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【摘要】

本文介紹了一種在線測(cè)量電纜絕緣的方法，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)前提下，實(shí)時(shí)在線檢測(cè)電纜絕緣情況，特別適合于長(zhǎng)電纜供電的電潛泵負(fù)載絕緣監(jiān)測(cè)應(yīng)用。本文介紹了該測(cè)量方法的原理及電路設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】

絕緣電阻；在線監(jiān)測(cè)

1前言

隨著電力電子器件的蓬勃發(fā)展，電力電子設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而絕緣電阻，作為衡量電力電子設(shè)備絕緣性能好壞的重要參數(shù)之一，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。絕緣電阻在線監(jiān)測(cè)儀（以下簡(jiǎn)稱監(jiān)測(cè)儀）用于星型連接的，工作電壓在交流3600V及以下的潛油電機(jī)正常工作時(shí)，實(shí)時(shí)測(cè)量高壓電纜絕緣電阻。

2監(jiān)測(cè)儀工作原理

工程上，測(cè)量設(shè)備的絕緣電阻一般采用高壓條件下測(cè)量絕緣電阻的方法進(jìn)行，如數(shù)字多用表、兆歐表等[1]。但是在動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)不能引進(jìn)一個(gè)額外的高壓，這樣對(duì)電機(jī)系統(tǒng)會(huì)有影響。通常測(cè)量絕緣電阻的方法有[2]：（1）電流恒定，測(cè)量電壓；（2）電壓恒定，測(cè)量電流；（3）測(cè)量電壓電流比：R=U/I。本文采用第二種方法，即電壓恒定，測(cè)量電流的方法來(lái)測(cè)量絕緣電阻。測(cè)量絕緣電阻原理圖，如圖1所示。其中，直流信號(hào)電源電壓V恒定，限流電阻Ra、Rc，采樣電阻Rb、Rd，絕緣電阻記為Rx，分別對(duì)兩個(gè)回路進(jìn)行計(jì)算，這樣，我們只需要檢測(cè)出V1、V2的值，就可以得到絕緣電阻的值。當(dāng)絕緣體出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，在高壓電源的影響下，絕緣體會(huì)出現(xiàn)絕緣下降，這時(shí)，我們引入一個(gè)低壓直流信號(hào)電源，對(duì)此時(shí)的絕緣電阻進(jìn)行實(shí)時(shí)在線測(cè)量，根據(jù)疊加原理，這時(shí)的測(cè)量結(jié)果就是真實(shí)的絕緣電阻，同時(shí)又不會(huì)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生影響。

3硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)原理圖如圖2所示。監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)以單片機(jī)C8051F500為控制核心。由原理圖可知，三相降壓變壓器原邊通過(guò)高壓電纜連接到潛油電機(jī)輸入電源，其中線通過(guò)導(dǎo)線連接到直流信號(hào)電源正端。直流信號(hào)電源負(fù)端經(jīng)采樣電路接大地。潛油電機(jī)工作時(shí)，高壓電纜對(duì)地絕緣電阻記為Rx，Rx上有泄漏電流流過(guò)。這樣，監(jiān)測(cè)儀直流信號(hào)電源正端，通過(guò)三相降壓變壓器、高壓電纜、絕緣電阻Rx，經(jīng)由大地、監(jiān)測(cè)儀采樣電阻，回到電源負(fù)端，形成整個(gè)測(cè)量回路。

3.1測(cè)量回路電流采樣電路測(cè)量回路中直流信號(hào)電源電壓V恒定，Rc為限流電阻，Rd為采樣電阻。回路中的電流轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)V1，經(jīng)過(guò)模擬電路調(diào)理后輸入單片機(jī)，記為CPU1。如圖3所示。

3.2基準(zhǔn)電壓電路直流信號(hào)電源、Ra和Rb組成基準(zhǔn)電壓回路。與采樣電路類似，對(duì)此回路進(jìn)行模擬電壓信號(hào)采樣后，輸入單片機(jī)，記為CPU2。如圖4所示。單片機(jī)對(duì)CPU1和CPU2進(jìn)行處理、計(jì)算后得到絕緣電阻的測(cè)量值。測(cè)量結(jié)果經(jīng)RS485發(fā)送到觸摸屏顯示輸出。為了濾除潛油電機(jī)系統(tǒng)交流信號(hào)對(duì)監(jiān)測(cè)儀的干擾，以及保證監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)可靠運(yùn)行，在三相降壓變壓器中點(diǎn)和大地之間接濾波電容CO。

3.3頻率采樣電路采集三相降壓變壓器副邊模擬電壓信號(hào)，如b相和c相，經(jīng)模擬電路調(diào)理后輸入單片機(jī)。如圖5所示。

4監(jiān)測(cè)儀軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)儀根據(jù)絕緣電阻隨電氣設(shè)備供電電壓變化而變化的特點(diǎn)，采集同一個(gè)采樣周期內(nèi)絕緣電阻變化的最大值、最小值、中間值、平均值為測(cè)量所得數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)。其中中間值為采樣周期內(nèi)最大值和最小值的平均值。采樣周期隨潛油電機(jī)系統(tǒng)頻率變化而變化。由于采樣信號(hào)和干擾信號(hào)為同頻信號(hào)，因此不能采用傳統(tǒng)的濾波方式進(jìn)行濾波，所以采用軟件濾波的方式。并且，采樣間隔時(shí)間隨著電源頻率的變化而變化。監(jiān)測(cè)儀每42小時(shí)存儲(chǔ)一組數(shù)據(jù)，可以記錄190天的數(shù)據(jù)。在觸摸屏上以曲線回放的形式，形象的展示了該時(shí)期內(nèi)絕緣電阻的變化情況，方便用戶分析數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]高電壓技術(shù)（第二版）[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009.

[2]賈秀芳.直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)綜合判據(jù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,1999.

作者：王斯賢 張廣杰 單位：天津華云自控股份有限公司