绝缘接地线掉线的检测电路及系统的制作方法

1.本技术涉及电路检测技术，具体而言，涉及一种绝缘接地线掉线的检测电路及系统。


背景技术：

2.高压直流系统正负母线任一点接地都会导致绝缘电阻变小、保护继电器误动作，高压直流系统故障。为阻止高压直流系统接地故障发生率的增加，高压直流系统绝缘检测方法的研究也越来越受到重视。安全、实时、准确地检测高压直流系统，对保证人员安全、电气设备正常工作具有重要意义。
3.现有方案仅能检测到母线正极、母线负极的掉线，但是无法检测到接地线掉线。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种绝缘接地线掉线的检测电路及系统，以解决现有方案无法检测到接地线掉线的问题。
5.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种绝缘接地线掉线的检测电路，该电路包括绝缘电压检测模组、报警检测模组和控制器，绝缘电压检测模组用于分别与待检测电路的高压正极端、所述待检测电路的高压负极端和所述待检测电路的接地端电连接，所述绝缘电压检测模组用于检测所述待检测电路的绝缘电压；报警检测模组分别与所述待检测电路的高压正极端、所述待检测电路的高压负极端和所述待检测电路的接地端电连接，所述报警检测模组用于检测所述待检测电路是否能够报警；控制器分别与所述绝缘电压检测模组和报警检测模组电连接，所述控制器用于根据所述绝缘电压确定所述待检测电路的接地端是否掉线。
6.可选地，所述绝缘电压检测模组包括：第一电阻模块、第一继电器、第二电阻模块、第三电阻模块、第四电阻模块、第五电阻模块和第六电阻模块，所述第一继电器的第一端与所述第一电阻模块的第一端电连接，所述第一电阻模块的第二端、所述第四电阻模块的第一端、所述第六电阻模块的第一端分别与所述待检测电路的高压负极端电连接，所述第二电阻模块的第一端和所述第五电阻模块的第一端分别与所述待检测电路的高压正极端电连接，所述第五电阻模块的第二端与所述第六电阻模块的第二端电连接，所述第四电阻模块的第二端与所述第三电阻模块的第一端电连接，所述第一继电器的第二端、所述第三电阻模块的第二端和所述第二电阻模块的第二端分别与所述待检测电路的接地端电连接，所述第一继电器还与所述控制器电连接。
7.可选地，所述报警检测模组包括：第七电阻模块、第八电阻模块、第二继电器和第三继电器，所述第七电阻模块的第一端与所述待检测电路的高压正极端电连接，所述第八电阻模块的第一端与所述待检测电路的高压负极端电连接，所述第七电阻模块的第二端与所述第二继电器的第一端电连接，所述第八电阻模块的第二端与所述第三继电器的第一端电连接，所述第三继电器的第二端和所述第二继电器的第二端分别与所述待检测电路的接
地端电连接，所述第二继电器和所述第三继电器还分别与所述控制器电连接。
8.可选地，所述控制器用于执行以下步骤：获取所述待检测电路在第一时刻的绝缘电压，得到第一绝缘电压；获取所述待检测电路在第二时刻的绝缘电压，得到第二绝缘电压，所述第二时刻位于所述第一时刻的后面；根据所述第一绝缘电压和所述第二绝缘电压，确定所述待检测电路的接地端是否掉线。
9.可选地，根据所述第一绝缘电压和所述第二绝缘电压，确定所述待检测电路的接地端是否掉线，包括：在所述第一绝缘电压和所述第二绝缘电压不相同的情况下，确定所述待检测电路的接地端未掉线。
10.可选地，所述控制器还用执行以下步骤：在所述第一绝缘电压和所述第二绝缘电压相同的情况下，确定所述待检测电路的接地端掉线。
11.可选地，所述电路还包括报警器，所述报警器与所述控制器电连接，在确定所述待检测电路的接地端掉线之后，所述控制器还用执行以下步骤：控制所述第二继电器闭合；在第一等效电阻模块和所述第七电阻模块的总阻值变小的情况下，控制所述报警器进行报警，所述第一等效电阻模块用于表征所述待检测电路从所述待检测电路的高压正极端至所述待检测电路的接地端的负载的阻值。
12.可选地，所述电路还包括报警器，所述报警器与所述控制器电连接，在确定所述待检测电路的接地端掉线之后，所述控制器还用执行以下步骤；控制所述第三继电器闭合；在第二等效电阻模块和所述第八电阻模块的总阻值变小的情况下，控制所述报警器进行报警，所述第二等效电阻模块用于表征所述待检测电路从所述待检测电路的高压负极端至所述待检测电路的接地端的负载的阻值。
13.可选地，所述第一时刻用于表征所述第一继电器断开的情况下所对应的时刻，所述第二时刻用于表征所述第一继电器闭合的情况下所对应的时刻。
