專利名稱：電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣設(shè)備安全監(jiān)測(cè)，更具體地，是ー種可對(duì)電氣設(shè)備在各個(gè)狀態(tài)中的絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)測(cè)的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置及方法。
背景技術(shù)：
用電系統(tǒng)中，電氣設(shè)備各部件的安全性，例如電機(jī)、變壓器、電氣線路等，對(duì)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行有較大影響，因此，需要對(duì)電氣設(shè)備的電氣絕緣性能、泄漏電流等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保電氣設(shè)備的運(yùn)行安全，避免電氣系統(tǒng)故障及人身安全事故的發(fā)生。在較惡劣的工作環(huán)境下，例如礦山、井下等場(chǎng)所，由于粉塵大量存在以及環(huán)境潮濕等因素影響，致使電氣設(shè)備故障率大大增加，尤其是對(duì)電機(jī)繞組的絕緣電阻影響較大，如果 能對(duì)電氣設(shè)備絕緣狀況進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，則可以有效地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備絕緣的失效，因此需要采用專門的方法和設(shè)備。在已公開的文獻(xiàn)中，美國專利US6，327，124B1公開了ー種低電流接地故障繼電器(LOW CURRENT GROUND FAULT RELAY)，其可對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的泄漏電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保電機(jī)及人身安全，同時(shí)，也提供了一種對(duì)電機(jī)繞組進(jìn)行絕緣電阻監(jiān)測(cè)的方案。授權(quán)公告號(hào)為CN201628746U的中國實(shí)用新型專利公開了ー種高壓電機(jī)靜態(tài)絕緣監(jiān)控器，通過高壓電源發(fā)生電路、繼電器、ΙΛ轉(zhuǎn)換模塊和可編程增益放大器，對(duì)高壓電機(jī)在停機(jī)狀態(tài)下的電機(jī)定子繞組的絕緣電阻進(jìn)行檢測(cè)，并輸入給ー個(gè)CUP進(jìn)行處理后，將測(cè)量后的絕緣電阻值輸出到顯示電路進(jìn)行顯示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的ー個(gè)目的，在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行早期絕緣電阻監(jiān)測(cè)的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置及方法，以對(duì)電氣設(shè)備在工作前的絕緣狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本發(fā)明的另ー個(gè)目的，在于提供ー種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行在線絕緣電阻監(jiān)測(cè)的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置及方法，以對(duì)電氣設(shè)備工作過程中的絕緣狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本發(fā)明的再一目的，在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備所處電路的泄漏電流進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置及方法。為達(dá)到上述目的，在本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供了ー種電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置，包括第一監(jiān)測(cè)單元，該第一監(jiān)測(cè)單元接入電氣設(shè)備的主回路，用于對(duì)該電氣設(shè)備未エ作狀態(tài)時(shí)的絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并輸出反映出該電氣設(shè)備未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第ー模擬信號(hào)；以及微控制器単元，該微控制器単元向第一監(jiān)測(cè)單元輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，接收該第一模擬信號(hào)，并對(duì)該第一模擬信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理；其中，該第一監(jiān)測(cè)單元包括高壓發(fā)生器以及第一信號(hào)檢測(cè)單元，該高壓發(fā)生器利用該微控制器單元輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)，輸出ー個(gè)測(cè)試電壓至該電氣設(shè)備的主回路，并且該電氣設(shè)備的主回路通過該高壓發(fā)生器輸出ー個(gè)反映出該電氣設(shè)備未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的耦合信號(hào)至該第一信號(hào)檢測(cè)單元，該第一信號(hào)檢測(cè)單元輸出該第一模擬信號(hào)至該微控制器單兀。