直流盡緣檢測的研究與應用
摘要：本文利用不平衡電橋法給出了一個(gè)較為精確的，用于電網(wǎng)直流，直流系統計算正負母線(xiàn)盡緣值都出現降低的情況下的正、負盡緣電阻的公式。同時(shí)提出了一種主—從式的盡緣監測小系統的設計方案。即用一個(gè)盡緣主模塊來(lái)丈量主回路的盡緣電阻，而用專(zhuān)門(mén)的支路模塊來(lái)判定出現盡緣降低的那條支路，并且在實(shí)際應用中取得了很好的效果。頻譜分析儀| 電池測試儀| 相序表| 萬(wàn)用表| 功率計| 示波器| 電阻測試儀| 電阻計| 電表| 鉗表| 高斯計| 電磁場(chǎng)測試儀
　　1．引言
　　發(fā)電廠(chǎng)和變電站的直流，直流電源作為主要電氣設備的保安電源及控制信號電源，是一個(gè)十分龐大的多分支供電網(wǎng)絡(luò )。在一般情況下，一點(diǎn)接地并不影響直流系統的運行，但假如不能迅速找到接地故障點(diǎn)并予以修復，又發(fā)生另一點(diǎn)接地故障，就可能引起重大故障的發(fā)生。
　　現有檢測直流系統盡緣的方法主要有電橋平衡原理和低頻探測原理。根據電橋平衡原理實(shí)現的盡緣監測裝置被廣泛使用，但它不能檢測直流系統正、負極盡緣同等下降時(shí)的情況；盡緣監測裝置即使報警，也不能直接得到系統對地的盡緣電阻大小。用低頻探測原理檢測接地故障是近幾年采用的一種新方法，但它所能檢測的接地電阻受直流系統對地分布電容的制約，而且低頻交流信號輕易受外界的干擾，另外注進(jìn)的低頻交流信號增大直流系統的電壓紋波系數�？梢�(jiàn)，電橋平衡原理和低頻探測原理均存在若干難以克服的缺陷。本文提出一種新的檢測方法，即主回路用不平衡電橋檢測總的盡緣電阻，而支路用直流互感器來(lái)檢測到底是哪一路出現了盡緣降低。同時(shí)用單片機來(lái)實(shí)現這種檢測方法。
　　2．主回路的盡緣電阻的丈量
　　傳統的平衡電橋檢測原理如下圖-1，通過(guò)檢測電壓Uj和Um，再加上給定的電阻R來(lái)算出R 、R-，但當正負盡緣都出現降低的情況下，檢測的結果將與實(shí)際情況不符合。
　為了能檢測正負都盡緣降低的情況，下文設計一種不平衡電橋丈量法。并用MCS80C196KC單片機來(lái)實(shí)現，如圖-2所示。首先我們先說(shuō)明一下電子繼電器AQW214的用法,當AQW214的1、2腳導通時(shí)，7、8腳也導通；而且導通的內阻很小。同理，3，4腳導通時(shí)，5、6腳也導通。而且，AQW214的耐壓值可以達到400V，即當7、8，或5、6不導通時(shí)，它們兩端可以承受400V的電壓。所以我們可以通過(guò)控制P10的電平，來(lái)控制1、2腳的導通而達到控制JK1的導通與關(guān)斷。同理，通過(guò)控制P11的電平來(lái)控制JK2的導通與關(guān)斷。

