一种对地绝缘电阻测量装置及方法与流程

1.本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种对地绝缘电阻测量装置及方法。


背景技术：

2.绝缘电阻(insulation resistance)，是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。绝缘电阻试验属于非破坏性的绝缘性能试验范畴，是最基本常规试验，试验方法简便，试验结果直观。绝缘电阻试验采用的试验电压与试品的额定工作电压有关，又远低于工作电压，用来及早发现试品绝缘的局部或整体受潮和污秽、绝缘油严重劣化、绝缘表面留有放电或击穿痕迹、严重热老化等整体性或贯通性缺陷。
3.传统的绝缘电阻的测量方法是使用兆欧表离线测量，兆欧表上一般有三个接线柱，其中l接在被测物和大地绝缘的导体部分，e接被测物的外壳或大地。g接在被测物的屏蔽上或不需要测量的部分。线路接好后，可按顺时针方向转动摇把.摇动的速度应由慢而快，当转速达到每分钟120转左右时，保持匀速转动，1分钟后读数，并且要边摇边读数。
4.然而，发明人发现现有技术至少存在以下问题：目前的绝缘电阻测量设装置需要断开被测物的电路，且需要人工测量。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种对地绝缘电阻测量装置及方法，其能够在不断开设备的情况下，自动获取设备的对地绝缘电阻。
6.根据本发明的一方面，提供了一种对地绝缘电阻测量装置，应用于具有多条相线的被测线路，包括：电压采样单元，分别与每条所述相线连接，所述电压采样单元用于：对每条所述相线的电压进行采样；零序电流采样单元，与所述被测线路连接，所述零序电流采样单元用于：对所述被测线路的电流进行采样；过零点监控单元，分别与所述电压采样单元和所述零序电流采样单元连接，所述过零点监控单元用于：实时监控所述电压采样单元的采样电压，在每次监控到存在所述相线的采样电压穿越过零点时，获取此时其他相线的电压值和所述被测线路的电流值；计算单元，与所述过零点监控单元连接，所述计算单元用于：根据所述过零点监控单元获取到的所有数据，计算所述被测线路的绝缘电阻。
7.根据本发明的另一方面，提供了一种绝缘电阻计算方法，应用于具有多条相线的被测线路，包括：实时监控每条所述相线的采样电压，在每次监控到存在所述相线的采样电压穿越过零点时，获取此时其他相线的电压值和所述被测线路的电流值；根据获取到的所有数据计算所述被测线路的绝缘电阻。
8.另外，所述被测线路为三相五线制，包括第一相线、第二相线、第三相线、中性线和地线；所述电压采样单元包括第一电压采样单元、第二电压采样单元和第三电压采样单元；所述第一电压采样单元分别与所述第一相线和所述中性线连接，用于对所述第一相线的电压进行采样；所述第二电压采样单元分别与所述第二相线和所述中性线连接，用于对所述第二相线的电压进行采样；所述第三电压采样单元分别与所述第三相线和所述中性线连
接，用于对所述第三相线的电压进行采样。通过此种方式，能够确保获取到每条相线的电压穿越过零点时，对应的其他相线的电压和整个被测线路的电流，为后续计算单元对绝缘电阻的计算提供了完整的数据，从而确保了对地绝缘电阻测量装置的准确性。
9.另外，所述过零点监控单元包括监控模块、数据获取模块和数据输出模块；所述监控模块分别与所述第一电压采样单元、所述第二电压采样单元以及所述第三电压采样单元连接，所述监控模块用于：实时监控所述第一电压采样单元、所述第二电压采样单元以及所述第三电压采样单元的采样电压；所述数据获取模块用于：在监控到所述第一电压采样单元的采样电压穿越过零点时，获取所述第二电压采样单元以及所述第三电压采样单元的采样电压和零序电流采样单元的采样电流；在监控到所述第二电压采样单元的采样电压穿越过零点时，获取所述第一电压采样单元以及所述第三电压采样单元的采样电压和零序电流采样单元的采样电流；在监控到所述第三电压采样单元的采样电压穿越过零点时，获取所述第一电压采样单元以及所述第二电压采样单元的采样电压和零序电流采样单元的采样电流；所述数据输出模块用于：将所有所述数据获取模块获取到的数据发送至所述计算单元。
