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【摘要】

本文介紹了一種在線測量電纜絕緣的方法，實現不停機前提下，實時在線檢測電纜絕緣情況，特別適合于長電纜供電的電潛泵負載絕緣監測應用。本文介紹了該測量方法的原理及電路設計。

【關鍵詞】

絕緣電阻；在線監測

1前言

隨著電力電子器件的蓬勃發展，電力電子設備應用越來越廣泛，而絕緣電阻，作為衡量電力電子設備絕緣性能好壞的重要參數之一，越來越受到人們的關注。絕緣電阻在線監測儀（以下簡稱監測儀）用于星型連接的，工作電壓在交流3600V及以下的潛油電機正常工作時，實時測量高壓電纜絕緣電阻。

2監測儀工作原理

工程上，測量設備的絕緣電阻一般采用高壓條件下測量絕緣電阻的方法進行，如數字多用表、兆歐表等[1]。但是在動態測量時不能引進一個額外的高壓，這樣對電機系統會有影響。通常測量絕緣電阻的方法有[2]：（1）電流恒定，測量電壓；（2）電壓恒定，測量電流；（3）測量電壓電流比：R=U/I。本文采用第二種方法，即電壓恒定，測量電流的方法來測量絕緣電阻。測量絕緣電阻原理圖，如圖1所示。其中，直流信號電源電壓V恒定，限流電阻Ra、Rc，采樣電阻Rb、Rd，絕緣電阻記為Rx，分別對兩個回路進行計算，這樣，我們只需要檢測出V1、V2的值，就可以得到絕緣電阻的值。當絕緣體出現問題時，在高壓電源的影響下，絕緣體會出現絕緣下降，這時，我們引入一個低壓直流信號電源，對此時的絕緣電阻進行實時在線測量，根據疊加原理，這時的測量結果就是真實的絕緣電阻，同時又不會對負載產生影響。

3硬件設計

系統原理圖如圖2所示。監測儀系統以單片機C8051F500為控制核心。由原理圖可知，三相降壓變壓器原邊通過高壓電纜連接到潛油電機輸入電源，其中線通過導線連接到直流信號電源正端。直流信號電源負端經采樣電路接大地。潛油電機工作時，高壓電纜對地絕緣電阻記為Rx，Rx上有泄漏電流流過。這樣，監測儀直流信號電源正端，通過三相降壓變壓器、高壓電纜、絕緣電阻Rx，經由大地、監測儀采樣電阻，回到電源負端，形成整個測量回路。

3.1測量回路電流采樣電路測量回路中直流信號電源電壓V恒定，Rc為限流電阻，Rd為采樣電阻。回路中的電流轉換為模擬電壓信號V1，經過模擬電路調理后輸入單片機，記為CPU1。如圖3所示。

3.2基準電壓電路直流信號電源、Ra和Rb組成基準電壓回路。與采樣電路類似，對此回路進行模擬電壓信號采樣后，輸入單片機，記為CPU2。如圖4所示。單片機對CPU1和CPU2進行處理、計算后得到絕緣電阻的測量值。測量結果經RS485發送到觸摸屏顯示輸出。為了濾除潛油電機系統交流信號對監測儀的干擾，以及保證監測儀系統可靠運行，在三相降壓變壓器中點和大地之間接濾波電容CO。

3.3頻率采樣電路采集三相降壓變壓器副邊模擬電壓信號，如b相和c相，經模擬電路調理后輸入單片機。如圖5所示。

4監測儀軟件設計

監測儀根據絕緣電阻隨電氣設備供電電壓變化而變化的特點，采集同一個采樣周期內絕緣電阻變化的最大值、最小值、中間值、平均值為測量所得數據，存儲在單片機內。其中中間值為采樣周期內最大值和最小值的平均值。采樣周期隨潛油電機系統頻率變化而變化。由于采樣信號和干擾信號為同頻信號，因此不能采用傳統的濾波方式進行濾波，所以采用軟件濾波的方式。并且，采樣間隔時間隨著電源頻率的變化而變化。監測儀每42小時存儲一組數據，可以記錄190天的數據。在觸摸屏上以曲線回放的形式，形象的展示了該時期內絕緣電阻的變化情況，方便用戶分析數據。

參考文獻：

[1]高電壓技術（第二版）[M].北京:中國電力出版社,2009.

[2]賈秀芳.直流系統絕緣監測綜合判據[J].電力系統自動化,1999.

作者：王斯賢 張廣杰 單位：天津華云自控股份有限公司