一種應用于it系統(tǒng)的絕緣電阻檢測器及其檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于絕緣電阻檢測領域，涉及應用于IT系統(tǒng)的絕緣電阻檢測，尤其是一種 應用于IT系統(tǒng)的絕緣電阻檢測器及其檢測方法。
【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)的絕緣電阻檢測裝置，主要有電橋法、電流傳感器測試法、自適應脈沖法。其 中，電橋法只適合直流IT系統(tǒng)，且測量精度較低，抗擾能力差，范圍窄，電橋法和電流傳感 器檢測法都需要從被測系統(tǒng)取電信號，測量精度和范圍受制于被測系統(tǒng)，而自適應脈沖方 法有測試盲區(qū)，較低的頻率范圍IT系統(tǒng)的測量精度會受到影響或者根本無法檢測。以上方 法要么只能應用于直流IT系統(tǒng)，要么對交流脈動的IT系統(tǒng)存在盲區(qū)，即對系統(tǒng)較低的頻率 范圍，不能準確的測試出絕緣電阻值。另外，傳統(tǒng)的絕緣檢測器，測試的電壓等級有限，往往 不能測量較高的電壓等級系統(tǒng)的絕緣電阻。
[0003] 經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)相近技術領域的已公開專利文獻：
[0004] -種直流電氣系統(tǒng)絕緣電阻檢測與接地保護裝置（CN103701092A)，包括檢測信號 源模塊，多個信號耦合器，吸流變壓器，多個剩余電流傳感器，多個相敏整流器，多個絕緣電 阻檢測器，多個保護輸出單元和隔直電容。檢測信號源模塊經(jīng)檢測信號母線與信號耦合器 連接；檢測信號源模塊經(jīng)吸流變壓器連接直流電氣系統(tǒng)的正負主母線；剩余電流傳感器連 接相敏整流器輸入端，相敏整流器的控制端與檢測信號母線相連接，相敏整流器與絕緣電 阻檢測器和保護輸出單元連接，絕緣電阻檢測器和保護輸出單元分別與檢測信號母線相連 接。本發(fā)明對保護范圍的絕緣降低和接地故障具有可靠的選擇性和準確性。
[0005] 對比分析，以上已公開的專利技術以及已知公開技術均與本專利申請所要求保護 的技術不同，而且產(chǎn)生的技術效果也存在差別。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、檢測準確、快捷 高效、穩(wěn)定可靠的應用于IT系統(tǒng)的絕緣電阻檢測器及其檢測方法。
[0007] 本發(fā)明解決其技術問題是采取以下技術方案實現(xiàn)的：
[0008] -種應用于IT系統(tǒng)的絕緣電阻檢測器，其特征在于：包括可控電壓發(fā)生器、跟隨 器、低通濾波器、可控的雙采樣保持器、差分放大器、MCU以及信號取樣網(wǎng)絡，可控電壓發(fā)生 器連通取樣網(wǎng)絡，該取樣網(wǎng)絡依次串聯(lián)跟隨器、低通濾波器、可控的雙采樣保持器、差分放 大器以及MCU，該MCU通過數(shù)據(jù)線分別連接可控電壓發(fā)生器、低通濾波器以及可控的雙采樣 保持器，MCU還連接有輸入/輸出終端。
[0009] 而且，所述可控電壓發(fā)生器包含控制開關k21和k22,通過控制開關k21和k22控 制輸出Uo，得到土Un的脈沖信號或者+Un或者-Un直流電壓信號。
[0010] 而且，所述取樣網(wǎng)絡包含依次串聯(lián)的電感器以及電阻器虹、1?2、1?3，分擔4(：高壓源 的電壓；RU R2為等效的電阻器，R3為小電阻。
[0011] 而且，所述電感器由是多個電感器的串聯(lián)組成。
[0012] 而且，所述可控的雙采樣保持器的具體結(jié)構(gòu)，包括三個受MCU控制的可控開關器 k31、k32和k33,記憶元件Cl和C2,以及跟隨器Bl和跟隨器B2,所述開關器k31、記憶元件 Cl以及跟隨器Bl組成一組采樣保持電路，所述開關器k32、記憶元件C2以及跟隨器B2組 成另一組采樣保持電路，該采樣保持電路中的B2并聯(lián)一個控制開關k33 ;該兩組采樣保持 電路并聯(lián)，分別對應輸出電壓信號ul和u2。
[0013] 而且，所述輸入/輸出終端包括顯示器、設置裝置以及開關量電路。
[0014] 而且，采用低頻脈沖探測法：
[0015] ⑴產(chǎn)生電壓信號，MCU以一個低頻的信號控制可控電壓發(fā)生器生成± Un的電壓信 號；
[0016] ⑵信號取樣，該信號通過LU RU R2串聯(lián)的取樣網(wǎng)絡取樣；
[0017] 對于交流系統(tǒng)，信號一般大于50HZ，Ll分擔大部分交流電壓，此時，土Un的電壓信 號小于IHZ該電壓信號無損失的通過電感器，并被電阻器RU R2、R3分壓；
[0018] ⑶信號通過低通濾波器，MCU控制低通濾波器的截止頻率，使土Un的電壓信號無 損失的通過，濾除以電網(wǎng)頻率為主的騷擾信號；
[0019] ⑷信號通過可控雙采樣保持器，對于可控雙采樣保持器采樣保持器的Cl記憶正 脈沖Un發(fā)生的tl時刻Un和電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的共同作用的電壓ul，采樣保持器的C2記憶負 脈沖-Un發(fā)生的t2時刻-Un和電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的共同的作用u2 ;