優(yōu)選地，所述高壓發(fā)生器包括電壓調(diào)節(jié)單元、升壓回路以及第一隔離單元，其中，該電壓調(diào)節(jié)單元接收所述脈寬調(diào)制信號(hào)，將經(jīng)調(diào)節(jié)后的電壓輸送至升壓回路，并將由該升壓回路接收到的所述耦合信號(hào)輸送至所述第一信號(hào)檢測(cè)單元；該升壓回路接收該電壓調(diào)節(jié)單元發(fā)送的經(jīng)調(diào)節(jié)后的電壓，進(jìn)行升壓處理；該第一隔離單元用于隔離該電氣設(shè)備的主回路和該升壓回路，井向該電氣設(shè)備的主回路輸出所述測(cè)試電壓。優(yōu)選地，所述升壓回路為ー個(gè)升壓變壓器，包括初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，其中，該初 級(jí)繞組與該電壓調(diào)節(jié)單元相連接，該次級(jí)繞組串聯(lián)有ー個(gè)分壓電阻，并與該第一隔離單元相連接。優(yōu)選地，還包括用于監(jiān)測(cè)該電氣設(shè)備工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻的第二監(jiān)測(cè)單元，該第ニ監(jiān)測(cè)單元與該電氣設(shè)備的主回路相連接，并向所述微控制器單元輸出反映出該工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第二模擬信號(hào)。優(yōu)選地，所述第二監(jiān)測(cè)單元包括第二隔離單元以及與該第二隔離單元相連接的第ニ信號(hào)檢測(cè)單元。優(yōu)選地，還包括泄漏電流檢測(cè)單元，該泄漏電流監(jiān)測(cè)單元包括設(shè)置于該電氣設(shè)備主回路中的電流互感器以及與該電流互感器相連接的信號(hào)調(diào)理單元，該信號(hào)調(diào)理單元向該微控制器單元輸出泄漏電流檢測(cè)信號(hào)，該信號(hào)調(diào)理單元包括一個(gè)采樣電阻以及與該采樣電阻相連接的運(yùn)算放大器。優(yōu)選地，還包括分別與所述微控制器単元相連接的狀態(tài)顯示単元、故障遠(yuǎn)程報(bào)警単元、系統(tǒng)設(shè)置単元和測(cè)試/復(fù)位單元。在本發(fā)明的另ー個(gè)方面，還提供了ー種電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控方法，包括如下步驟a,通過微控制器單元輸出脈寬調(diào)制信號(hào)；b，該脈寬調(diào)制信號(hào)控制高壓發(fā)生器進(jìn)行升壓處理，輸出一個(gè)測(cè)試電壓至未工作狀態(tài)時(shí)的電氣設(shè)備的主回路；C，電氣設(shè)備的主回路通過該高壓發(fā)生器，輸出ー個(gè)反映出未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的耦合信號(hào)到第一信號(hào)檢測(cè)單元；d，該第一信號(hào)檢測(cè)單元對(duì)該耦合信號(hào)進(jìn)行處理，并輸出反映出該未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第一模擬信號(hào)至該微控制器単元。優(yōu)選地，步驟b中，通過高壓發(fā)生器進(jìn)行升壓處理，包括以下步驟所述脈寬信號(hào)經(jīng)過ー個(gè)電壓調(diào)節(jié)單元進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)；經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)后的信號(hào)輸送至一個(gè)升壓回路進(jìn)行升壓；經(jīng)該升壓回路升壓后的信號(hào)通過第一隔離單元進(jìn)行直流隔離，并輸出所述測(cè)試電壓。優(yōu)選地,所述步驟c包括該電氣設(shè)備的主回路將反映出未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的信號(hào)輸送至該第一隔離單元進(jìn)行直流隔離后，通過該升壓回路產(chǎn)生所述耦合信號(hào)，并將該耦合信號(hào)輸送至所述第一信號(hào)檢測(cè)單元。優(yōu)選地，還包括對(duì)電氣設(shè)備工作狀態(tài)時(shí)的絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)測(cè)的步驟，該步驟包括該電氣設(shè)備工作狀態(tài)時(shí)主回路的電流信號(hào)通過第二隔離單元進(jìn)行直流隔離后，由第二信號(hào)檢測(cè)單元進(jìn)行檢測(cè)，并向所述微控制器單元輸出反映出工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第二模擬信號(hào)。優(yōu)選地，還包括對(duì)電氣設(shè)備的泄漏電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)的步驟，該步驟包括