14.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种绝缘接地线掉线的检测系统，该系统包括任意一种所述的绝缘接地线掉线的检测电路。
15.在本发明实施例中，通过控制器根据绝缘电压确定所述待检测电路的接地端是否掉线，从而解决了现有方案无法检测到接地线掉线的问题。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
17.图1示出了根据本技术的实施例的绝缘接地线掉线的检测电路的电路图；
18.图2示出了根据本技术的实施例的绝缘接地线掉线的检测电路的等效电路图；
19.图3示出了根据本技术的实施例的多高压源的绝缘接地线掉线的检测电路的电路图。
20.其中，上述附图包括以下附图标记：
21.100、绝缘电压检测模组；200、报警检测模组。
具体实施方式
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
24.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
25.应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
26.正如背景技术中所说的，现有方案仅能检测到母线正极、母线负极的掉线，但是无法检测到接地线掉线，为了解决现有方案无法检测到接地线掉线的问题，本技术的一种典型的实施方式中，提供了一种绝缘接地线掉线的检测电路及系统。
27.本技术提供了一种绝缘接地线掉线的检测电路，如图1所示，该电路包括绝缘电压检测模组100、报警检测模组200和控制器，绝缘电压检测模组100用于分别与待检测电路的高压正极端zj、上述待检测电路的高压负极端fj和上述待检测电路的接地端pe电连接，上述绝缘电压检测模组100用于检测上述待检测电路的绝缘电压；报警检测模组200分别与上述待检测电路的高压正极端zj、上述待检测电路的高压负极端fj和上述待检测电路的接地端pe电连接，上述报警检测模组200用于检测上述待检测电路是否能够报警；控制器分别与上述绝缘电压检测模组100和报警检测模组200电连接，上述控制器用于根据上述绝缘电压确定上述待检测电路的接地端pe是否掉线。图1未画出控制器，仅展示出绝缘电压检测模组100、报警检测模组200。
28.上述电路中，通过控制器根据绝缘电压确定上述待检测电路的接地端是否掉线，从而解决了现有方案无法检测到接地线掉线的问题。
29.如果pe没掉线，根据电路学知识-欧姆定律，可以利用本技术提到的绝缘电压检测模组计算得到绝缘阻值大小。可以根据绝缘阻值大小和相关标准判断绝缘电阻是否满足要求，如果pe没掉线，根据报警检测模组，再次验证绝缘是否满足要求。即如果pe没掉线，可以根据绝缘电压检测模组和报警检测模组两次判断绝缘阻值是否满足要求；如果绝缘电压检测模组和报警检测模组不能得到绝缘阻值来判断电路绝缘状态，则认为pe掉线。
30.在本技术的一种实施例中，如图1所示，上述绝缘电压检测模组100包括第一电阻模块r5、第一继电器k3、第二电阻模块r6、第三电阻模块r7、第四电阻模块r8、第五电阻模块r9(第四电阻模块r8、第五电阻模块r9：基于小电阻采集电压，根据小电阻采集的电压，利用分压原理得到电路所要获得的大电压)和第六电阻模块r10，上述第一继电器k3的第一端与
上述第一电阻模块r5的第一端电连接，上述第一电阻模块r5的第二端、上述第四电阻模块r8的第一端、上述第六电阻模块r10的第一端分别与上述待检测电路的高压负极端fj电连接，上述第二电阻模块r6的第一端和上述第五电阻模块r9的第一端分别与上述待检测电路的高压正极端zj电连接，上述第五电阻模块r9的第二端与上述第六电阻模块r10的第二端电连接，上述第四电阻模块r8的第二端与上述第三电阻模块r7的第一端电连接，上述第一继电器k3的第二端、上述第三电阻模块r7的第二端和上述第二电阻模块r6的第二端分别与上述待检测电路的接地端pe电连接，上述第一继电器k3还与上述控制器电连接。第一继电器的电源端与控制器电连接。
