介绍了一种用于工业不接地体系的绝缘监测设备(IMD)，针对现有技能的缺乏，供给了一种新的硬件渠道，可监测400V等级的交直流不接地体系，并胪陈了绝缘监测仪的硬件和软件规划原理。现在该绝缘监测仪现已过实验验证，并在市场上很多出售，为工业不接地配电体系供给了牢靠的绝缘监测。

　　在一些对供电接连性要求较高的场所（如：矿井、化工厂、玻璃厂、冶金厂、某些聚会场所的安全照明和某些电炉的实验设备等），设备毛病断电会带来巨大的丢失，因而选用不接地体系可以有用削减断电产生的频率，这是因为在不接地体系第一次出现接地毛病时，体系还可以持续运用，不会出现断电的情况，假如第一次接地毛病是人为导致，则对人体根本没有太大的损伤，但此刻体系现已存在安全隐患，假如不及时排除毛病，当再次出现异相接地毛病时，体系就有或许断电，然后形成严重后果。设备绝缘监测设备，可以实时显现体系对地绝缘电阻，在体系第一次出现绝缘毛病时，宣布报警信号，及时提示修理人员对体系进行毛病排查，短时刻内无需跳闸，然后确保了IT体系供电的牢靠性和接连性[1]。JGJ16-2008《民用建筑电器规划规范》第7.2.3条规则，IT配电体系有必要装备绝缘监督仪[2]。国外对此也很注重，在上世纪六十年代，各个发达国家现已开端对电力体系的研讨，可是其快速开展是在上世纪七十至八十年代。这十年间，数字电路的集成、核算机的迅速开展、各类传感器的出现推动了电子丈量范畴的开展。现在国内一些厂家益发注重对绝缘监测产品的研讨，干流的丈量办法有直流信号注入法、沟通信号注入法、平衡桥丈量法等等。以上丈量办法有各自的优势，但因为使用场所环境的不同（走漏电容、直流信号的存在等等）较大，或许存在着丈量规模较窄、丈量精度不高、体系中答应走漏电容较低、丈量周期长、只能用于沟通体系等缺陷。本文提出一种新式绝缘监测设备的规划原理，该设备选用自适应体系频率的办法，有绝缘电阻丈量规模广，答应体系走漏电容大，呼应快，丈量周期短等优势。

　　图1中R1和R3是阻值持平的耦合电阻，R2和R4是阻值持平的采样电阻，Rf是体系对地电阻，Ce为体系走漏电容，G为信号产生器。电源端的带电导体不接地，只作设备外壳的维护接地。绝缘监测仪经过G向体系注入+20V和-20V脉冲信号，经过R1、R2 、R3 、R4返回到绝缘监测仪，构成一个闭合回路，对R2和R4电压进行信号处理、收集，即可算出体系对地电阻和体系走漏电容。

　　本设备硬件电路首要包含中央处理器模块、断线监测模块、信号注入模块等。中央处理器选用ARM cortex-M3内核的单片机，该芯片主频高，外设丰厚，大大简化了外围电路的规划。下面临硬件电路进行评论：

　　CPU经过操控模仿开关决议信号的输出。其间+2.5v信号来源于基准芯片，-2.5v经+2.5v进行反相后得到，随后进入信号产生电路。

　　信号操控电路中所述的+2.5v或-2.5v信号经过高压运放扩大后产生+20v或-20v脉冲信号，即为注入不接地体系的信号。

　　信号产生电路中的±20v信号经过图1中耦合电阻和体系对地绝缘电阻后构成回路，经过检测两个采样电阻的信号来核算体系绝缘电阻；经过检测PE上的信号电压，判别PE/KE是否断线；在设备运转进程中，对体系类型进行实时检测，根据体系是否存在直流重量挑选恰当的丈量办法。