在該電氣設(shè)備的主回路中利用電流互感器檢測(cè)泄漏電流信號(hào)，該泄漏電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理單元處理后，輸送到該微控制器単元。本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置及方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備絕緣狀況的早期及在線監(jiān)測(cè)，使用戶得以及早發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備如電機(jī)絕緣下降的情況，對(duì)被檢測(cè)電氣設(shè)備絕緣故障及時(shí)處理，保證了用電設(shè)備的安全運(yùn)行。


圖I為本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置的組成示意圖；圖2為本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置在一個(gè)實(shí)施方式中的電路示意圖；圖3為本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下通過附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置及方法進(jìn)行詳細(xì)說明?？傮w上講，通過本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置及方法，可以對(duì)電氣設(shè)備各狀態(tài)下的絕緣電阻以及泄漏電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在本發(fā)明中，該電氣設(shè)備可以是エ業(yè)用電氣設(shè)備，例如各種エ業(yè)場(chǎng)合的電機(jī)等，也可以是生活用電氣設(shè)備，例如熱水器等。具體地，如圖I所示，是本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置的組成示意圖，結(jié)合圖I，本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置，包括第一監(jiān)測(cè)單元100和微控制器単元200。第一監(jiān)測(cè)單元100接入電氣設(shè)備10的主回路，用于對(duì)電氣設(shè)備10未工作狀態(tài)時(shí)的絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并輸出反映出該電氣設(shè)備未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第一模擬信號(hào)。微控制器單元200向第一監(jiān)測(cè)單元輸出脈寬調(diào)制信號(hào)202 (PWM)，接收該第一模擬信號(hào)，并對(duì)該第ー模擬信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。結(jié)合圖1，第一模擬信號(hào)為ー模擬信號(hào)，它可以是電壓信號(hào)或電流信號(hào)，并可接入微控制器単元200的ー個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)端204，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后，微控制器単元200進(jìn)ー步對(duì)該經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的第一模擬信號(hào)進(jìn)行處理，得出未工作狀態(tài)時(shí)電氣設(shè)備的絕緣電阻值，井根據(jù)該絕緣電阻值，進(jìn)行狀態(tài)顯示、遠(yuǎn)程報(bào)警等輸出處理。進(jìn)ー步地，第一監(jiān)測(cè)單元100包括高壓發(fā)生器110以及第一信號(hào)檢測(cè)單元120，高壓發(fā)生器110利用微控制器単元200輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)202，輸出ー個(gè)測(cè)試電壓至電氣設(shè)備10的主回路，并且電氣設(shè)備10的主回路通過高壓發(fā)生器110輸出ー個(gè)反映出該未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的耦合信號(hào)至第一信號(hào)檢測(cè)單元120，第一信號(hào)檢測(cè)單元120輸出該第一模擬信號(hào)至微控制器単元200。結(jié)合圖2，在該實(shí)施方式中，電氣設(shè)備10為ー個(gè)電機(jī)機(jī)組，監(jiān)測(cè)未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻的第一監(jiān)測(cè)單元100，可通過ー個(gè)常閉開關(guān)Kl_l，接入電氣設(shè)備的主回路。