7-3接在定时器7-2的输出端。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于：所述检测信号源模块1包括第一单片机1.1-1，滤波放大电路1.1-2和功率单元1.1-3。所述第一单片机1.1-1中PWM模块的输出端经过滤波放大电路1.1-2与功率单元1.1-3连接。
所述相敏整流器5、绝缘电阻检测器6和保护输出单元7均为第二单片机5.1-1内部程序实现。每个所述剩余电流传感器4的输出端分别经由低通滤波器输入第二单片机5.1-1的一个模拟量输入接口。第二单片机5.1-1通过内部程序进行相敏整流滤波、矢量乘法和除法运算后，经第二单片机5.1-1的输出接口与一个保护输出继电器5.1-2连接，进行跳闸或故障报警。
由单片机构成的直流***接地保护技术可以有多种组织结构形式，如检测信号部分可以采用全模拟电路，也可以采用单片机和功率放大器构成。除此之外，各被保护回路可以配置独立的单片机，也可以按照被保护回路分组配置单片机。如图3所示是个全单片机***，其被保护回路按照检测信号相别分组配置单片机的直流***接地保护。在这个***中，第一单片机1.1-1的片内外设PWM模块输出连接滤波放大电路1.1-2和功率单元1.1-3，经过滤波放大电路1.1-2和功率单元1.1-3输出产生实用的检测信号并接入检测信号母线。另一方面功率单元1.1-3的输出接入第一单片机1.1-1的内外设A/D转换器的模拟量输入端，经片内A/D转换器转换送入程序控制***，形成对检测信号的闭环控制。检测信号耦合器2原绕组同名端按照每三相一组分别连接到检测信号对应相别，另一端以“Y”接线方式连接检测信号中性母线上；两副绕组的同名端分别连接被保护回路正负分组母线（线路侧），另一端连接分组的直流正负母线。吸流变压器3的原绕组同名端连接检测信号功率单元的中性点，另一端接检测信号中性母线。吸流变压器3的副绕组同名端直接接大地，副绕组另一端通过隔离电容器8分别连接直流正负母线。直流电气***的直流正负母线9经由分压电阻网络接入第一单片机1.1-1的内外设A/D转换器模拟量输入端，用作对直流电气***的直流正负母线9的电压检测和母线***接地检查。第一单片机1.1-1按照这样的步骤工作：
第一步骤，第一单片机1.1-1对模拟量输入信号进行周期性的检测；
第二步骤，第一单片机1.1-1内函数发生器根据给定值驱动片内外设PWM模块输出三相交流信号；
第三步骤，将检测到的模拟量输出幅值相位与给定值比较，并依据闭环调节的要求对三相交流信号进行校正；
第四步骤，计算直流***各母线对地的电压以及母线间电压，鉴别正负母线对地电压的平衡程度，对于超出平衡程度要求的现象发出报警。
每一被保护回路分组由一片第二单片机5.1-1对分组内直流回路进行保护。在这个子***中相敏整流器、绝缘电阻监测器、接地保护功能通过软件实现。剩余电流传感器和保护输出继电器按照被保护回路对应配置。组内各剩余电流传感器的输出分别接入第二单片机5.1-1的片内外设A/D转换器模拟量输入通道，与分组对应相的检测信号也接入第二单片机5.1-1的片内外设A/D转换器模拟量输入通道之一。保护输出继电器接入第二单片机5.1-1的DI/O端口。第二单片机5.1-1按照这样的步骤工作：
第一步骤，同步采样检测信号和剩余电流传感器电流信号（若采用异步采样须进行相位角补偿）；
第二步骤，进行数字滤波；
第三步骤，进行相敏整流滤波、矢量乘法和除法运算，求取被保护回路绝缘电阻和电容电流分量、电压、绝缘电阻和对应的容抗数值；
第四步骤，将计算结果与工程的整定值进行比较。在满足条件情况下发出预告信号、报警和（或）保护动作切除被保护回路；
第五步骤，提供存储、历史曲线描绘、趋势分析、数据统计、网络共享等高级服务。
第六步骤，应用数学和电工领域公知的线性分析方法，解析历史库数据，提供高精度的接地电阻测量和保护，提供动态设备管理。
第七步骤，自适应校正检测信号的电压、频率，改进测量准确度。
第二单片机5.1-1经过处理的到的数据经过T-BUS数据总线传输给第三单片机12，第三单片机控制人机交互界面进行人机交互操作及显示，并与内部管理网进行数据通信。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，其特征在于：包括检测信号源模块(1)，多个信号耦合器(2)，吸流变压器(3)，多个剩余电流传感器(4)，多个相敏整流器(5)，多个绝缘电阻检测器(6)，多个保护输出单元(7)和隔直电容(8)；
所述检测信号源模块(1)的中性点与所述吸流变压器(3)的主绕组连接，所述吸流变压器(3)的副绕组经过隔直电容(8)与直流电气***的正负主母线(9)连接；
所述检测信号源模块(1)的三相输出端与检测信号母线(10)连接，用于将检测信号源模块(1)产生的检测信号传递到检测信号母线(10)上，所述检测信号母线(10)的每个相位分别与至少一个信号耦合器(2)的原绕组同名端连接，所有信号耦合器(2)副绕组的同名端分别连接被保护的直流电气***的分组母线(11)，异名端分别与直流电气***的正负主母线(9)连接，用于将检测信号源模块(1)产生的检测信号馈送到被保护的直流电气***，多个所述剩余电流传感器(4)分别连接至直流电气***的分组母线(11)，每个剩余电流传感器(4)的负载连接端分别与一个外部负载连接；
每一个所述剩余电流传感器(4)的输出端对应与一个相敏整流器(5)的输入端连接，检测信号母线(10)按照相位分别与所述相敏整流器(5)对应的控制端连接，所述相敏整流器(5)的每个输出端分别与一个绝缘电阻检测器(6)的第一输入端和一个保护输出单元(7)的第一输入端连接，每个所述绝缘电阻检测器(6)的第二输入端和每个保护输出单元(7)的第二输入端分别与所述检测信号母线(10)按相位相连接。
