一種高精度的絕緣阻抗檢測方法
【專利摘要】本申請涉及一種高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統，包括：正母線檢測電阻、負母線檢測電阻、受控電子開關、電壓采樣電路、控制單元，其中，M個正母線檢測電阻分別與受控電子開關串聯，構成正母線對地檢測電路；L個負母線檢測電阻分別與受控電子開關串聯，構成負母線對地檢測電路n，受控電子開關受控于控制單元；通過對待測電阻的循環接近檢測，得到了高精度的檢測值，具有檢測范圍寬、檢測精度高、對被檢測電路影響小，電能損耗小的優點。
【專利說明】一種高精度的絕緣阻抗檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統及檢測方法，屬于電路檢測技 術領域。
【背景技術】
[0002] 直流母線（并網逆變器直流母線、光伏陣列、電動汽車動力電池等）對地絕緣阻抗 不良，可能造成設備性能下降、設備損壞，甚至威脅到人身安全。因此，有必要檢測直流母線 對地阻抗，根據檢測的阻值采取適當的應對措施，保證對地絕緣阻抗滿足設計要求。
[0003] 現有絕緣阻抗檢測方案如圖1所示，正極對地絕緣阻抗Rp,負極對地絕緣電阻抗 Rn,檢測電阻R1、R2和R3,電子開關K1，正極對地電壓Up，負極對地電壓Un。具體絕緣阻抗 檢測過程如下：斷開K1，根據基爾霍夫電流定律（KCL)和基爾霍夫電壓定律（KVL)列出方 程式Upl/Rp+UplARl+R2) =Unl/Rn+Unl/R3 ;閉合K1，根據基爾霍夫電流定律（KCL)和基 爾霍夫電壓定律（KVL)列出方程式Up2/Rp+Up2/R2 = Un2/Rn+Un2/R3。由上述兩個方程可 以求解出正極對地絕緣阻抗Rp和負極對地絕緣電阻抗Rn。
[0004] 中國專利CN202994907U也公開了一種光伏逆變器絕緣阻抗檢測系統，包括電阻 切換單元、電阻分壓單元、母線電壓檢測單元、第一信號處理單元、第二信號處理單元、微處 理器。本實用新型不僅可以準確計算直流絕緣阻抗值，包括檢測直流系統正、負極絕緣阻抗 同等下降時的情況；而且不會注入低頻交流信號增大直流系統的電壓紋波系數，這種絕緣 阻抗檢測方法，由于母線電壓檢測單元一直連接到光伏陣列上，檢測電路產生損耗，尤其是 為了提高檢測精度，檢測電阻阻值取得較小，損耗更大。
[0005] EP2530480 A2也公開了一種電池阻抗檢測系統、設備及方法，其能夠對具有多個 電池單元的電池組中的電池單元檢測阻抗特性，通過將電流分別注入到單元，分別對單獨 單元上流經的電流和電壓進行檢測以用于提供阻抗特性，類似EP2530480 A2的檢測方法由 于檢測電阻的阻值不可變化，而當檢測電阻阻值和待測電阻阻值差別較大時，基于電阻常 識，所得的測量精度較差。
【發明內容】
[0006] 為了克服現在絕緣阻抗檢測方法測量精度低，以及檢測電路存在較大損耗或者發 熱的問題，本發明提供了一種測量精度高，同時測量損耗小的在線式絕緣阻抗檢測方法。
[0007] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：
[0008] -種高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統，其特征在于，包括：
[0009] 正母線檢測電阻、負母線檢測電阻、受控電子開關、電壓采樣電路、控制單元，其 中，M個正母線檢測電阻分別與受控電子開關串聯，構成正母線對地檢測電路；L個負母線 檢測電阻分別與受控電子開關串聯，構成負母線對地檢測電路n，受控電子開關受控于控 制單兀；
[0010] 對應于M個受控電子開關的開閉，M個正母線檢測電阻具有有限種正母線對地檢 測電阻或者電阻組合Rpt取值；對應于L個受控電子開關的開閉，L個負母線檢測電阻具有 有限種負母線對地檢測電阻或者電阻組合Rnt，
[0011] 所述的高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統，開始測量之前或者待機狀態時，受控 電子開關處于斷開位置。
[0012] 所述的高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統，受控電子開關是機械電子開關或半導 體開關。
[0013] 所述的高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統，M、L為相等或不等的大于等于2的自 然數。
[0014] 所述的高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統，M、L大于等于2。
[0015] 所述的高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統的檢測方法，具有如下步驟：