如圖I所示，高壓發(fā)生器110包括電壓調(diào)節(jié)單元111、升壓回路112以及第ー隔離単元113，其中，電壓調(diào)節(jié)單元111接收脈寬調(diào)制信號(hào)202，并將經(jīng)調(diào)節(jié)后的電壓輸送至升壓回路112 ;升壓回路112接收電壓調(diào)節(jié)單元111發(fā)送的經(jīng)調(diào)節(jié)后的電壓，進(jìn)行升壓處理，并且通過升壓回路112產(chǎn)生上述耦合信號(hào)；第一隔離單元113用于隔離電氣設(shè)備10的主回路和升壓回路112，并向電氣設(shè)備10的主回路輸出測(cè)試電壓。 更具體地，結(jié)合圖1、2，通過改變脈寬調(diào)制信號(hào)202，可以調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)單元111的電壓調(diào)節(jié)輸出，升壓回路可利用該電壓調(diào)節(jié)輸出，進(jìn)行升壓處理，以得到ー個(gè)高電壓，優(yōu)選地，該高電壓的范圍為1000V-1500V之間，該高電壓可以保證檢測(cè)得到準(zhǔn)確的絕緣電阻值。在圖2所示的實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)單元111的主要組成部件為ー個(gè)MOS管，該MOS管的第一管腳(柵極)通過ー個(gè)電阻R8與微處理器単元200的PWM端ロ相連接，即MOS管的開關(guān)頻率受CPU的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)的控制。另外，該MOS管的第二管腳(漏扱)和第三管腳(源扱)之間并聯(lián)有ー個(gè)反向續(xù)流ニ極管D9，ニ極管D9用于防止MOS管的第二管腳和第三管腳之間產(chǎn)生過高的反向電壓，同時(shí)也可以提高M(jìn)OS管的開關(guān)速度。繼續(xù)參照?qǐng)D1、2，升壓回路112為ー個(gè)升壓變壓器Τ，它包括初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，其中初級(jí)繞組與該電壓調(diào)節(jié)單元相連接，該次級(jí)繞組串聯(lián)有ー個(gè)分壓電阻R4，并與該第一隔離單元相連接。更具體地，該初級(jí)繞組的一端與MOS管的第二管腳(漏扱)相連接，用于接收來自于電壓調(diào)節(jié)單元111的輸出信號(hào)，初級(jí)繞組的另一端連接有24V電壓源；次級(jí)繞組(即高壓側(cè))的一端通過該分壓電阻R4接地，另一端通過第一隔離單元113連接到電氣設(shè)備10的主回路。在圖2所示的實(shí)施方式中，第一隔離單元113實(shí)際上由兩個(gè)并聯(lián)的電容Cl、C2組成，串聯(lián)于升壓變壓器T的高壓側(cè)與設(shè)備10的常閉開關(guān)Kl_l之間。在圖2所示的實(shí)施方式中，第一信號(hào)檢測(cè)單元120主要組成部分為ー個(gè)放大器IC1-1,其反相輸入端通過電阻R9與MOS管的第三管腳相連接，同相輸入端通過電阻R5接地，其輸出端與微控制器單元的AD信號(hào)輸入端ロ TEST3相連接。由此，當(dāng)微控制器的PWM信號(hào)控制電壓調(diào)節(jié)単元111進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)后，升壓回路112中的升壓變壓器T進(jìn)行升壓處理，然后，經(jīng)過第一隔離單元113的直流隔離后，將測(cè)試電壓輸入到電氣設(shè)備10的主回路中，如果主回路的絕緣電阻發(fā)生變化，則主回路中的電流也將發(fā)生變化，此時(shí)，該電流信號(hào)能夠通過升壓回路112中的升壓變壓器T和電壓調(diào)節(jié)單元111，作為耦合信號(hào)耦合到第一信號(hào)檢測(cè)單元120。第一信號(hào)檢測(cè)單元120對(duì)該耦合信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大，處理成適于輸入到微控制器的第一模擬信號(hào)，然后經(jīng)微控制器進(jìn)行信號(hào)處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)未工作狀態(tài)下電氣設(shè)備的絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)而言，電壓調(diào)節(jié)單元、升壓回路以及第一隔離單元并不局限于圖2所示的電路設(shè)置。例如，對(duì)于電壓調(diào)節(jié)単元和升壓回路而言，可以采用其他的電壓調(diào)節(jié)和升壓方式，來實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)以及升壓處理，例如它激式、自激式的升壓方式或者電容升壓方式等。第一隔離單元113也可采用其他的能夠隔離直流而僅讓交流信號(hào)通過的合適配置，例如，采用RL電路等。第一信號(hào)檢測(cè)單元也可以采用適于將耦合信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于微處理器接收的電壓信號(hào)的其他常規(guī)手段。
