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直流绝缘检测的研究与应用
来源:作者:本站
  摘要:本文利用不平衡电桥法给出了一个较为精确的,用于电网直流系统计算正负母线绝缘值都出现降低的情况下的正、负绝缘电阻的公式。同时提出了一种主—从式的绝缘监测小系统的设计方案。即用一个绝缘主模块来测量主回路的绝缘电阻,而用专门的支路模块来判断出现绝缘降低的那条支路,并且在实际应用中取得了很好的效果。
  关键词:不平衡电桥 主—从式 绝缘监测

  1.引言

  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控制信号电源,是一个十分庞大的多分支供电网络。在一般情况下,一点接地并不影响直流系统的运行,但如果不能迅速找到接地故障点并予以修复,又发生另一点接地故障,就可能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,但它不能检测直流系统正、负极绝缘同等下降时的情况;绝缘监测装置即使报警,也不能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用的一种新方法,但它所能检测的接地电阻受直流系统对地分布电容的制约,而且低频交流信号容易受外界的干扰,另外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克服的缺陷。本文提出一种新的检测方法,即主回路用不平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。 来源:www.tede.cn

  2.主回路的绝缘电阻的测量

  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,检测的结果将与实际情况不符合。


图-1

来源:输配电设备网

  为了能检测正负都绝缘降低的情况,下文设计一种不平衡电桥测量法。并用MCS 80C196KC单片机来实现,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,它们两端可以承受400V的电压。所以我们可以通过控制P10的电平,来控制1、2脚的导通而达到控制JK1的导通与关断。同理,通过控制P11的电平来控制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通道采集C4两端的电压,从而测得Um。第二步,JK1断开、JK2闭合,通过A/D口的AC5通道采集C2两端的电压,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。很明显的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。
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