[0020] (5)信號通過差分放大器，差分放大器的輸出Uo = K* (ul_u2)，其中K為差分放大器 的放大倍數(shù)，
[0021] 此Uo已經(jīng)去除了 AC或DC電網(wǎng)系統(tǒng)的作用，Uo正比于取樣電阻R1、R2、R3流過的 電流In ;
[0022] (6)獲得Re結(jié)果：通過計算In，設Rn = In，Rn絕緣電阻Re和RU R2、R3的串聯(lián)值， 獲得檢測結(jié)果Re = Rn-Rl-R2-R3。
[0023] (7)報警或指示：MCU計算出絕緣電阻值后，當Re小于設置的報警值門檻，通過顯示 器或者開關量電路輸出予以指示。
[0024] 而且，所述步驟⑶中，脈沖發(fā)生器的頻率越低，低通濾波器的截止頻率也隨著降 低。
[0025] 而且，采用直流電壓法：
[0026] ⑴產(chǎn)生電壓信號，MCU控制脈沖發(fā)生器只產(chǎn)生正的Un的電壓信號；
[0027] ⑵信號取樣，該信號通過LU RU R2串聯(lián)的取樣網(wǎng)絡取樣；
[0028] ⑶信號通過低通濾波器，MCU控制低通濾波器產(chǎn)生盡可能低的截止頻率，Un為直 流信號能夠無損失通過；
[0029] ⑷信號通過可控雙采樣保持器，對于可控雙采樣保持器采樣保持器的Cl記憶正 脈沖Un發(fā)生的tl時刻Un和電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的共同作用的電壓ul，控制開關K33閉合使u2 =〇 ；
[0030] (5)信號通過差分放大器，差分放大器的輸出Uo = K* (ul_u2)，其中K為差分放大器 的放大倍數(shù)，
[0031] 此Uo已經(jīng)去除了 AC或DC電網(wǎng)系統(tǒng)的作用，Uo正比于取樣電阻R1、R2、R3流過的 電流In ;
[0032] (6)獲得Re結(jié)果：通過計算In，設Rn = In，Rn絕緣電阻Re和RU R2、R3的串聯(lián)值， 獲得檢測結(jié)果Re = Rn-Rl-R2-R3 ;
[0033] (7)報警或指示：MCU計算出絕緣電阻值后進行報警和指示，當Re小于設置的報警 值門檻，通過顯示器或者開關量電路輸出予以指示。
[0034] 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：
[0035] 本發(fā)明應用范圍廣泛，效果好，可應用在極低頻率的脈動的交流電網(wǎng)系統(tǒng)，也可以 分別應用于低頻脈沖探測法和直流電壓法的線路，通過兩種測試方法的選擇使用可以拓寬 可測系統(tǒng)的頻率范圍，還可以應用在更高電壓的交流系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0036] 圖1為絕緣電阻檢測器原理結(jié)構(gòu)框圖；
[0037] 圖2為可控電壓發(fā)生器；
[0038] 圖3為可控的雙采樣保持器。
【具體實施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性 的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0040] 一種應用于IT系統(tǒng)的絕緣電阻檢測器，包括可控電壓發(fā)生器AU跟隨器A2、低通 濾波器A3、可控的雙米樣保持器A4、差分放大器A5、MCU A6以及信號取樣網(wǎng)絡A7,可控電 壓發(fā)生器連通取樣網(wǎng)絡，該可控電壓發(fā)生器將其產(chǎn)生的信號施加到取樣網(wǎng)絡上，取樣網(wǎng)絡 依次串聯(lián)跟隨器、低通濾波器、可控的雙采樣保持器、差分放大器以及MCU，該MCU通過數(shù)據(jù) 線分別連接可控電壓發(fā)生器、低通濾波器以及可控的雙采樣保持器，并且，MCU還連接有顯 不、設置、開關量等電路；
[0041] 參見附圖1所示，絕緣電阻檢測實際上就是要得到AC和/或DC系統(tǒng)對大地的等 效的絕緣電阻值Re，即附圖中顯示的Rel或Re2。
[0042] 參見附圖2所示為可控電壓發(fā)生器具體結(jié)構(gòu)，通過控制開關k21和k22輸出Uo,可 得到土Un的脈沖信號或者+Un或者-Un直流電壓信號。
[0043] 參見附圖3所示為可控的雙采樣保持器的具體結(jié)構(gòu)，包括三個受MCU控制的可控 開關器k31、k32和k33,記憶元件Cl和C2,以及跟隨器Bl和跟隨器B2,所述開關器k31、記 憶元件Cl以及跟隨器Bl組成一組采樣保持電路，所述開關器k32、記憶元件C2以及跟隨器 B2組成另一組采樣保持電路，該兩組采樣保持電路并聯(lián)，分別對應輸出電壓信號ul和u2 ; MCU通過控制開關k31和k32,從而得到同一個線路上的不同時刻的電壓信號ul和u2。在 另一組采樣保持電路中的B2并聯(lián)一個由MCU控制的控制開關k33,當k33閉合時，u2為0。
[0044] 主要部件的具體說明：
[0045] Al可控電壓發(fā)生器，受MCU控制發(fā)生可以控制的頻率和正負脈沖，也可只產(chǎn)生正 的或者負的直流電壓；
[0046] A2跟隨器，保持信號不失真；
[0047] A3低通濾波器采用濾波截止頻率可控的低通濾波器，該低通濾波器截止頻率應該 小于1/10的交流AC電源系統(tǒng)頻率；