如圖I所示，本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置還包括用于監(jiān)測(cè)該電氣設(shè)備10工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻的第二監(jiān)測(cè)單元300，第二監(jiān)測(cè)單元300與電氣設(shè)備10的主回路相連接，井向微控制器単元300輸出反映出該工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第二模擬信號(hào)。與第ー模擬信號(hào)類似，該第二模擬信號(hào)可以是電壓信號(hào)，也可以是電流信號(hào)。微控制器単元300通過A/D輸入端ロ 206接收該第二模擬信號(hào)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后，微控制器単元200進(jìn)一步對(duì)該經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的第二模擬信號(hào)進(jìn)行處理，得出工作狀態(tài)時(shí)電氣設(shè)備的絕緣電阻值，井根據(jù)該絕緣電阻值，進(jìn)行狀態(tài)顯示、遠(yuǎn)程報(bào)警等輸出處理。更具體地，第二監(jiān)測(cè)單元300包括第二隔離單元310以及與該第二隔離單元310相連接的第二信號(hào)檢測(cè)單元320。如圖2所示，在該實(shí)施方式中，第二隔離單元310包括電感L和電阻Rl，電感L的一端通過ー個(gè)常開開關(guān)Kl_2與電氣設(shè)備10的主回路相連接，電感L的另一端與第二信號(hào)檢測(cè)單元320的輸入端相連接，并通過電阻Rl接地；第二信號(hào)檢測(cè)単元主要包括一個(gè)運(yùn)算放大器IC1-2，其反相輸入端與電感L相連接，同相輸入端通過電阻R2接地，并且其反相輸入端還接有ー個(gè)分壓電阻R7。運(yùn)算放大器IC1-2的輸出端與微控制器單元200的A/D輸入端206 (TEST2)相連接，用于輸出第二模擬信號(hào)。容易理解，第二隔 離單元310和第二信號(hào)檢測(cè)單元320也可采用不同于圖2中所示方案的其他常規(guī)設(shè)置。在圖2所示的實(shí)施例中，常開開關(guān)Kl_2和常閉開關(guān)Kl_l分別為控制主回路通斷的開關(guān)Kl的常開觸頭和常閉觸頭。電氣設(shè)備10未工作時(shí)，開關(guān)Kl斷開，常閉開關(guān)Kl_l閉合，此時(shí)進(jìn)行電氣設(shè)備10未工作狀態(tài)時(shí)的絕緣電阻監(jiān)測(cè)；電氣設(shè)備10工作時(shí)，開關(guān)Kl閉合，常開開關(guān)κ _2閉合，而常閉開關(guān)Kl_l斷開，第一監(jiān)測(cè)單元100退出電路，保證了第一監(jiān)測(cè)單元100中相應(yīng)電路的安全，而用于監(jiān)測(cè)該電氣設(shè)備10工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻的第二監(jiān)測(cè)單元300投入電路。進(jìn)ー步地，如圖I所示，本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置還包括泄漏電流檢測(cè)單元400，結(jié)合圖2，泄漏電流監(jiān)測(cè)單元400包括設(shè)置于該電氣設(shè)備10主回路中的電流互感器410以及與電流互感器410相連接的信號(hào)調(diào)理單元420，信號(hào)調(diào)理單元420向微控制器単元200輸出泄漏電流檢測(cè)信號(hào)，該泄漏電流檢測(cè)信號(hào)為ー個(gè)模擬信號(hào)，通過微控制器單元200的A/D輸入端ロ 208 (TEST1)，輸入至微控制器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏電流的監(jiān)測(cè)。在圖2所示的實(shí)施方式中，該信號(hào)調(diào)理單元420包括ー個(gè)采樣電阻R3以及與該采樣電阻R3相連接的運(yùn)算放大器IC1-3。具體地，電流互感器410用于漏電電流檢測(cè)，其第一端與信號(hào)調(diào)理單元420中的運(yùn)算放大器IC1-3的反相輸入端相連接，第二端與信號(hào)調(diào)理單元420中的運(yùn)算放大器IC1-3的同相輸入端相連接，并且R3跨接在運(yùn)算放大器IC1-3的反相輸入端和同相輸入端之間。運(yùn)算放大器IC1-3的輸出端連接到微控制器単元200 的 A/D 輸入端 ロ 208 (TESTl)0如圖2所示，在該實(shí)施例中，還可在前述各監(jiān)測(cè)功能的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展接地連續(xù)性監(jiān)測(cè)功能，并將監(jiān)測(cè)信號(hào)通過微控制器単元的A/D輸入端ロ TEST4輸入給微控制器單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。