用非对称电桥方法检测直流系统的绝缘电阻

　　在变电站或配电室的直流系统中，由于设备老化，环境变化和雨季期间的水头湿润，通常会引起安全隐患由于绝缘故障导致接地故障或保护设备发生故障。文介绍了不同测量方法的优缺点。现有方法的基础上，提出了一种简单，高精度的绝缘电阻检测方法。方法不同于当前的平衡电桥方法。
　　使用基于校正网络的非对称电桥原理来校准跨校正网络的电桥，以消除应用中由电阻误差和数模转换误差引起的测量误差。践。高了绝缘电阻的测量精度，测量方法简单易行。流电源系统在发电厂和配电室中起着重要的作用。流系统的可靠和稳定运行对于电气设备的安全运行（例如生产和配电）至关重要。
　　力。变电站和次级继电保护装置的集成自动监控系统中，需要直流电源来提供设备的控制或操作电源。DC系统的隔离级别对站点中设备的稳定性和安全操作具有重大影响。着设备运行的老化，气候和环境的变化以及端子和触点的湿润，绝缘水平将降低，甚至会发生严重的接地故障，从而导致设备故障。动控制装置和继电保护装置或拒绝移动引起设备的意外触发和超车，进一步扩大了事故的范围。以看出，变电站直流系统绝缘电阻的检测非常重要。过检测直流系统的绝缘电阻，可以预防和检测系统中接地故障的发生或电位，一般的判断方法是：首先检查电阻d直流系统的±母线绝缘是否符合标准，然后检查接地分支的绝缘电阻是否正常。

　　何快速可靠地检测绝缘电阻值是判断故障发生点和潜在危险的重要依据。前检测直流系统绝缘电阻的方法可以分为交流法和直流法，其中直流法主要基于电桥平衡原理。流方式主要包括信号注入方式和变频检测方式。于信号注入方法，由于注入的频率较低，因此载波脉冲信号将受到系统电容器电流的严重干扰。果分支电路仅具有较大的电容元件或等效质量的大电容，则应使用此方法补偿电容器的电流，并且测量精度不精确。
　　入的低频载波的脉冲朝向原始系​​统。等效于人为地增加外部干扰，这会增加系统电压纹波并影响其他设备的使用。于近年来开发的变频检测方法，其基本原理是将两组振幅不同且频率相同的交流信号注入直流母线，电缆然后检测在直流母线上感应的低频信号。支电路。
　　系统的绝缘电阻下降并且发生接地故障时，检测到的低频信号的幅度将发生很大变化，但是这种方法与信号注入方法一样，存在干扰的问题。地电流。本领域中，简便的方法是基于电桥原理的DC方法。流系统的绝缘检测示意图如图1所示，主要包括母线绝缘电阻的测量和支路绝缘电阻的测量。用的方法是基于平衡桥原理，该方法的最大缺点是不能识别连接故障，只能检测非对称故障。文提出了一种具有校正网络的不平衡桥梁测量方法。过校准校正网络，消除了实际应用中由电阻误差和数模转换误差引起的测量误差，提高了绝缘电阻的测量精度，并提出了一种方法。单且易于实现。2显示了通过常规方法测量支路电阻的原理。图2中，R1，R2和R3是分别相当于1个分支和2个分支的接地电阻，并且V1和V2是在分支的出口处的泄漏电流传感器。绝缘水平正常时，接地电阻非常重要，可以视为开路。过正极线和负极线的电流相等，方向相反。漏电流传感器的输出电压为0。地电阻减小，如两个分支中的R3所示。时，正极线上和负极线上的电流不相等，并且在泄漏电流传感器的输出端感应出电压。障的大小可以由信号的大小确定。
　　方法简单易行，可以准确地确定单点接地故障，但在复杂故障中很难检测出故障分支。如，如图2的分支1所示，该分支的正电极和负电极具有接地电阻，并且当R1 = R2时，此方法无法确定有缺陷的分支，从而导致错误警报和错误警报。衡电桥方法的测量原理如图3所示。线R 和R-分别代表正极和负极母线的等效质量电阻R3 = R4 R5，形成了平衡电桥。作原理如下：u1检测直流母线电压。正负母线之间的电压保持不变时，u1的输出值不变。绝缘正常时，分支R 和R-等效于开路，并且u2的检测值不变。发生接地故障时，由于R 和R-支路的作用，原始平衡被破坏，u2的检测值将发生很大变化。地电阻值可以通过该值进行测量。方法原理简单，易于实现，但存在与分支隔离检测相似的缺点，即无法测量复杂的接地故障。当正极和负极母线产生接地故障且等效接地电阻相同时，将始终保持原始功率。桥处于平衡状态，无法检测到错误警报和错误警报。以上分析可以知道，基于平衡桥的传统检测方法很难确定复杂的接地故障，例如多点接地。用不平衡电桥方法可以有效地弥补这一缺点。对称电桥方法的测量原理如图4所示。对称电桥是通过继电器K1和K2的开关动作在测量网络中切换电阻R而产生的。继电器K1处于闭合状态而继电器K2处于断开状态时，测量u1和u2的输出以获得一组输出电压值。
　　继电器K1处于断开状态而继电器K2处于闭合状态时，测量u1和u2的输出并获得另一组输出电压值。用两组电压值计算对地的等效电阻。体的计算过程是，令U为母线电压，U 母线对地的正电压，U-母线对地的负电压，则U = U- U 。线电压和测量电压之间的关系可以由等式（1）表示。

　　实际系统中使用的上述非对称电桥方法必须考虑由采样电阻本身的误差和模拟转换误差引起的总线电压的测量误差。字，这将影响接地电阻测量的准确性。文提出了一种具有校正网络的不平衡电桥。过校正网络和标准电压对测量值进行校准，以提高对地电阻的测量精度。意图如图5所示。于采样电阻R1和R2的误差，k1≠k2；由于数模转换误差，Vs≠Vc。文中使用的校准方法首先闭合继电器K3，断开继电器k1和k2，然后将220 V的标准电压施加到总线输入以收集测量点电压Vc。差校正系数K3包括由采样电阻和模数转换引起的测量误差，并且该系数不受外部因素的影响，因此可以提高精度母线接地电压的测量，则母线接地电阻的测量精度。样，在测量分支对地的电阻时，打开K3，关闭K1，打开k2，然后关闭K2和打开K1，以获得两组的电压和漏电流值测量点数。

　　
　　算不平衡桥的原理分别获得了该支路的正负支路的接地电阻。实验过程中，直流母线电压为220 V，正负极母线与大地之间并联连接了几组不同尺寸的电阻器，以模拟大地的绝缘电阻正面和负面。量结果列于表1。1显示了所测量的母线接地电阻的精度很高，并且当正母线接地电阻和负母线接地电阻不同时，总能获得精确的测量值，从而可以得到精确的测量结果。常规的平衡电桥方法具有更广泛的应用范围。量结果更加精确。于变电站直流系统绝缘测试中存在的实际问题，提出了绝缘电阻检测的几种原理，并详细分析了各种方法的范围和优缺点。

　　着重于分析常规平衡桥方法的原理和缺点。此基础上，对原有方法进行了改进，采用了带有校正网络的非对称桥方法进行绝缘检测，并详细推导了母线接地电阻的计算公式。过校正网络对电桥进行校准，可以消除实际应用中由电阻误差和数模转换误差引起的测量误差。常规方法相比，该方法可以通过校正采样电阻和模数转换误差来检测复杂接地故障下的接地电阻，并提高测量精度，这一点非常重要。用的。

　　
　　本文转载自
　　电缆 https://www.haoluoyi.com