2.根据权利要求1所述的直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，其特征在于：每个所述信号耦合器(2)按照三相对称配置，每个所述信号耦合器(2)包括一个三绕组变压器(2-1)和一个电容器(2-2)，每个所述电容器(2-2)并联接在所述三绕组变压器(2-1)的原绕组上，每个所述三绕组变压器(2-1)上的两个副绕组分别先与直流电气***的分组母线(11)的正负极分别连接后，经由所述的剩余电流传感器(4)与被保护的直流回路中的外部负载相连。
3.根据权利要求1所述的直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，其特征在于：每个剩余电流传感器(4)的原绕组分别与直流电气***的分组母线(11)连接，每个剩余电流传感器(4)的副绕组分别与相敏整流器(5)的一个输入端相连接。
4.根据权利要求1所述的直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，其特征在于：每个相敏整流器(5)包括一个过零比较器(5-1)和一组交替通断的模拟电子开关(5-2)；每个模拟电子开关(5-2)的输入端均与所述剩余电流传感器(4)的副绕组连接，每个所述过零比较器(5-1)的输入端是相敏整流器(5)的控制端，每个所述过零比较器(5-1)的输入端分别按照所述信号耦合器(2)连接的相位与所述检测信号母线(10)连接，每个过零比较器(5-1)的输出端与模拟电子开关(5-2)的控制端连接，过零比较器(5-1)用于将正弦的检测信号转换成为与之同步的方波信号，利用方波信号控制模拟电子开关(5-2)对剩余电流传感器(4)的输出信号按检测信号的相位进行整流，每个所述模拟电子开关(5-2)的输出端分别与一个所述绝缘电阻检测器(6)除数输入端和一个保护输出单元(7)的正输入端连接。
5.根据权利要求1所述的直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，其特征在于：所述吸流变压器(3)与信号耦合器(2)中的每个三绕组变压器的变比相同。
6.根据权利要求1所述的直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，其特征在于：所述检测信号源模块(1)包括谐振电路(1-1)、+120°移相放大器(1-2)、－120°移相放大器(1-3)和三个功率放大电路(1-4)，所述谐振电路(1-1)的输出端与+120°移相放大器(1-2)、－120°移相放大器(1-3)相连接，用于产生三相检测信号中的两相原信号，所述谐振电路(1-1)的输出端、+120°移相放大器(1-2)的输出端和－120°移相放大器(1-3)的输出端分别与一个功率放大电路(1-4)连接。
7.根据权利要求1所述的直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，其特征在于：每个绝缘电阻检测器(6)包括一个除法器(6-1)和一个指示器(6-2)，所述检测信号母线(10)按相位经过二极管整流和RC低通滤波器后作为基准信号与每个除法器(6-1)的被除数输入端连接，每个所述除法器(6-1)的除数输入端分别与所述相敏整流器(5)的一个输出端连接，每个绝缘电阻检测器中的所述除法器(6-1)的输出端与所述指示器(6-2)的输入端连接后接地。
8.根据权利要求7所述的直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，其特征在于：每个保护输出单元(7)包括一个比较器(7-1)，一个定时器(7-2)和一个保护继电器(7-3)；每个所述比较器(7-1)的正输入端分别与所述相敏整流器(5)的一个输出端连接，每个所述比较器(7-1)的负输入端均经过一个滑动变阻器接入所述基准信号，每个所述比较器(7-1)的输出端均经过一个定时器(7-2)与一个保护继电器(7-3)相连，进行跳闸或故障报警。
9.根据权利要求8所述的直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，其特征在于：所述检测信号源模块(1)包括第一单片机(1.1-1)、滤波放大电路(1.1-2)和功率单元(1.1-3)；所述第一单片机(1.1-1)中PWM模块的输出端经过滤波放大电路(1.1-2)与功率单元(1.1-3)连接，用于将第一单片机(1.1-1)产生的检测信号经过滤波放大后传送给功率单元(1.1-3)进行功率放大。
10.根据权利要求8所述的直流电气***绝缘电阻检测与接地保护装置，其特征在于：所述相敏整流器(5)、绝缘电阻检测器(6)和保护输出单元(7)由第二单片机(5.1-1)内部程序实现，每个所述剩余电流传感器(4)的输出端和与之对应分组连接的检测信号母线分别经低通滤波器后输入第二单片机(5.1-1)的模拟输入端口，第二单片机(5.1-1)通过内部程序进行相敏整流滤波、矢量乘法和除法运算后，经第二单片机(5.1-1)的输出接口与一个保护输出继电器(5.1-2)连接，进行跳闸或故障报警。
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Denomination of invention: An insulation resistance detection and grounding protection device for DC electrical system Effective date of registration: 20211027 Granted publication date: 20160309 Pledgee: Danghu Branch of Zhejiang Pinghu Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: PINGHU SITONG POWER SUPPLY FACTORY Registration number: Y2021330002072 |
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