基于Cotex-M3的直流绝缘监测模块硬件设计

　　直流系统是否能够安全可靠运行直接影响着电力系统的安全与稳定，它的绝缘性能降低直接会导致电力系统安全故障。因此基于现有绝缘监测技术的基础，利用ST公司Cotex-m3芯片开发了一款模块化的直流绝缘监测模块，可实现直流绝缘在线检测并及时给出告警。在100V直流系统中测试，实验结果证明该装置具有高可靠性、高稳定性。

　　1.系统绝缘检测原理

　　1.1 平衡桥-非平衡桥检测法

　　平衡桥-非平衡桥检测法是通过模拟平衡状态和非平衡状态来实现的。绝缘电阻对地检测原理如图1所示。

　　

　　在需要检测直流系统绝缘时，首先控制K1闭合，K2、K3断开，CPU采集到CL+对地电压UL1及CL-对地电压UN1，得出公式（1）：

　　

　　注：R1：平衡桥CL+对地电阻；R2：平衡桥CL-对地电阻；R5:CL+对地电阻；R6:CL-对地电阻。

　　然后对CL+对地电压及CL-对地电压进行比较，当CL+对地电压大于CL-对地电压时，CPU控制K2闭合，采集到CL+对地电压UL2及CL-对地电压UN2，得出公式（2）：

　　

　　注：R1：平衡桥CL+对地电阻；R2：平衡桥CL-对地电阻；R3：非平衡桥CL+对地电阻；R4：非平衡桥CL-对地电阻；R5:CL+对地电阻；R6:CL-对地电阻。

　　如果当CL+对地电压小于CL-对地电压时，CPU控制K3闭合，采集到CL+对地电压UL3及CL-对地电压UN3，得出公式（3）：

　　

　　注：R1：平衡桥CL+对地电阻；R2：平衡桥CL-对地电阻；R5:CL+对地电阻；R6:CL-对地电阻；R3：非平衡桥CL+对地电阻；R4：非平衡桥CL-对地电阻。

　　通过公式（1）与公式（2）或公式（3）可以计算出CL+对地电阻R5及CL-对地电阻R6.

　　1.2 系统整体功能介绍

　　直流绝缘监测模块整体框图如图2所示：

　　系统在收到后台监控的命令后开始检测绝缘状态，通过控制切换平衡桥与非平衡桥采集相关电压数据，经处理后送人CPU，CPU根据平衡桥-非平衡桥检测法对数据进行处理后得到实际直流母线对地绝缘值，然后通过通讯送到后台，当绝缘值达到一定范围时，向后台发出告警，后台提示相关人员进行处理。