[发明专利]水下大功率设备绝缘实时监测系统

摘要

本发明实施例公开了一种水下大功率设备绝缘实时监测系统，经过电源模块的滤波、整流并降压，船载单相交流电220V转换成后级电路所需的12V、5V和3.3V低压直流电供电；主控模块采用STM32F107VCT6为主控芯片，将绝缘电阻监测模块和漏电流监测模块采集到的数据预先处理，并控制通信模块和上位机之间保持实时通信；绝缘电阻监测模块用于检测水下大功率设备的绝缘电阻，主要包括单片机C8051F350、运算放大器、继电器、三个光电耦合器、稳压二极管、二极管、电容和若干电阻。本发明使得系统不仅能够离线监测水下设备的绝缘电阻，而且能够在设备带电运行的工作状态下实时监测其绝缘电阻、漏电电流以及工作电流等参数。

主权项

一种水下大功率设备绝缘实时监测系统，其特征在于，包括主控模块、电源模块、绝缘电阻监测模块、漏电流监测模块、通信模块和上位机监控模块，经过电源模块的滤波、整流并降压，船载单相交流电220V转换成后级电路所需的12V、5V和3.3V低压直流电供电；主控模块采用STM32F107VCT6为主控芯片U11，将绝缘电阻监测模块和漏电流监测模块采集到的数据预先处理，并控制通信模块和上位机之间保持实时通信；通过上位机监控模块实时显示被测设备的绝缘电阻值和漏电电流值，当绝缘电阻值和漏电电流值发生异常时，上位机监控模块通过屏幕闪烁或失能界面部分功能进行安全警告和系统保护；所述绝缘电阻监测模块用于检测水下大功率设备的绝缘电阻，包括单片机C8051F350、运算放大器LMV321、继电器、三个光电耦合器、稳压二极管D3、二极管D9、电容C4和若干电阻，C8051F350的9脚、22脚接地；C8051F350的10脚、21脚接3.3V电源；C8051F350的17脚与光电耦合器的2脚连接；光电耦合器的3脚接地；第一光电耦合器的1脚跨接第七电阻与5V电源连接；第一光电耦合器4脚与主控模块中STM32F107VCT6的69脚连接，同时跨接第八电阻与3.3V电源连接；C8051F350的18脚与第二光电耦合器的4脚连接，同时跨接第五电阻与3.3V电源连接；第二光电耦合器的3脚接地；第二光电耦合器的1脚跨接第六电阻R6与5V电源连接；第二光电耦合器U6的2脚与主控模块中主控芯片STM32F107VCT6的68脚连接；C8051F350的3脚跨接第二十七电阻与运算放大器U3的4脚连接；运算放大器U3的4脚跨接电阻R31与3脚连接；运算放大器U3的2脚接地；运算放大器U3的5脚接5V电源；运算放大器U3的1脚跨接电容C4到地，并且跨接电阻R32与稳压二极管D3的负极、第九电阻R9、第十电阻R10的一端连接，稳压二极管D3的正极接地；第十电阻R10的另一端接地；第九电阻R9的另一端与继电器K1的1脚连接；继电器K1的3脚跨接待测设备的绝缘电阻到地；继电器K1的4脚与5V电源、二极管D9的负极连接；二极管D9的正极与继电器K1的5脚、第三光电耦合器U8的4脚连接；第三光电耦合器U8的3脚接地；第三光电耦合器U8的1脚跨接第十九电阻R19与3.3V电源连接；第三光电耦合器U8的2脚与主控模块中主控芯片STM32F107VCT6的96脚连接，当测量设备的绝缘电阻时，通过控制信号电平置高，主控芯片使继电器闭合，在待测绝缘电阻回路中施加1500V高压，此时检测采样电阻两端的电压；运放LMV321构成跟随器，用来增大输入阻抗；由于采样速率较高，C8051F350芯片预先对采集的数据做滤波处理，然后通过UART串口将数据传输给主控芯片。