直流母线对地电压均衡电路及直流系统绝缘监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于绝缘监测技术领域，特别涉及一种直流母线对地电压均衡电路及直流系统绝缘监测装置。
【背景技术】
[0002]随着社会科技的发展，人们对通过直流系统供电安全性和稳定性的要求越来越高，因此用于对直流系统检测、报警及预警的绝缘检测技术应用越来越广泛。当前的直流系统绝缘检测装置可广泛应用电力、石油、化工、铁路、煤炭等行业的发电厂和变电站以及通信领域等。
[0003]目前直流系统绝缘检测技术由最初的单一系统接地报警功能和人工拉路寻找接地的技术，发展到现在，直流系统绝缘检测技术已具有系统接地或绝缘降低等各种运行工况的绝缘检测及支路选线，以及交流串电、直流互窜等功能的测记和报警及预警功能。
[0004]当前直流回路保护装置出口继电器线圈正电源侧一点接地，引起保护装置误动的案例呈上升趋势。其主要原因在于:其一、直流设备成套厂和直流绝缘监测装置的生产厂家使用直流系统绝缘监测装置，对直流系统正负极母线对地绝缘电阻进行检测时，会引起直流系统正负端对地位移电压及波动电压的变化，甚至造成直流系统正极对地电压只有几伏，负极对地电压几乎为全电压，会使得出口继电器误动，严重威胁着直流系统绝缘监测装置安全稳定可靠运行。其二、系统正负端对地存有电容，随着变电站规模的扩大、变电容量的增加及站内电阻设备的大量使用等因素，使得直流系统正负母线对地电容量大量增加，当系统正负端对地电容达到一定数量级，会使得出口继电器误动。综上，引起直流回路保护装置出口继电器误动主要有以下几个要素:其一是出口继电器线圈正电源侧发生一点接地；其二是系统正极对地绝缘电阻降低，造成负极对地电压升高，达到保护出口继电器动作电压；其三是系统正负母线对地存有大量电容，达到一定数量级时(由于出口继电器内阻不同，所需能量不同，正负极对电容均起作用)。
[0005]不平衡电桥法是现有技术中采用的绝缘检测技术，其通过在主回路用不平衡电桥检测总的绝缘电阻，而支路用直流互感器来检测到底是哪一路出现了绝缘降低，并同时用单片机来实现的检测方法，通过此方法可以在正负绝缘都出现降低的情况下较为精确的计算正、负绝缘电阻。如图1所示，图1中Kl和K2用于不平衡桥检测法，投入的检测电阻也相当于单端接地，如果正控母线KMl+对地绝缘降低，但没有达到报警状态时，不平衡桥检测Kl投入可能导致出口保护继电器误动。
[0006]为解决现有技术中直流系统绝缘检测装置不平衡桥检测或支路巡检时，引脚引起出口继电器误动，采用图2所示的恒阻电子负载电路，在恒流电路的基础上通过调整电子的电流，以达到恒阻功能的目的。如图2所示，控制R14为1%，则若IN端的输入电压为IV，运算放大器Ull的正相输入端的电压为10!1^，也就控制电阻1?11上的电压为10mV，则流过Rll的电流I = 10mV/0.01Ω = 1A，从而等效的电子负载的电阻值Rll = 1V/1A = I Ω。图2中的Vll用于为电阻电子负载电路供电，V12用于提供恒阻电子负载电路所需的电源，Qll用于控制V12提供恒阻负载。根据软件仿真验证，可得到该电子负载为纯电阻属性。且将R14调为2%后等效电阻为0.5Ω，电路仿真结果验证了电路的可行性。当前的电压均衡电路一般为投争电阻模式，其硬件设备复杂且成本高，不利于推广应用。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种改进的直流母线对地电压均衡电路及直流系统绝缘监测装置。
[0008]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种直流母线对地电压均衡电路，包括与直流母线输入端Vin相连的恒电阻电子负载电路、与所述恒电阻电子负载电路相连的反馈检测电路、以及与所述反馈检测电路相连的主控芯片；
[0009]所述恒电阻电子负载电路包括数字电阻电位器单元、与所述数字电阻电位器单元相连的信号跟随单元、与所述信号跟随单元相连的恒阻负载控制单元、连接在所述恒阻负载控制单元与所述直流母线输入端Vin之间的保护电阻R1、以及连接在所述恒阻负载控制单元和接地端之间的反馈采样电阻RL ;所述数字电阻电位器单元与所述主控芯片相连。
[0010]优选地，所述恒阻负载控制单元包括电阻R3、运算放大器U2、电阻R2和晶体管Ql ;所述运算放大器U2的正相输入端与所述电阻R3相连，反相输入端分别与所述反馈检测电路和所述反馈采样电阻RL相连，输出端与所述电阻R2相连；所述晶体管Ql的基极与所述电阻R2相连，发射极与所述反馈采集电阻RL相连，集电极与所述保护电阻Rl相连。