31.在本技术的一种实施例中，如图1所示，上述报警检测模组200包括第七电阻模块r3、第八电阻模块r4、第二继电器k1和第三继电器k2，上述第七电阻模块r3的第一端与上述待检测电路的高压正极端zj电连接，上述第八电阻模块r4的第一端与上述待检测电路的高压负极端fj电连接，上述第七电阻模块r3的第二端与上述第二继电器k1的第一端电连接，上述第八电阻模块r4的第二端与上述第三继电器k2的第一端电连接，上述第三继电器k2的第二端和上述第二继电器k1的第二端分别与上述待检测电路的接地端pe电连接，上述第二继电器k1和上述第三继电器k2还分别与上述控制器电连接。第二继电器的电源端和第三继电器的电源端分别与控制器电连接。
32.控制器周期控制k1断开、闭合，如果控制器能周期的检测到绝缘故障，则认为pe没有掉线，否则，即为pe掉线。
33.k3闭合前，u1是r8两端的电压即上述绝缘电压，u2是r10两端的电压。
34.k3闭合后，u1’是r8两端的电压即上述绝缘电压，u2’是r10两端的电压。
35.k3闭合前，公式一：
36.(((u2
×
(r10+r9)/r10)－(u1
×
(r8+r7)/r8))
×
((1/r6)+(1/r1)))＝(u1/r8)+(u1
×
(r7+r8))/(r8
×
r2)；
37.k3闭合后，公式二：
38.(u1'
×
(r8+r7)/(r5
×
r8))+(u1'/r8)+(u1'
×
(r7+r8)/(r8
×
r2))＝((u2'
×
(r10+r9)/r10)+(u1'
×
(r7+r8)/r8))
×
((1/r6)+(1/r1))；
39.公式一和公式二，组成的二元一次方程组，可以解出表达式：
40.r1＝－1/(1/r6－(r7
×
r10
×
u1
×
u1’+r8
×
r10
×
u1
×
u1’)/(r5
×
r8
×
r9
×
u1
×
u2’－r5
×
r8
×
r9
×
u2
×
u1’+r5
×
r8
×
r10
×
u1
×
u2’－r5
×
r8
×
r10
×
u2
×
u1’))；
41.r2＝(r5
×
r82×
r9
×
u1
×
u2’－r5
×
r82×
r9
×
u2
×
u1’+r5
×
r82×
r10
×
u1
×
u2’42.－r5
×
r82×
r10
×
u2
×
u1’+r5
×
r7
×
r8
×
r9
×
u1
×
u2’－r5
×
r7
×
r8
×
r9
×
u2
×
u1’+r5
×
r7
×
r8
×
r10
×
u1
×
u2’－r5
×
r7
×
r8
×
r10
×
u2
×
u1’)/(r82×
r9
×
u2
×
u1’－r82×
r10
×
u1
×
u1’－r72×
r10
×
u1
×
u1’+r82×
r10
×
u2
×
u1’－2
×
r7
×
r8
×
r10
×
u1
×
u1’－r5
×
r8
×
r9
×
u1
×
u2’+r5
×
r8
×
r9
×
u2
×
u1’－r5
×
r8
×
r10
×
u1
×
u2’+r5
×
r8
×
r10
×
u2
×
u1’+r7
×
r8
×
r9
×
u2
×
u1’+r7
×
r8
×
r10
×
u2
×
u1’)；
43.母线正对地和母线负对地检测到的绝缘电阻较小值，作为系统绝缘检测的电阻值。绝缘检测一般是大于100ω/v，当计算的如图2所示的第一等效电阻r1和第二等效电阻r2不能满足该条件时，控制器即报绝缘故障。
44.当pe掉线时，闭合k3，不能使r5接入电路，使得k3开闭不能正常计算电路绝缘电
阻。
45.同样的，k3开闭，始终是u1＝u1’。所以当检测到开闭k3，u1＝u1’，即为绝缘掉线。
46.在第一等效电阻r1和第二等效电阻r2小于或者等于100ω，且u1＝u1’的情况下，控制器即报绝缘故障，即pe掉线。
47.在本技术的一种实施例中，上述控制器用于执行以下步骤：获取上述待检测电路在第一时刻的绝缘电压，得到第一绝缘电压；获取上述待检测电路在第二时刻的绝缘电压，得到第二绝缘电压，上述第二时刻位于上述第一时刻的后面；根据上述第一绝缘电压和上述第二绝缘电压，确定上述待检测电路的接地端是否掉线。
48.在本技术的一种实施例中，根据上述第一绝缘电压和上述第二绝缘电压，确定上述待检测电路的接地端是否掉线，包括：在上述第一绝缘电压和上述第二绝缘电压不相同的情况下，确定上述待检测电路的接地端未掉线。即说明待检测电路正常。
49.在本技术的一种实施例中，上述控制器还用执行以下步骤：在上述第一绝缘电压和上述第二绝缘电压相同的情况下，确定上述待检测电路的接地端掉线。需要控制器报绝缘故障。
