基于STM32的直流絕緣監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)

　　直流系統(tǒng)是否能夠安全可靠運(yùn)行直接影響著電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，它的絕緣性能降低直接會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)安全故障。因此基于現(xiàn)有絕緣監(jiān)測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)，利用ST公司Cotex-m3芯片開發(fā)了一款模塊化的直流絕緣監(jiān)測(cè)模塊，可實(shí)現(xiàn)直流絕緣在線檢測(cè)并及時(shí)給出告警。在100V直流系統(tǒng)中測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該裝置具有高可靠性、高穩(wěn)定性。

　　1.系統(tǒng)絕緣檢測(cè)原理

　　1.1 平衡橋-非平衡橋檢測(cè)法

　　平衡橋-非平衡橋檢測(cè)法是通過(guò)模擬平衡狀態(tài)和非平衡狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。絕緣電阻對(duì)地檢測(cè)原理如圖1所示。

　　在需要檢測(cè)直流系統(tǒng)絕緣時(shí)，首先控制K1閉合，K2、K3斷開，CPU采集到CL+對(duì)地電壓UL1及CL-對(duì)地電壓UN1，得出公式(1)：

　　注：R1：平衡橋CL+對(duì)地電阻;R2：平衡橋CL-對(duì)地電阻;R5:CL+對(duì)地電阻;R6:CL-對(duì)地電阻。

　　然后對(duì)CL+對(duì)地電壓及CL-對(duì)地電壓進(jìn)行比較，當(dāng)CL+對(duì)地電壓大于CL-對(duì)地電壓時(shí)，CPU控制K2閉合，采集到CL+對(duì)地電壓UL2及CL-對(duì)地電壓UN2，得出公式(2)：

　　注：R1：平衡橋CL+對(duì)地電阻;R2：平衡橋CL-對(duì)地電阻;R3：非平衡橋CL+對(duì)地電阻;R4：非平衡橋CL-對(duì)地電阻;R5:CL+對(duì)地電阻;R6:CL-對(duì)地電阻。

　　如果當(dāng)CL+對(duì)地電壓小于CL-對(duì)地電壓時(shí)，CPU控制K3閉合，采集到CL+對(duì)地電壓UL3及CL-對(duì)地電壓UN3，得出公式(3)：

　　注：R1：平衡橋CL+對(duì)地電阻;R2：平衡橋CL-對(duì)地電阻;R5:CL+對(duì)地電阻;R6:CL-對(duì)地電阻;R3：非平衡橋CL+對(duì)地電阻;R4：非平衡橋CL-對(duì)地電阻。

　　通過(guò)公式(1)與公式(2)或公式(3)可以計(jì)算出CL+對(duì)地電阻R5及CL-對(duì)地電阻R6.

　　1.2 系統(tǒng)整體功能介紹

　　直流絕緣監(jiān)測(cè)模塊整體框圖如圖2所示：

　　系統(tǒng)在收到后臺(tái)監(jiān)控的命令后開始檢測(cè)絕緣狀態(tài)，通過(guò)控制切換平衡橋與非平衡橋采集相關(guān)電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后送人CPU，CPU根據(jù)平衡橋-非平衡橋檢測(cè)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后得到實(shí)際直流母線對(duì)地絕緣值，然后通過(guò)通訊送到后臺(tái)，當(dāng)絕緣值達(dá)到一定范圍時(shí)，向后臺(tái)發(fā)出告警，后臺(tái)提示相關(guān)人員進(jìn)行處理。