另外，結(jié)合圖2，本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置還可包括分別與微控制器単元200相連接的狀態(tài)顯示単元210、故障遠(yuǎn)程報(bào)警單元220、系統(tǒng)設(shè)置単元230和測(cè)試/復(fù)位單元240。其中，狀態(tài)顯示単元210可對(duì)絕緣電阻的電阻值和變化狀態(tài)進(jìn)行顯示，故障遠(yuǎn)程報(bào)警單元220可根據(jù)絕緣電阻的阻值變化進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警。系統(tǒng)設(shè)置単元230可通過常規(guī)的輸入界面對(duì)測(cè)試電壓、漏電電流和延時(shí)時(shí)間等保護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，測(cè)試/復(fù)位單元240用于測(cè)試和復(fù)位操作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置本身的自診斷維護(hù)功能。進(jìn)ー步地，微控制器単元200還可設(shè)置有與其他設(shè)備相通訊的通訊接ロ 250。與本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明還提供了 ー種電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控方法，如圖3所示，并結(jié)合圖1、2，該方法包括如下步驟在步驟SlOO中，通過微控制器單元200輸出脈寬調(diào)制信號(hào)；在步驟S200中，該脈寬調(diào)制信號(hào)控制高壓發(fā)生器110進(jìn)行升壓處理，輸出一個(gè)測(cè)試電壓至未工作狀態(tài)時(shí)的電氣設(shè)備10的主回路；在步驟S300中，電氣設(shè)備10的主回路通過該高壓發(fā)生器110，輸出ー個(gè)反映出未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的耦合信號(hào)到第一信號(hào)檢測(cè)單元120 ;在步驟S400中，該第一信號(hào)檢測(cè)單元120對(duì)該耦合信號(hào)進(jìn)行處理，并輸出反映出該未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第一模擬信號(hào)至該微控制器單元200。 結(jié)合上述對(duì)本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效裝置的描述以及圖1、2，在步驟S200中，通過高壓發(fā)生器110進(jìn)行升壓處理，包括以下步驟所述脈寬信號(hào)經(jīng)過ー個(gè)電壓調(diào)節(jié)單元111進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)；經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)后的信號(hào)輸送至一個(gè)升壓回路112進(jìn)行升壓；經(jīng)該升壓回路升壓后的信號(hào)通過第一隔離單元113進(jìn)行直流隔離，并輸出所述測(cè)試電壓。而步驟S300包括如下步驟該電氣設(shè)備10的主回路將反映出未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的信號(hào)輸送至該第一隔離單元113進(jìn)行直流隔離后，通過該升壓回路112產(chǎn)生所述耦合信號(hào)，并將該耦合信號(hào)輸送至所述第一信號(hào)檢測(cè)單元120。另外，結(jié)合圖1、2、3，如以上對(duì)本發(fā)明的裝置描述，除上述步驟S100-S400夕卜，本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控方法，還包括對(duì)電氣設(shè)備工作狀態(tài)時(shí)的絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)測(cè)的步驟，該步驟包括該電氣設(shè)備10工作狀態(tài)時(shí)主回路的電流信號(hào)通過第二隔離單元310進(jìn)行直流隔離后，由第二信號(hào)檢測(cè)單元320進(jìn)行檢測(cè)，井向微控制器単元200輸出反映出工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第二模擬信號(hào)。并且同樣地，結(jié)合圖1-3，本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控方法還包括對(duì)電氣設(shè)備的泄漏電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)的步驟，該步驟包括在該電氣設(shè)備10的主回路中利用電流互感器410檢測(cè)泄漏電流信號(hào)，該泄漏電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理單元420處理后，輸送到該微控制器單元 200。