10.另外，所述计算单元与所述数据输出模块连接；所述根据所述过零点监控单元获取到的所有数据，计算所述被测线路的绝缘电阻，具体为：根据以下公式分别计算第一相线、第二相线和第三相线的对地绝缘电阻：其中，i
bc
为第一电压采样单元的采样电压穿越过零点时，零序电流采样单元的采样电流，ub为此时第二电压采样单元的采样电压，uc为此时第三电压采样单元的采样电压；i
ac
为第二电压采样单元的采样电压穿越过零点时，零序电流采样单元的采样电流，ua为此时第一电压采样单元的采样电压；i
ab
为第三电压采样单元的采样电压穿越过零点时，零序电流采样单元的采样电流；ra为第一相线的对地绝缘电阻，rb为第二相线的对地绝缘电阻，rc为第三相线的对地绝缘电阻；根据所述第一相线、所述第二相线和所述第三相线的对地绝缘电阻，计算所述绝缘电阻。
11.另外，所述被测线路还包括用电设备，所述用电设备通过四条连接线分别与所述第一相线、所述第二相线、所述第三相线、所述中性线；所述零序电流采样单元与所述四条连接线均相连。
12.另外，所述对地绝缘电阻测量装置还包括报警单元；所述报警单元与所述计算单元连接，所述报警单元用于：在所述计算单元计算出的所述绝缘电阻与预设阈值的差值超出预设范围时，发送报警信息。通过此种结构的设置，能够提高对地绝缘电阻测量装置的实用性，确保被测线路的安全。
13.另外，所述电压采样单元为电压互感器。
14.另外，所述零序电流采样单元为零序电流传感器。
15.与相关技术相比，本发明的实施例至少具有以下优点：
16.通过设置电压采样单元和零序电流采样单元，能够对整个被测线路的电流和每条相线的电压进行采样；由于每条相线的电压是随着时间不断变化的，通过设置过零点监控单元，能够精确获取某条相线的电压穿越过零点时，其他相线的电压和整个被测线路的电流，在获取到所有的相线的电压穿越过零点时，对应的其他相线的电压和整个被测线路的电流后，将上述数据发送至计算单元，计算单元能够根据上述数据计算出被测线路的绝缘电阻，整个计算过程无需断开被测线路，且能够自动计算，无需人工操作。
17.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例一提供的一种对地绝缘电阻测量装置的结构示意图；
20.图2为本发明实施例一提供的另一种对地绝缘电阻测量装置的结构示意图；
21.图3为本发明实施例一提供的电压-时间曲线图；
22.图4为本发明实施例一提供的零序电流采样单元输出图；
23.图5为本发明实施例二提供的一种对地绝缘电阻测量装置的结构示意图；
24.图6为本发明实施例三提供的一种绝缘电阻计算方法的流程图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，本发明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，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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。
27.实施例一
28.图1为本发明实施例一提供了一种对地绝缘电阻测量装置的结构示意图，应用于具有多条相线的被测线路，包括：
29.电压采样单元1，分别与每条所述相线连接，电压采样单元1用于：对每条所述相线的电压进行采样；零序电流采样单元2，与所述被测线路连接，零序电流采样单元2用于：对
所述被测线路的电流进行采样；过零点监控单元3，分别与电压采样单元1和零序电流采样单元2连接，过零点监控单元3用于：实时监控所述电压采样单元的采样电压，在每次监控到存在所述相线的采样电压穿越过零点时，获取此时其他相线的电压值和所述被测线路的电流值；计算单元4，与过零点监控单元3连接，计算单元4用于：根据过零点监控单元3获取到的所有数据，计算所述被测线路的绝缘电阻。
30.与相关技术相比，本发明的实施例至少具有以下优点：通过设置电压采样单元1和零序电流采样单元2，能够对整个被测线路的电流和每条相线的电压进行采样；由于每条相线的电压是随着时间不断变化的，通过设置过零点监控单元3，能够精确获取某条相线的电压穿越过零点时，其他相线的电压和整个被测线路的电流，在获取到所有的相线的电压穿越过零点时，对应的其他相线的电压和整个被测线路的电流后，将上述数据发送至计算单元4，计算单元4能够根据上述数据计算出被测线路的绝缘电阻，整个计算过程无需断开被测线路，且能够自动计算，无需人工操作。
