<2>一种应用于交直流不接地系统绝缘监测装置的设计与开发

在实际计算的过程中，可以多次取点计算，求平均值，提高测量精度。在-20v时，绝缘电阻Rf和泄露电容计算方式与此类似。2.3.2系统存在直流分量当系统存在直流分量时，仍然需要四阶滤波电路滤除系统交流信号（此时直流信号仍然存在），之后经过一个如图4所示的信号保持电路： 图4. 信号保持电路输入信号分为正、负半周信号，但两者均含有系统中的直流分量，通过开关的断开与闭合，可以实现正负半周信号相减，由于系统的直流电压幅度变化很小，相减后的信号中不再含有直流分量，此时的采样信号中只是±20V电压作用在采样电阻的结果，**信号经过放大，进入单片机ADC采样模块。进入ADC采样的波形可以参照PSPICE仿真结果如图5：图5. 两路独立信号波形无论是在﹢20v，还是-20v，系统都能独立监测绝缘状况，如此，测量周期至少比固定周期产品测量周期小一半。直流系统中电阻的计算同交流系统所述一样，电阻的大小取决于波形稳定后的电压值，电容的计算仍然依赖于电阻，计算方法类似于通过ADC采样信号可以反推出在+20V和-20V时图1中R2和R4的分压，即可求出绝缘电阻值与泄露电容值。2.4 仪表其它电路除了上述电路外，还有断线检测电路（PE/KE断线、L1/L2断线检测功能）、485通讯电路、其他通讯电路等等。3.软件设计   3.1 软件流程该绝缘监测装置采用结构化程序设计思想，采用C语言进行编写。主函数通过查询标志位的状态，决定是否执行对应的模块，各个模块的标志位在定时器内改变。这种方式提高了软件的实时性，后期的软件维护相对来说也比较方便。   3.2 自适应频率目前市场上同行产品多数采用向系统注入固定周期信号的方法，这种方式必须考虑系统**电阻及电容，测量周期必须满足**电阻和**电容的要求，因此这时的周期也是**长的，且不能改变。自适应频率是一种新型的周期调节的方式，通过监测系统信号波形来调整周期大小。在信号波形上取两个点的电压信号，当信号电压变化很小时，视为稳定，这时翻转脉冲信号，并保存该周期运行的时间作为下一次脉冲的周期。由于在正负半周都会对波形监测和计算，所以信号波形的调整会很及时，电阻的计算结果更新的相对也比较快。此外，一旦电阻和电容测量结果稳定，系统会计算理论周期，并与实际测量周期作对比，然后把理论测量周期赋值给下一次脉冲周期。该方式保证了在测量结果精度达标的前提下，测量周期能够达到**短。    3.3 响应时间IEC61557-8第8部分“IT系统中绝缘监控装置”中第4.6表1规定，在纯交流系统中，当泄漏电容1uF、绝缘电阻为0.5倍报警值时，响应时间应小于10s。在测量精度达标的前提下，本装置响应速度能小于6s。下面就电阻突变对波形的影响作简要分析，祥见图6：图6. 故障模拟波形图实线：波形一   虚线：波形二t1之前系统周期已经稳定，假设在t1时刻（电压V1）电阻突然减小到报警值以下，波形发生变化，当到达采样时刻t2时，测得此时电压V2,CPU判断两者之差大于设定的值，下半周周期加倍，变为2T（之前为T），由于电容很小，系统会在2T时间运行结束之前提前稳定。虽然系统会在周期完成之前提前结束，但响应时间会增大，如果取一个完整的正负周期的信号作报警响应的依据，则大大增加了响应时间。为了解决这个问题，系统在半周结束之后计算电阻值（独立信号），如果该电阻值小于设定的报警值，则发出报警信号，响应值即为图6中的t2~t1，经实际测试，响应时间基本维持在5s以内，**长不超过6秒。3.4 软件其它描述软件校准采用线性分段式校准法，共8个校准点，保证了仪表的精度；为了滤除信号中的噪声干扰，数字滤波依次采用冒泡法（对数据排序）、中位值滤波法、平均值滤波法对数据进行处理，保证了信号的可靠性和稳定性。4．试验结果该产品已通过许昌开普检验中心的的型式试验，功能和性能均满足国际标准要求。经试验验证，该仪表在电阻1K-5M、电容0-150uF的条件下，显示值与实际值的比值均保持在10%以内，测量精度达标，能满足各种环境中不接地系统绝缘监测的需求。5.结语 本文介绍了一种新型绝缘监测装置，与市场绝缘监测仪表相比，其优势在于可监测直流不接地系统、允许系统泄露电容大、测量周期短、响应时间短等。经过试验，本文介绍的绝缘监测装置在交流、直流不接地系统均可可靠工作，可以为不接地系统提供一种可靠的监测。　文章来源：《智能建筑电气技术》2016年3期。参考文献[1] 王厚余.论it系统的应用.中国航空工业规划设计研究院（北京）.[2] JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范[S].[3] 刘国平.船舶电气与通信.**版.北京：海洋出版社，2004.[4] 王巍，王金全，杨涛，等.低压IT系统几个关键问题探讨[J].建筑电气，2011（11）：47-50.[5] 马涛，王金全，金伟一，等.三相四线制IT系统绝缘监测技术方案研究[J].船电技术.2008（5）：277-280.[6] IEC 61557-8Electrical safety in low voltage distribution systems up to 1000Va.c.and1500V d.c. - Equipment for testing, measuring or monitoring of protective measures – Part8:Insulation monitoring devices for IT systems