　　信号从采样电阻流经截止频率小于10Hz的低通滤波电路。当体系是沟通体系或处于离线情况时，因为存在的搅扰信号首要来源于不接地体系的50Hz信号，而该频率远大于该滤波器的截止频率（小于10Hz）,则搅扰信号将会衰减到可疏忽的起伏，然后经过信号处理电路分别对两路信号进行相加、扩大、抬升，终究被单片机ADC采样。滤波作用可参阅仿真成果。本电路在PSPICE中进行仿线Hz）电压（模仿不接地体系），信号经过四阶低通滤波电路前后的作用比照如图2所示。图2中波形是注入的±20v与300v体系电压叠加后的成果，可以看出，300v电压对采样电阻上的信号电压影响很大。参照图2的下图可知，经过低通滤波电路今后，300v（频率50Hz）的信号衰减到可以疏忽的起伏。

　　图2中两段信号分别是+20V和-20V穿插改换的成果，因为体系存在走漏电容，波形出现一个缓慢充放电的曲线，这个进程也是采样电阻分压趋于安稳的进程。而分压电阻上的终究电压只跟体系电压和其所占份额有关，跟电容无关，故电阻的丈量与波形正负半周安稳后的电压有关，下面扼要陈说核算进程：

　　设图3中“ADC_R”（采样电压）安稳后电压是V1，此刻的“VOUTF”处电V2，“VOUT1”和“VOUT2”电压V3，则在+20v时，有：

　　V1和V2（抬升电压）已知，可以求出V3。设采样电阻电压为V4，因为从V4到V3只要低通滤波电路和一个信号抬升电压V6，低通滤波电路对信号起伏影响很小，则：

　　电容的核算则依赖于电阻的巨细和波形的曲线。假定电压在关于时刻t的波形上存在两个点M1和M2，对应的坐 标是（V1，t1），（V2，t2）根据电容充电公式：

　　当体系存在直流重量时，依然需求四阶滤波电路滤除体系沟通信号（此刻直流信号依然存在），之后经过一个如图4所示的信号坚持电路：

　　输入信号分为正、负半周信号，但两者均含有体系中的直流重量，经过开关的断开与闭合，可以完结正负半周信号相减，因为体系的直流电压起伏改动很小，相减后的信号中不再含有直流重量，此刻的采样信号中仅仅±20V电压作用在采样电阻的成果，最终信号经过扩大，进入单片机ADC采样模块。进入ADC采样的波形可以参照PSPICE仿线. 两路独立信号波形

　　无论是在﹢20v，仍是-20v，体系都能独立监测绝缘情况，如此，丈量周期至少比固定周期产品丈量周期小一半。直流体系中电阻的核算同沟通体系所述相同，电阻的巨细取决于波形安稳后的电压值，电容的核算依然依赖于电阻，核算办法类似于经过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走漏电容值。

　　现在市场上同行产品大都选用向体系注入固定周期信号的办法，这种办法有必要考虑体系最大电阻及电容，丈量周期有必要满意最大电阻和最大电容的要求，因而这时的周期也是最长的，且不能改动。自适应频率是一种新式的周期调理的办法，经过监测体系信号波形来调整周期巨细。在信号波形上取两个点的电压信号，当信号电压改动很小时，视为安稳，这时翻转脉冲信号，并保存该周期运转的时刻作为下一次脉冲的周期。因为在正负半周都会对波形监测和核算，所以信号波形的调整会很及时，电阻的核算成果更新的相对也比较快。此外，一旦电阻和电容丈量成果安稳，体系会核算理论周期，并与实践丈量周期作比照，然后把理论丈量周期赋值给下一次脉冲周期。该办法确保了在丈量成果精度合格的前提下，丈量周期可以抵达最短。

　　实线：波形一 虚线之前体系周期现已安稳，假定在t1时刻（电压V1）电阻忽然减小到报警值以下，波形产生改动，当抵达采样时刻t2时，测得此刻电压V2,CPU判别两者之差大于设定的值，下半周周期加倍，变为2T（之前为T），因为电容很小，体系会在2T时刻运转完毕之前提早安稳。尽管体系会在周期完结之前提早完毕，但呼应时刻会增大，假如取一个完好的正负周期的信号作报警呼应的根据，则大大增加了呼应时刻。为了处理这个问题，体系在半周完毕之后核算电阻值（独立信号），假如该电阻值小于设定的报警值，则宣布报警信号，呼应值即为图6中的t2~t1，经实践测验，呼应时刻根本维持在5s以内，最长不超越6秒。

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