綜上所述，本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置及方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備絕緣狀況的早期及在線監(jiān)測(cè)，使用戶得以及早發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備如電機(jī)絕緣下降的情況，對(duì)被檢測(cè)電氣設(shè)備絕緣故障及時(shí)處理，保證了用電設(shè)備的安全運(yùn)行；具有較強(qiáng)的擴(kuò)展功能，可視實(shí)際需要外接狀態(tài)顯示単元和故障遠(yuǎn)程報(bào)警單元等，并可方便地進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置和測(cè)試，操作更加人性化；同吋，本發(fā)明的裝置電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単，抗干擾能力強(qiáng)，成本低，具有廣泛的應(yīng)用前
旦
-5^ O
權(quán)利要求
1.一種電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置，其特征在于，包括 第一監(jiān)測(cè)單元，該第一監(jiān)測(cè)單元接入電氣設(shè)備的主回路，用于對(duì)該電氣設(shè)備未工作狀態(tài)時(shí)的絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并輸出反映出該電氣設(shè)備未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第一模擬信號(hào)；以及 微控制器單元，該微控制器單元向該第一監(jiān)測(cè)單元輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，接收該第一模擬信號(hào)，并對(duì)該第一模擬信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理； 其中，該第一監(jiān)測(cè)單元包括高壓發(fā)生器以及第一信號(hào)檢測(cè)單元，該高壓發(fā)生器利用該微控制器單元輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)，輸出一個(gè)測(cè)試電壓至該電氣設(shè)備的主回路，并且該電氣設(shè)備的主回路通過該高壓發(fā)生器輸出一個(gè)反映出該電氣設(shè)備未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的耦合信號(hào)至該第一信號(hào)檢測(cè)單元，該第一信號(hào)檢測(cè)單元輸出該第一模擬信號(hào)至該微控制器單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置，其特征在于，所述高壓發(fā)生器包括電壓調(diào)節(jié)單元、升壓回路以及第一隔離單元，其中， 該電壓調(diào)節(jié)單元接收所述脈寬調(diào)制信號(hào)，將經(jīng)調(diào)節(jié)后的電壓輸送至升壓回路，并將由該升壓回路接收到的所述耦合信號(hào)輸送至所述第一信號(hào)檢測(cè)單元； 該升壓回路接收該電壓調(diào)節(jié)單元發(fā)送的經(jīng)調(diào)節(jié)后的電壓，進(jìn)行升壓處理； 該第一隔離單元用于隔離該電氣設(shè)備的主回路和該升壓回路，并向該電氣設(shè)備的主回路輸出所述測(cè)試電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置，其特征在于，所述升壓回路為一個(gè)升壓變壓器，包括初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，其中，該初級(jí)繞組與該電壓調(diào)節(jié)單元相連接，該次級(jí)繞組串聯(lián)有一個(gè)分壓電阻，并與該第一隔離單元相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置，其特征在于，還包括用于監(jiān)測(cè)該電氣設(shè)備工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻的第二監(jiān)測(cè)單元，該第二監(jiān)測(cè)單元與該電氣設(shè)備的主回路相連接，并向所述微控制器單元輸出反映出該工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第二模擬信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置，其特征在于，所述第二監(jiān)測(cè)單元包括第二隔離單元以及與該第二隔離單元相連接的第二信號(hào)檢測(cè)單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置，其特征在于，還包括泄漏電流檢測(cè)單元，該泄漏電流監(jiān)測(cè)單元包括設(shè)置于該電氣設(shè)備主回路中的電流互感器以及與該電流互感器相連接的信號(hào)調(diào)理單元，該信號(hào)調(diào)理單元向該微控制器單元輸出泄漏電流檢測(cè)信號(hào)，該信號(hào)調(diào)理單元包括一個(gè)采樣電阻以及與該采樣電阻相連接的運(yùn)算放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置，其特征在于，還包括分別與所述微控制器單元相連接的狀態(tài)顯示單元、故障遠(yuǎn)程報(bào)警單元、系統(tǒng)設(shè)置單元和測(cè)試/復(fù)位單元。