31.具体的说，图1所示的被测线路为三相五线制，包括第一相线a、第二相线b、第三相线c、中性线n和地线pe。更具体的，被测线路还包括用电设备，用电设备通过三条连接线分别与第一相线a、第二相线b、第三相线c连接；零序电流采样单元2与三条连接线均相连。
32.值得说明的是，本实施例提供的对地绝缘电阻测量装置不仅能够计算三相五线制的被测线路，还能够计算三相四线制、双相、单相等被测线路的绝缘电阻，计算方法与上述提及的三相五线制的被测线路绝缘电阻计算方法大体一致，为了避免重复，此次不再赘述。
33.请参见图2，电压采样单元1包括第一电压采样单元11、第二电压采样单元12和第三电压采样单元13；第一电压采样单元11分别与第一相线a和中性线n连接，用于对第一相线a的电压进行采样；第二电压采样单元12分别与第二相线b和中性线连接n，用于对第二相线b的电压进行采样；第三电压采样单元13分别与第三相线c和中性线n连接，用于对第三相线c的电压进行采样。通过此种结构的设置，每个电压采样单元分工工作，互不影响，能够精确测量每条相线的电压。
34.进一步地，图2所示的过零点监控单元3包括监控模块31、数据获取模块32和数据输出模块33；监控模块31分别与第一电压采样单元11、第二电压采样单元12以及第三电压采样单元13连接，监控模块31用于：实时监控第一电压采样单元11、第二电压采样单元12以及第三电压采样单元13的采样电压；数据获取模块32用于：在监控到第一电压采样单元11的采样电压穿越过零点时，获取第二电压采样单元12以及第三电压采样单元13的采样电压和零序电流采样单元2的采样电流；在监控到第二电压采样单元12的采样电压穿越过零点时，获取第一电压采样单元11以及第三电压采样单元13的采样电压和零序电流采样单元2的采样电流；在监控到第三电压采样单元13的采样电压穿越过零点时，获取第一电压采样单元11以及第二电压采样单元12的采样电压和零序电流采样单元2的采样电流；数据输出模块33用于：将所有数据获取模块32获取到的数据发送至计算单元4。通过此种方式，能够确保获取到每条相线的电压穿越过零点时，对应的其他相线的电压和整个被测线路的电流，为后续计算单元4对绝缘电阻的计算提供了完整的数据，从而确保了对地绝缘电阻测量装置的准确性。
35.值得一提的是，本实施例中的计算单元4与数据输出模块33连接；根据过零点监控单元3获取到的所有数据，计算被测线路的绝缘电阻，具体为：根据以下公式分别计算第一
相线a、第二相线b和第三相线c的对地绝缘电阻：
[0036][0037][0038]
其中，i
bc
为第一电压采样单元11的采样电压穿越过零点时，零序电流采样单元2的采样电流，ub为此时第二电压采样单元12的采样电压，uc为此时第三电压采样单元13的采样电压；i
ac
为第二电压采样单元12的采样电压穿越过零点时，零序电流采样单元2的采样电流，ua为此时第一电压采样单元11的采样电压；i
ab
为第三电压采样单元13的采样电压穿越过零点时，零序电流采样单元2的采样电流；ra为第一相线a的对地绝缘电阻，rb为第二相线b的对地绝缘电阻，rc为第三相线c的对地绝缘电阻；根据第一相线a、第二相线b和第三相线c的对地绝缘电阻，计算绝缘电阻。
[0039]
需要说明的是，在求出ra、rb、rc之后，可以通过公式计算绝缘电阻(r即为绝缘电阻)，也可以将ra、rb、rc中的最小值作为绝缘电阻。
[0040]
值得一提的是，由于用电设备漏电时，绝缘电阻会变小，因此，通过判断ra、rb、rc中的哪个值明显偏小，能够精确得知哪一相漏电(如ra远小于rb和rc，则表明a相漏电)。因此，通过使用本实施例提供的对地绝缘电阻测量装置，无需断开设备，单独测量每一相的对地绝缘电阻。
[0041]
为了便于理解，下面结合图3和图4，对本实施例中绝缘电阻的具体计算过程进行详细的说明：
[0042]
请一并参见图3和图4：
[0043]
