高压电源绝缘性能实时监测研究

　　传统的绝缘电阻监测方法无法实时检测，无法在特定条件下进行监测，抗干扰能力低。某些限制下。分析传统绝缘电阻监测方法的基础上，提出一种主动绝缘电阻监测方法，注入低频交流信号，实质上对绝缘故障进行实时监测。缘电阻。测方法分为两个阶段：故障检测，绝缘电阻的计算。中，故障检测：通过测量“测量电阻”两端的电压，计算出正负绝缘电阻的并联电阻值，以及绝缘电阻的故障状态正在审判中；在检测到绝缘电阻故障后，可以精确测量绝缘电阻：断开负载和交流信号源，将两个电阻与正负绝缘电阻并联，然后进行测量端子电压以计算正负绝缘电阻值。真结果表明，误报警率小于2.15％，并且绝缘电阻的实时监测基本上是实时的。项技术可以有效地保证微阵列电池储能装置的绝缘性能，一旦发生事故，可以及时发现故障，消除隐患，继续运行。有完全的安全性和稳定性。此，在实际生产中对高压电池组具有重要的应用价值和重要性。了确保微阵列能量存储设备的供电电池满足高输出功率的要求，经常需要串联形成多个高压电池。池的直流电压通常高于300 V，因此电池的绝缘性能非常重要。于高压直流电池的工作条件复杂，应用环境困难。绝缘电阻容易受到温度（冷热交替），湿度（湿度），振动，冲击，电池产生的腐蚀性液体等的影响，从而导致性能下降。负母线与高压电源的隔离，影响能量存储系统的安全性。行。

　　
　　果电池的绝缘电阻下降到某个阈值，这不仅会影响控制面板的正常运行，还会在严重的情况下造成安全隐患。此，绝缘电阻的检测是监视高压电源的电池管理系统（BMS）的安全性的重要任务。测直流系统绝缘电阻的传统方法包括：外部电阻切换方法，直流泄漏电流检测方法，平衡电桥方法等。部电阻切换方法通过并联连接电阻来计算正极和负极绝缘端子的绝缘电阻。种方法的缺点是并联的电阻会降低设备的绝缘性能。流泄漏电流检测方法的结构与外部电阻切换方法的结构相似，不同之处在于，在与正负绝缘电阻并联连接的两个电阻之间添加了电流传感器，用于测量直流泄漏电流的值。实际应用中，由于外部干扰，当电流传感器测得的电流高于某个阈值时，绝缘电阻被认为是有故障的。检测绝缘电阻状态时，如果同时减小正负绝缘电阻，则会降低绝缘电阻性能，并且报告不足。衡电桥方法包括将电池的正极和负极接地，并联连接电阻器，并通过测量两端电压是否相等来确定绝缘电阻是否正常。衡桥方法还会降低设备的绝缘性能，因为电阻器必须同时并联。正负绝缘电阻同时减小相同值时，未检测到绝缘电阻故障。注意，直流系统通常使用的三种绝缘电阻检测方法都没有实时监测绝缘电阻的方法。生故障时，电池绝缘性能会降低。着时间的推移，未能及时发现和消除潜在的危险将导致人员和财产死亡，甚至造成严重的灾难。文提供了一种通过注入低频交流信号来检测直流系统绝缘电阻的有效方法，该方法可以对电池组进行实时监视，并且适用于高压直流储能电池。方法的绝缘电阻检测分为两个检测级别：故障检测和绝缘电阻计算。一步是一个联机过程，最后一步是一个脱机过程。方法可以解决在线检测的问题，而不会影响其充电电路。文提出了一种检测有源直流系统绝缘电阻的方法。视高压电池组绝缘性能的等效电路如图1所示。线框是实际工作电路的一部分，U是电池组的电压源。压储能设备，RL是等效负载，Rp，Rn是直流电压源的正极和负极对地的绝缘电阻（以下称为正极绝缘电阻）和负面）。Rp，Rn经常因环境而变化，从而影响电路的安全运行。了实时监控正负绝缘电阻，我们在虚拟框外提供了一个辅助有源测量电路，如图所示，其中Us是低频交流信号源， R是“测量电阻”，C是绝缘电容器（大功率电容器）。视时，打开K1，K2并将低频AC信号源Us注入电路。过测量“测量电阻R”两端的电压，可以计算出正绝缘电阻和负绝缘电阻的并联电阻值，并且可以使用该值来判断电阻的故障状态系统的正面和负面隔离；如果发生异常，请断开负载。流信号源（即系统处于脱机状态）连接K1和K2，并测量“访问电阻”两端的电压值。“ R1，R2”并计算出正负绝缘电阻Rp，Rn的值，这为系统故障的诊断提供了坚实的基础。种主动的检测直流系统绝缘电阻的方法可以实时监视复杂环境中直流系统绝缘电阻的故障，而对整个负载没有影响。缘电阻故障，离线测量并计算绝缘电阻值Rp和Rn。诊断整个系统故障提供基础。线检测和离线检测的结合提高了监视的可靠性。本文中，绝缘电阻的检测方法分为两个阶段：检测故障和计算绝缘电阻。个检测模块的流程图如图2所示。缘电阻故障的在线检测方法：将信号CA Us连接到线路中，并测量跨接端子的电压。阻R可以计算出正负绝缘电阻的并联电阻值Rpn，并使用该值来判断系统的正负绝缘电阻是否存在缺陷。中，Us是交流信号源的电压，是交流信号源的频率，满足，Rpn是Rp和Rn的并联电阻：并且Rp和Rn是要监视的未知量。间，可以从公式（1）中获得：通过将计算的Rp和Rn的并联电阻Ppn与定义的阈值Rth进行比较，可以确定绝缘电阻是否存在缺陷。此，请确定Rpn是否低于Rth阈值。这种情况下，绝缘电阻有问题，否则绝缘电阻正常。值Rth由相关的技术标准设定（由于没有关于动力装置中电池绝缘电阻的安全标准，因此此处引用电动汽车的技术标准）和直流电压源的电压值。如：电动汽车电池的直流电压源的电压为U = 350 V，并参考国家技术标准：“ GB / T 18384.1电动汽车的安全要求，第1部分：存放安全” “汽车能量”，要求参数大于500Ω/ V。后，电动汽车电池组直流电压源的绝缘电阻Rp，Rn必须大于175KΩ。定义了阈值Rih =175KΩ。