8.一種電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控方法，其特征在于，包括如下步驟 a,通過微控制器單元輸出脈寬調(diào)制信號(hào)； b，該脈寬調(diào)制信號(hào)控制高壓發(fā)生器進(jìn)行升壓處理，輸出一個(gè)測(cè)試電壓至未工作狀態(tài)時(shí)的電氣設(shè)備的主回路；C，電氣設(shè)備的主回路通過該高壓發(fā)生器，輸出ー個(gè)反映出未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的耦合信號(hào)到第一信號(hào)檢測(cè)單元； d，該第一信號(hào)檢測(cè)單元對(duì)該耦合信號(hào)進(jìn)行處理，并輸出反映出該未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第一模擬信號(hào)至該微控制器単元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控方法，其特征在于，步驟b中，通過高壓發(fā)生器進(jìn)行升壓處理，包括以下步驟 所述脈寬信號(hào)經(jīng)過ー個(gè)電壓調(diào)節(jié)單元進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)； 經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)后的信號(hào)輸送至一個(gè)升壓回路進(jìn)行升壓； 經(jīng)該升壓回路升壓后的信號(hào)通過第一隔離單元進(jìn)行直流隔離，并輸出所述測(cè)試電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控方法，其特征在于，所述步驟c包括 該電氣設(shè)備的主回路將反映出未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的信號(hào)輸送至該第一隔離單元進(jìn)行直流隔離后，通過該升壓回路產(chǎn)生所述耦合信號(hào)，并將該耦合信號(hào)輸送至所述第一信號(hào)檢測(cè)單兀。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控方法，其特征在于，還包括對(duì)電氣設(shè)備工作狀態(tài)時(shí)的絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)測(cè)的步驟，該步驟包括 該電氣設(shè)備工作狀態(tài)時(shí)主回路的電流信號(hào)通過第二隔離單元進(jìn)行直流隔離后，由第二信號(hào)檢測(cè)單元進(jìn)行檢測(cè)，并向所述微控制器單元輸出反映出工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第ニ模擬信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控方法，其特征在于，還包括對(duì)電氣設(shè)備的泄漏電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)的步驟，該步驟包括 在該電氣設(shè)備的主回路中利用電流互感器檢測(cè)泄漏電流信號(hào)，該泄漏電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理單元處理后，輸送到該微控制器単元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置及方法。該裝置包括第一監(jiān)測(cè)單元，該第一監(jiān)測(cè)單元接入電氣設(shè)備的主回路，用于對(duì)該電氣設(shè)備未工作狀態(tài)時(shí)的絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并輸出反映出該電氣設(shè)備未工作狀態(tài)時(shí)絕緣電阻變化的第一模擬信號(hào)；以及微控制器單元，該微控制器單元向第一監(jiān)測(cè)單元輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，接收該第一模擬信號(hào)，并對(duì)該第一模擬信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。本發(fā)明的電氣設(shè)備安全失效監(jiān)控裝置及方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備絕緣狀況的早期及在線監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102680829SQ20121015781
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者王暉 申請(qǐng)人:阿特拉斯科普柯(南京)建筑礦山設(shè)備有限公司