(1)图3为三相电的电压-时间曲线图，图4为不同时刻的零序电流采样单元2的输出图。在采样点t1时刻，ua过零点，这时只有ub和uc加在用电设备的漏电电阻上的，即这时零序电流采样单元2的输出为同理，在t2时刻，有在t3时刻，有
[0044]
(2)联立上述三个方程式，得：由此，可以计算出每一条相线的对地绝缘电阻。
[0045]
还需说明的是，本实施例中的零序电流采样单元2可以为零序电流传感器；此外，电压采样单元1可以为电压互感器。可以理解的是，本实施例并不对零序电流采样单元2和
电压采样单元1具体为什么装置做限定，可以根据实际需求设置。
[0046]
实施例二
[0047]
图5为本发明实施例二提供了一种对地绝缘电阻测量装置的结构示意图，本实施例是在前述实施例的基础上做的进一步改进，具体改进之处在于：在本实施例中，对地绝缘电阻测量装置还包括报警单元5；报警单元5与计算单元4连接，报警单元5用于：在计算单元4计算出的绝缘电阻与预设阈值的差值超出预设范围时，发送报警信息。通过此种结构的设置，能够提高对地绝缘电阻测量装置的实用性。
[0048]
具体的说，由于用电设备漏电时，绝缘电阻会变小，因此，通过比较第一相线a、第二相线b和第三相线c中的对地绝缘电阻，在某条相线的绝缘电阻与预设阈值的差值超出预设范围时，发送报警信息，一方面能够精确得知哪一相漏电，另一方面能够及时让维修人员得知被测线路的情况，确保被测线路的安全。
[0049]
实施例三
[0050]
图6为本发明实施例三提供了一种绝缘电阻计算方法的流程图，应用于具有多条相线的被测线路，包括以下步骤：
[0051]
s110：实时监控每条相线的采样电压，在每次监控到存在相线的采样电压穿越过零点时，获取此时其他相线的电压值和被测线路的电流值。
[0052]
具体的说，被测线路为三相五线制，包括第一相线、第二相线、第三相线、中性线和地线。本实施例中可以通过如下方式获取数据：在监控到所述第一相线的采样电压穿越过零点时，获取此时所述第二相线和所述第三相线的电压值和所述被测线路的电流值；在监控到所述第二相线的采样电压穿越过零点时，获取此时所述第一相线和所述第三相线的电压值和所述被测线路的电流值；在监控到所述第三相线的采样电压穿越过零点时，获取此时所述第一相线和所述第二相线的电压值和所述被测线路的电流值。
[0053]
s120：根据获取到的所有数据计算被测线路的绝缘电阻。
[0054]
具体的说，本实施例可以根据以下公式分别计算第一相线、第二相线和第三相线的对地绝缘电阻：
[0055][0056][0057]
其中，i
bc
为第一电压采样单元的采样电压穿越过零点时，零序电流采样单元的采样电流，ub为此时第二电压采样单元的采样电压，uc为此时第三电压采样单元的采样电压；i
ac
为第二电压采样单元的采样电压穿越过零点时，零序电流采样单元的采样电流，ua为此时第一电压采样单元的采样电压；i
ab
为第三电压采样单元的采样电压穿越过零点时，零序电流采样单元的采样电流；ra为第一相线的对地绝缘电阻，rb为第二相线的对地绝缘电阻，rc为第三相线的对地绝缘电阻。在求出ra、rb、rc之后，可以通过公式计算绝
缘电阻(r即为绝缘电阻)，也可以将ra、rb、rc中的最小值作为绝缘电阻。
[0058]
与相关技术相比，本发明的实施例至少具有以下优点：通过设置电压采样单元和零序电流采样单元，能够对整个被测线路的电流和每条相线的电压进行采样；由于每条相线的电压是随着时间不断变化的，通过设置过零点监控单元，能够精确获取某条相线的电压过零穿越时，其他相线的电压和整个被测线路的电流，在获取到某相线的电压穿越过零点时，对应的其他相线的电压和整个被测线路的电流后，将上述数据发送至计算单元，计算单元能够根据上述数据计算出被测线路的绝缘电阻，整个计算过程无需断开被测线路，且能够自动计算，无需人工操作。
[0059]
值得说明的是，本实施例为与前述实施例对应的方法实施例，前述实施例提及的技术特征在本实施例同样适用；同理，本实施例提及的技术特征在前述实施例也同样适用。
[0060]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0061]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。