80A Mini交/直流鉗型表FC-33

200A Mini交/直流鉗型表FC-32

直流電源供應器EPS-6030TD

直流電源供應器EPS-3060TD

交直流鉤表TES-3092

交流鉤表TES-3091

小型交流鉤表TES-3090

交直流鉤表TES-3082

AC鉗形電流轉換器8008

數字式泄漏電流鉗形表2432

數字式泄漏電流鉗形表2432

數字式泄漏電流鉗形表 2433R

數字式泄漏電流鉗形表2433

交直流鉤表TES-3080

直流電源供應器EPS-3010SD

直流電源供應器EPS-6030SD

AC/DC 交直流鉗型表DT-9700FC

4000位交/直流鉗型表DT-362
第一步，JK1、JK2都斷開(kāi)，我們通過(guò)80C196單片機的A/D口的AC4通道采集C4兩真個(gè)電壓，從而測得Um。
第二步，JK1斷開(kāi)、JK2閉合，通過(guò)A/D口的AC5通道采集C2兩真個(gè)電壓，從而測算得Uj，記此時(shí)測得的電壓Uj為Uj1。第三步，JK1閉合、JK2斷開(kāi)，記此時(shí)測得的電壓Uj為Uj2。很明顯的Uj1與R ，R-有關(guān)系，Uj2也與R ，R-有關(guān)系。從而可以得到一個(gè)二元方程。在此，由于R與R3之和即是R與RW2之和，故將R與R3之和稱(chēng)為R，將R與RW2之和也稱(chēng)為R。從而可以得到公式1-1和1-2。
　　　　公式1‑1公式1-2
　　聯(lián)立公式1-1，1-2可解出：公式1‑2
　　　　公式1-3圖-2
　　以上的分析，我們得到理論上的實(shí)現，但真正用到實(shí)際應用當中往，我們需要留意幾個(gè)題目。首先，就電路中所給的參數只適合100V-300V的直流電壓，低于100V，則丈量精度下降；高于300V，則電子繼電器的耐壓不夠。對于直流電壓比較低的情況，我們可以通過(guò)改變相關(guān)電阻值而使丈量精度進(jìn)步。但對于直流電壓高于300V的情況，我們要重新選擇電子繼電器或者別的繼電器。其次，實(shí)際丈量時(shí)，應先判定|Uj1-Uj2|的大小，假如其值太小，由于A(yíng)D轉換器的精度造成的影響將比較大，上述公式計算結果偏差較大。這種情況發(fā)生在正負盡緣均勻下降且盡緣阻值較小時(shí)，比如R ＝R-＝1K，Um＝220V時(shí)，由公式1-1、公式1-2可得：Uj1＝110.55V，Uj2＝109.95V，|Uj1-Uj2|＝0.6V，設AD轉換器的量程為0~300V，精度為千分之一（10位AD），則其最小丈量精度為0.3V，因此|Uj1-Uj2|可能即是零，所以R ＝R-＝0，與實(shí)際相差很大。根據我們的實(shí)測，盡緣電阻在5K～到50K之間時(shí)，丈量精度可達到5。當發(fā)生2K以?xún)日�負盡緣均勻下降時(shí)，丈量精度較差。對于實(shí)際中的一般情況，我們最關(guān)心的就是當盡緣電阻在15K—25K之間波動(dòng)。所以可以達到要求。但假如在特殊的場(chǎng)合，要求精度更高一些，我們可以選擇精度更高的A/D轉換器�！　�
3．支路盡緣降低的判定
　　在引言里，我們已經(jīng)提到，用低頻探測原理檢測輕易受直流系統對地分布電容的制約，輕易受外界的干擾，而且注進(jìn)的低頻交流信號增大直流系統的電壓紋波系數。在這里，我們用電流互感器來(lái)檢測漏電流的大小。我們先根據圖-3來(lái)說(shuō)明一下電流互感器的用法。在這里我們選擇DC10EA型的電流互感器，額定輸進(jìn)電流為10mA，輸出電壓為0— /-2.5V。當出現正盡緣降低時(shí)，正母線(xiàn)和負母線(xiàn)上的電流差值為I2(單位為mA)，則此時(shí)電流互感器的輸出U=（I2/10）*2.5(v),當出現負盡緣降低,此時(shí)電流互感器的輸出U=--（I2/10）*2.5(v)。我們通過(guò)采集電流互感器的輸出電壓，便可以計算漏電流I2的大小，從而得到盡緣降低的的程度。
　　由于當出現正負盡緣都降低的時(shí)候，盡緣降低的程度與漏電流不成正比。所以我們采用前面講到的不平衡電橋來(lái)計算主回路的盡緣電阻的具體大小。假如到了報警線(xiàn)，便通過(guò)通訊向支路盡緣檢測模塊獲取各個(gè)支路盡緣降低的程度。下面圖-4給出了支路盡緣檢測模塊的大致原理圖。單片機通過(guò)多路開(kāi)關(guān)將不同支路的電流互感器的輸出電壓采集進(jìn)來(lái)。在盡緣主模塊需要的時(shí)候將采集的數據發(fā)給主模塊。
　4．結束語(yǔ)
　　本文利用不平衡電橋法給出了一個(gè)較為精確的計算正負盡緣都出現降低的情況下的正、負盡緣電阻。同時(shí)提出了一種主—從式的盡緣監測小系統。在實(shí)際應用中取得了良好的效果。但依然存在不足，即當某個(gè)支路的盡緣均勻下降時(shí)，主模塊固然能給出異常情況，但不能確定到底是哪一路出現了異常。待進(jìn)一步研究�！