　　图1所示，由于在线检测期间K1和K2断开，因此交流信号源对整个负载电路没有影响，因此，故障状态绝缘电阻可以实时监控。检测到绝缘电阻故障后，断开负载RL和信号源CA Us（即系统处于脱机状态）。于正负绝缘电阻Pp和Rn处于浮动状态，因此很难测量它们之间的电压值。接电阻R1和R2以方便测量Rp和Rn的电压值。过测量电阻器R1和R2两端的电压Up和Un以及故障检测数据，可以计算出正负绝缘电阻值。此，通过在线绝缘故障检测和离线绝缘电阻测量这两个过程，形成了一种实用的绝缘电阻检测方案，可以对绝缘电阻进行实时监测。缘电阻故障。时监测绝缘电阻时，它不会影响整个负载电路，并且在检测到故障后，系统会进行离线测量以使数据真实有效为全面诊断系统故障提供依据。了验证有源直流系统绝缘电阻检测方法的有效性，有必要对该方案进行仿真。于该有源高压直流电池组的绝缘性能测试方案中离线测量部分的测量原理明确，电路设计简单。此，此处的模拟检查仅用于在线故障检测。据适用的技术标准，储能电池组的绝缘电阻大于500Ω/ V，并且电池组的总电压为U = 350V。负绝缘电阻必须大于175KΩ，即x> 175KΩ（x∈（Rp，Rn}）。可以定义电阻阈值Rth =175KΩ。定测量的精度，根据绝缘电阻故障检测电路的测量周期，稳定时间和阈值，选择仿真配置参数，如表1所示。据表中给出的配置参数由图1可知，低频AC信号源的周期为T ＝ 0.1s，由此可以得到稳定时间ts≈4（R Rpn）C。
　　-说，在正常情况下，当理解Rpn时在1MΩ〜10MΩ之间，稳定时间在几秒至几十秒之间；在存在故障的情况下，稳定时间少于1秒。公式（1）中，由于参数Rpn和1 /Cω处于相同的数量级，因此这种类型的参数配置不会影响测量的准确性。是，当在绝缘电阻检测期间注入低频交流信号源时，其电阻R的端子Um上的电压会滞后于交流信号源Us，因此将其平均值用于计算。于故障检测的SIMULINK仿真模型如图4所示。4的下部是故障检测电路。半部分是故障检测的测量和计算。均值模块用于计算信号源CA Us的端子Um处的电压和测量电阻R的有效值。算模块用于计算正负绝缘电阻。流电阻值Rpn。均值模块使用两个通道对信号源AC Us和测量电阻R两端的电压进行采样和积分，以获得平均值Mean_Um和Mean_Us。中，通过对SIMULINK S软件的功能进行编程，电缆可以实现Sampling和Sampling_sub采样模块以及Integration和Integration_sub集成模块，计算模块可以实现公式（3）的计算。均模块计算交流信号源两端的电压平均值和测得的电阻，然后根据公式（3）计算正极和负极绝缘的并联电阻值。了验证正极和负极绝缘的并联电阻Rpn的测量精度，为实验配置了六个数据集，并对它们的测量误差进行了计数。包括：正常绝缘电阻和各种故障条件的数据。们在表2中可以看到，随着前三组实验中绝缘电阻的降低（但不低于阈值Rth =175KΩ，模拟结果的误差也随之增加）。Rp和Rn低于阈值，即绝缘电阻故障的模拟结果，计算得出的正负绝缘电阻并联测量误差为4.4％。过分析，误差的主要原因来自有效计算的积分，因此，通过计算正负绝缘电阻Rpn，可以利用并联值提取特性Rp≠Rn或Rp和Rn之一低于定义的阈值Rth（阈值在Rth上定义） = 175KΩ（在本文中），振铃系统由于测量Rpn时的误差小于4.4％，因此有必要分析故障警报率。6是错误率警报的分析图。线Rpn = RpRn / RP Rn（图中的连续曲线）左下区域（区域A，B，C，D，E，F）是故障警报区域。于故障警报条件和测量错误，区域E是绝缘电阻故障的误警报区域。区域占故障警报区域的不到2.15％。且绝缘电阻的故障没有改变，在正常条件下，正绝缘电阻和负绝缘电阻的绝缘电阻Rp和Rn都大于10Rth。此，这套绝缘电阻检测方法可以满足实际应用。文档对于监视DC系统隔离性能的传统方法有不完善的基础。面已经提出了一种用于实时监视高压电源的绝缘性能的方案。有两个过程：在线监视和离线测量。视过程对充电电路没有影响，并确保有效的监视。
　　测到绝缘电阻故障后，再加上相应的电路，即可计算出电池的正，负绝缘电阻值，为故障排除提供参考。验仿真结果表明，计算得到的正负绝缘电阻并联测量误差为4.4％，虚假监视报警率小于2.15％。表明该解决方案是切实有效的。传统的监控解决方案相比，该解决方案解决了对高压电池绝缘性能进行实时监控的难题，并且在实时监控过程中对充电电路没有影响。有更大的应用价值。
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