电池阵列绝缘故障监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及故障监测系统，特别涉及一种电池阵列绝缘故障监测系统。
【背景技术】
[0002]单节电池的容量和电量都比较低，因此，一般将单节电池经串联及并联成一定电压及电流的电池组(或电池阵列)之后在进行使用，但是，这种将单节电池经串联、并联组合后的电池组在各电池阵列的支路上容易出现支路泄漏电流。
[0003]电池阵列绝缘故障监测系统中，通常采用测量电池组支路对地的泄漏电流来实现。由于电池组支路对地泄漏电流为微弱的直流电流，对此种电流，传统的测量方法是采用霍尔电流传感器。但霍尔电流传感器在测量微弱电流的时候存在测量精度低的问题。由于实际中泄漏电流幅值通常很小，一般在毫安级以下，甚至到微安级。在这种情况下，常规的霍尔电流传感器甚至无法满足实际的测量需求。
[0004]电池阵列绝缘故障监测过程中，需要将测量到的微弱的泄漏电流信号，传递到故障检测综合处理单元。现有技术中，对于采集到的泄露电流信号常规的处理方式是待测泄漏电流经过取样后，通过电缆铜线进行传递，由于泄露电流信号比较微弱，采用铜导线传递泄漏电流信号的方式易受电磁干扰，从而给泄漏电流的测量带来很大的误差和数据失真。
[0005]同时，对各个电池阵列支路泄漏电流测量时，需要为泄漏电流的信号处理电路提供电源。对于信号处理电路所需的电源，目前我国通常是采用集中功能的方式，如果采用外部集中供能的方式，当电池阵列待测支路数目众多时，就需要铺设大量金属电缆，这就会导致现场施工量非常巨大。
【发明内容】
[0006]本发明提供的电池组绝缘故障监测系统，能够实现泄漏电流的准确测量，从而提高了泄漏电流的测量精度。
[0007]本发明的技术方案为提供一种电池阵列绝缘故障监测系统，用于监测电池阵列对地泄漏电流，其中，监测系统包括:检测单元、信号处理单元及电源单元。检测单元用于测量泄漏电流，并产生一检测信号；信号处理单元接收检测信号，并对检测信号进行信号处理，所述信号处理单元包括一电光转换单元，将信号处理后的检测信号转换为光信号后通过光纤传输至监控室；电源单元输入泄漏电流，对其进行变换，输出直流电压给信号处理单元供电。
[0008]本发明一实施例中，检测单元包括三绕组铁芯传感器及运算放大器。三绕组铁芯传感器为一穿心式结构，其初级绕组的输入量为泄漏电流；三绕组铁芯传感器的次级侧包括测量绕组及平衡绕组，测量绕组的第一端输出测量电流，测量绕组的第二端连接于运算放大器输出端及平衡绕组的第二端，平衡绕组的第一端连接运算放大器的反相输入端，平衡绕组的第二端连接于运算放大器输出端及测量绕组的第二端，运算放大器的同相输入端与运算放大器输出端相连。
[0009]本发明一实施例中，三绕组铁芯传感器还包括一漏阻抗，一调节电阻；漏阻抗连接于测量绕组的第二端与平衡绕组的第二端之间；调节电阻连接于运算放大器输出端与平衡绕组的第二端之间。
[0010]本发明一实施例中，信号处理单元还包括:模拟数字转换器，数字信号处理器。模拟数字转换器将检测单元测量的泄漏电流转变为数字信号；数字信号处理器连接模拟数字转换器，用于将数字信号转换为串行数字信号；其中，电光转换单元，连接数字信号处理器，用于将串行数字信号转换为光信号。
[0011]本发明一实施例中，信号处理单元还包括差分放大器，用于放大检测单元测量的泄漏电流，差分放大器的输入端接收检测单元测量的泄漏电流，差分放大器的输出端连接至模拟数字转换器的输入端。
[0012]本发明一实施例中，信号处理单元还包括抗混叠滤波器，抗混叠滤波器连接于差分放大器与模拟数字转换器之间。
[0013]本发明一实施例中，抗混叠滤波器为二阶低通滤波器。
[0014]本发明一实施例中，信号处理单兀包括多个差分放大器及与差分放大器相对应的抗混叠滤波器及一多路模拟开关，其中，
[0015]各差分放大器的输入端分别接收各电池支路的检测单元测量的泄漏电流，各差分放大器的输出端连接至各抗混叠滤波器的输入端，各抗混叠滤波器的输出端连接至多路模拟开关的各输入端，多路模拟开关的输出端连接至模拟数字转换器的输入端。
[0016]本发明一实施例中，电光转换单元包括发光二极管。
[0017]本发明一实施例中，电源单元包括:变压器，整流模块及电源变换模块。
[0018]变压器为一穿心式结构，其一次侧输入为待测泄漏电流，用于将待测泄漏电流电能传递至变压器的二次侧；整流模块的输入端连接至变压器二次侧的输出端，用于整流变压器二次侧输出的电量；电源变换模块，连接于整流模块的输出端，用于滤除整流模块输出电量中的交流纹波分量。
[0019]本发明一实施例中，整流模块为一全桥电路。
[0020]本发明一实施例中，电源变换模块为一Π形滤波电路。
[0021]本发明一实施例中，电源电路还包括一滤波电容，并联于整流模块的输出端，用于滤除整流模块输出电量的交流量。
[0022]综上所述技术方案，本发明通过检测单元，能够实现泄漏电流的准确测量，从而提高了泄漏电流的测量精度。检测单元测量值传输至信号处理单元，通过放大、滤波、A/D转换、数字信号处理及电光转换将模拟信号变为光信号通过光纤传输至监控室，该信号处理单元能够使保证测量的泄漏电流信号于传输过程中不受电磁干扰，提高传输的精度。利用泄漏电流的纹波分量的电能为信号处理单元供电，以便能够就近为泄漏电流的信号处理单元提供电源，从而节省金属电缆的应用，减轻现场施工量。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本发明一实施例电池阵列绝缘故障监测系统的结构图；
[0025]图2为本发明一实施例的检测单元电路图；
[0026]图3为本发明一实施例的信号处理单元的结构图；
[0027]图4为本发明另一实施例的信号处理单元的结构图；
[0028]图5为本发明一实施例的电源电路示意图；
[0029]图6为本发明一实施例的电源电路结构图；
[0030]附图符号说明:
[0031]Ip:待测泄漏电流；
[0032]11:检测单元；
[0033]12:信号处理单元:
[0034]13:电源单元；
[0035]14:监控室；
[0036]111:三绕组铁芯传感器；
[0037]112:运算放大器；
[0038]N1:初级绕组；
[0039]N2:测量绕组；
[0040]N3:平衡绕组；
[0041]121:差分放大器；
[0042]122:抗混叠滤波器；
[0043]123:A/D 转换器；
[0044]124:数字信号处理电路；
[0045]125:电光转换单元；
[0046]126:电源系统；
[0047]131:变压器；
[0048]132:整流模块；
[0049]133:电源变换单元。
【具体实施方式】
[0050]为了使本发明的技术特点及效果更加明显，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明，本发明也可有其他不同的具体实例来加以说明或实施，任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属