[0016] 步驟1)第一次檢測前，保證受控電子開關處于斷開位置，設計選取正母線對地檢 測電阻Rpt = Rl，負母線對地檢測電阻Rnt = R4,其中，Rl，R4分別為正、負母線對地檢測 電阻的一種可能值。
[0017] 步驟2)根據Rl的取值，閉合正母線對地檢測電路p的受控電子開關，同時采樣正 母線對地電壓Upl和負母線對地電壓Unl，根據KCL和KVL，則有：
[0018] Upl/Rp+Upl/Rpt = Unl/Rn (I)
[0019] 步驟3)根據R4的取值，閉合負母線對地檢測電路n的受控電子開關，斷開正母線 對地檢測電路P的開關，同時采樣正母線對地電壓Up2和負母線對地電壓Un2,則有
[0020] Up2/Rp = Un2/Rn+Un2/Rnt (2)
[0021] 步驟4)由公式（1)和公式⑵得到聯立方程組：
【權利要求】
1. 一種高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統，其特征在于，包括： 正母線檢測電阻、負母線檢測電阻、受控電子開關、電壓采樣電路、控制單元，其中，M個 正母線檢測電阻分別與受控電子開關串聯，構成正母線對地檢測電路；L個負母線檢測電 阻分別與受控電子開關串聯，構成負母線對地檢測電路n，受控電子開關受控于控制單元； 對應于M個受控電子開關的開閉，M個正母線檢測電阻具有有限種正母線對地檢測電 阻或者電阻組合Rpt取值；對應于L個受控電子開關的開閉，L個負母線檢測電阻具有有限 種負母線對地檢測電阻或者電阻組合Rnt。
2. 根據權利要求1所述的高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統，開始測量之前或者待機 狀態時，受控電子開關處于斷開位置。
3. 根據權利要求1所述的高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統，受控電子開關是機械電 子開關或半導體開關。
4. 根據權利要求1所述的高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統，M、L為相等或不等的大 于等于2的自然數。
5. 根據權利要求1所述的高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統，M、L大于等于2。
6. 根據權利要求1-5任一項所述的高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統的檢測方法，具 有如下步驟： 步驟1)第一次檢測前，保證受控電子開關處于斷開位置，設計選取正母線對地檢測電 阻Rpt = Rl，負母線對地檢測電阻Rnt = R4,其中，Rl，R4分別為正、負母線對地檢測電阻 的一種可能值。 步驟2)根據Rl的取值，閉合正母線對地檢測電路p的受控電子開關，同時采樣正母線 對地電壓Upl和負母線對地電壓Unl，根據KCL和KVL，則有： Upl/Rp+Upl/Rpt = Unl/Rn (I) 步驟3)根據R4的取值，閉合負母線對地檢測電路n的受控電子開關，斷開正母線對地 檢測電路P的開關，同時采樣正母線對地電壓Up2和負母線對地電壓Un2,則有 Up2/Rp = Un2/Rn+Un2/Rnt (2) 步驟4)由公式（1)和公式（2)得到聯立方程組：
對方程求解得： Rp = -(Rnt*Unl*Up2+Rpt*Unl*Un2)/(Unl*Up2_Un2*Upl)， Rn = -(Rnt*Upl*Up2+Rpt*Unl*Up2)/(Unl*Up2_Un2*Upl) 步驟5)從而計算得到Rp，選取阻值最接近Rp的正母線對地檢測電阻或者電阻組合 Rpt ; 相類似的，還可計算得到Rn,選取阻值最接近Rn的負母線對地檢測電阻或者電阻組合 Rnt ； 步驟6)根據所選的Rpt、Rnt值，確定相應的受控電子開關的開閉，重復步驟2)?5) 進行測量，再次選取Rpt和Rnt阻值，如果選取Rpt和Rnt阻值相同或滿足一定偏差，則Rp 和Rn即正負母線對應的絕緣阻抗。 如果選取Rpt和Rnt阻值和上一次計算選用的阻值不相同或不滿足一定偏差，則根 據計算的結果再次分別選用阻值最接近Rp和Rn的檢測電阻或者電阻組合，再次重復步驟 2)?5)進行測量，直至獲得合適的Rp和Rn最終值。
7.根據權利要求6所述的高精度的在線式絕緣阻抗檢測系統的檢測方法，受控電子開 關是繼電器、接觸器，或者是金屬-氧化層半導體場效晶體管（MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體 管（IGBT)。
【文檔編號】G01R27/18GK104360167SQ201410623815
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月7日 優先權日:2014年11月7日
【發明者】楊惠坤, 朱建國 申請人:深圳市永聯科技有限公司