50.在本技术的一种实施例中，上述电路还包括报警器，上述报警器与上述控制器电连接，在确定上述待检测电路的接地端掉线之后，上述控制器还用执行以下步骤：控制上述第二继电器闭合；在第一等效电阻模块和上述第七电阻模块的总阻值变小的情况下，控制上述报警器进行报警，上述第一等效电阻模块用于表征上述待检测电路从上述待检测电路的高压正极端至上述待检测电路的接地端的负载的阻值，第一等效电阻r1如图2所示。
51.在本技术的一种实施例中，上述电路还包括报警器，上述报警器与上述控制器电连接，在确定上述待检测电路的接地端掉线之后，上述控制器还用执行以下步骤；控制上述第三继电器闭合；在第二等效电阻模块和上述第八电阻模块的总阻值变小的情况下，控制上述报警器进行报警，上述第二等效电阻模块用于表征上述待检测电路从上述待检测电路的高压负极端至上述待检测电路的接地端的负载的阻值，第二等效电阻r2如图2所示。
52.在本技术的一种实施例中，上述第一时刻用于表征上述第一继电器断开的情况下所对应的时刻，上述第二时刻用于表征上述第一继电器闭合的情况下所对应的时刻。
53.本技术还提供了一种绝缘接地线掉线的检测系统，该系统包括任意一种上述的绝缘接地线掉线的检测电路。通过控制器根据绝缘电压确定上述待检测电路的接地端是否掉线，从而解决了现有方案无法检测到接地线掉线的问题。
54.本技术还提供了一种多高压源的绝缘接地线掉线的检测电路，如图3所示，该电路包括第三电阻r3、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r9、第九电阻r9和第一继电器k1，连接方式如图3所示，在此不再加以赘述，其中zja为待检测电路的第一高压正极端，zjb为待检测电路的第二高压正极端，fj为待检测电路的高压负极端，pe为待检测电路的接地端，第一等效电阻r1用于表征待检测电路从上述待检测电路的第一高压正极端zja至上述待检测电路的接地端pe的负载的阻值，第二等效电阻r2用于表征待检测电路从上述待检测电路的第二高压正极端zjb至上述待检测电路的接地端pe的负载的阻值，第三等效电阻r4用于表征上述待检测电路从上述待检测电路的高压负极端fj至上述待检测电路的接地端fj的负载的阻值。
55.注：r8、r9和pe无关。
56.1/r
2a
＝(1/r2)+(1/r3)，r
2a
为第四等效电阻，r
1a
＝r1，r
1a
为第三等效电阻，1/r
4a
＝1/(r6+r7)+(1/r4)，r
4a
为第五等效电阻。
[0057][0058][0059][0060][0061]r5a
是k1闭合后，负端和pe之间的电阻值，继电器闭合前pe到电压负端其中r3、r5、r6、r7是已知电阻，u
pe
是k1断开，负端和pe之间的电阻，u'
pe
是k1闭合，负端和pe之间的电阻，待检测电路的绝缘电阻r，1/r＝1/r1+1/r2+1/r4。即，这里的r满足要求，r1、r2、r4绝缘阻值肯定满足要求，因为r1》r，r2》r，r4》r，即电阻越并越小的原理。如果pe掉线，那么则为0，所以整个电路的绝缘阻值会无穷大。比如说，正常绝缘检测的电阻(即第一等效电阻、第二等效电阻和第三等效电阻)1000ω/v，如果检测到10000ω/v则认为是pe掉线。
[0062]
所以，在多高压源绝缘检测电路中，如果两次检测的电压源负极到pe的电压相等，即u
pe
＝u'
pe
，且绝缘检测的电阻是无穷大，则认为是pe掉线。
[0063]
需要说明的是，上述的电连接可以是直接电连接，也可以是间接电连接，直接电连接就是指两个器件直接连接，间接电连接就是指相连接的a与b之间还连接有其余类似电容、电阻等器件。
[0064]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0065]
从以上的描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下技术效果：
[0066]
1)、本技术的绝缘接地线掉线的检测电路，通过控制器根据绝缘电压确定上述待检测电路的接地端是否掉线，从而解决了现有方案无法检测到接地线掉线的问题。
[0067]
2)、本技术的绝缘接地线掉线的检测系统，通过控制器根据绝缘电压确定上述待检测电路的接地端是否掉线，从而解决了现有方案无法检测到接地线掉线的问题。
[0068]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。