[0011]优选地，所述信号跟随单元包括运算放大器U1，所述运算放大器Ul的正相输入端与所述数字电阻电位器单元相连，所述运算放大器Ul的输出端与所述运算放大器Ul的反相输入端相连，以实现信号跟随。
[0012]优选地，所述数字电阻电位器单元包括串联连接的数字电阻电位器DVRl和数字电阻电位器DVR2，所述数字电阻电位器DVRl和所述数字电阻电位器DVR2分别与所述主控芯片相连并受其控制；
[0013]所述数字电阻电位器DVRl的第一端与所述直流母线输入端Vin相连，第二端接地，第三端与所述数字电阻电位器DVR2相连；所述数字电阻电位器DVR2的第一端与所述数字电阻电位器DVRl相连，第二端接地，第三端与所述运算放大器Ul的正相输入端相连。
[0014]优选地，所述反馈检测电路包括运算放大器U3、电阻R5、电阻R6和电阻R7 ;所述运算放大器U3的正相输入端与所述运算放大器U2的反相输入端和所述晶体管Ql的发射极相连，反相输入端与所述电阻R6和电阻R7相连，输出端与所述电阻R5和所述电阻R6相连；所述电阻R7 —端接地，所述电阻R5与所述主控芯片相连。
[0015]优选地，所述恒电阻电子负载电路还包括连接在所述直流母线输入端Vin与所述数字电阻电位器单元之间的分压电阻R4。
[0016]优选地，所述直流母线对地电压均衡电路还包括与所述主控芯片相连的通信模块、显示模块和供电模块。
[0017]本实用新型还提供一种直流系统绝缘监测装置，连接在直流母线正负端之间，包括前述的直流母线对地电压均衡电路和与所述直流母线对地电压均衡电路相连的微机绝缘监测主机，所述微机绝缘监测主机采集直流母线正负端绝缘电阻值并发送给所述直流母线对地电压均衡电路，所述直流母线对地电压均衡电路根据所述绝缘电阻值以控制所述直流母线正负端电压均衡。
[0018]本实用新型与现有技术相比具有如下优点:本实用新型所提供的直流母线对地电压均衡电路中设有恒电阻电子负载电路以及与其配合的反馈检测电路，可有效改善并增加电路可靠性，在应用到直流系统绝缘检测装置时，可有效避免引起出口继电器误动，而且本实用新型所提供的直流母线对地电压均衡电路结构简单，成本低，有利于广泛应用。
【附图说明】
[0019]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0020]图1为现有技术中的微机绝缘监测主机母线检测电路的电路图。
[0021]图2是现有技术中通过硬件实现恒阻电子负载电路图。
[0022]图3是本实用新型实施例1中直流母线对地电压均衡电路的原理框图。
[0023]图4是本实用新型实施例1中直流母线对地电压均衡电路的局部电路图。
[0024]图5是本实用新型实施例2中直流系统绝缘监测装置的原理框图。
[0025]图中:100、直流母线对地电压均衡电路；110、恒电阻电子负载电路；111、数字电阻电位器单元；112、信号跟随单元；113、恒阻负载控制单元；120、反馈检测电路；130、主控芯片；140、通信模块；150、显示模块；160、供电模块；200、微机绝缘监测主机。
【具体实施方式】
[0026]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0027]实施例1
[0028]图3示出本实施例中的直流母线对地电压均衡电路100。该直流母线对地电压均衡电路100包括与直流母线输入端Vin相连的恒电阻电子负载电路110、与恒电阻电子负载电路110相连的反馈检测电路120、以及与反馈检测电路120相连的主控芯片130、与主控芯片130相连的用于与外部通信的通信模块140、显示模块150和用于将外部电源转为各模块所需电源的供电模块160。可以理解地，恒电阻电子负载电路110和反馈检测电路120配合以实现电压均衡功能。
[0029]具体地，通信模块140可以为CAN通信模块或RS485通信模块；显示模块150可以为IXD显示模块或LED显示模块；供电模块160包括DC/DC转换电路和AC/DC转换电路；主控芯片130可以为STM32F103/105芯片。
[0030]如图4所示，恒电阻电子负载电路110包括数字电阻电位器单元111、与数字电阻电位器单元111相连的信号跟随单元112、与信号跟随单元112相连的恒阻负载控制单元113、连接在恒阻负载控制单元113与直流母线输入端Vin之间的保护电阻R1、以及连接在恒阻负载控制单元113和接地端之间的反馈采样电阻RL。可以理解地，主控芯片130与数字电阻电位器单元111相连，以控制数字电阻电位器输出电压，信号跟随单元112将数据电阻电位的输出电压与其输入的跟随信号电压进行比较，向恒阻负载控制单元113输入跟随信号电压，恒阻负载控制单元113根据