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摘要：在电气线路和电气设备中最核心的绝缘指标就是绝缘电阻，不仅决定电气设备的平稳运行，更会涉及工作人员的人身安全，是电气设备管理中的重要环节。
关键词：绝缘电阻；安全监测；电气配电柜
引言
目前国内绝缘防护还没有形成一套完善的监测装置，但随着电子通信，数字信号处理以及单片机程控技术的不断发展，使得对电气设备绝缘电阻测量，实时监控电气系统的安全成为可能，在我国风电塔的内部拥有电气配电柜，它长期工作在无人值守的高电压状态，如果配电柜的绝缘防护出现问题，那么势必给风电塔内的其他设备和人员带来严重危害。
1电气绝缘的基本概念
电气绝缘可分为基本绝缘、附加绝缘、双重绝缘和加强绝缘。（1）基本绝缘施加于带电部件对电击提供人基本防护的绝缘。是指在电器中的带电部件上，用绝缘物将带电部件封闭起来，对防触电起基本保护作用的绝缘，如套有绝缘材料的铜、铝等金属导线。从结构上，这种绝缘都置于带电部件上，直接与带电部件接触。（2）附加绝缘———在基本绝缘万一损坏时，为了对电击提供防护而施加的除基本绝缘以外的独立绝缘。（3）双重绝缘由基本绝缘和附加绝缘两种绝缘组成的绝缘系统。同时具有基本绝缘和附加绝缘起防触电保护作用的绝缘，一旦基本绝缘失效时，由附加绝缘起保护作用。（4）加强绝缘在GB4706.1规定的条件下，提供与双重绝缘等效的防电击等级而施加于带电部件上的单一绝缘。它提供的防触电保护程度相当于双重绝缘，但它是一种单独的绝缘结构。它可以由几个不能像基本绝缘或附加绝缘那样单独试验的绝缘层组成。
2电力系统在线监测技术的应用优势
第一，电力系统在线监测技术与传统的定期停电监测维修技术相比，具有无法比拟的优势，因为这项技术能够在设备正常运行的状态下进行操作。第二，电力系统在线监测技术方便快捷、可操作性更强，确保了电力系统运行的高效率。第三，电力系统在线监测技术使得监测更精确、更真实，通过采集的数据信号可以直接判断电气设备的绝缘状况，能够及时发现电力设施设备的绝缘缺陷，甚至可以对设施的绝缘情况发展变化做出一个准确的预判，从而实现了问题及早发现发觉、隐患及早排查解决，确保了电力系统的安全可靠运行。
3常见的几种电力系统设备绝缘在线监测
3.1对发电机设备绝缘的在线监测
为什么需要监测发电机的绝缘？分析现代以来的电力系统事故悲剧，过半的事故都是和发电机有直接关系，而导致发电机出现故障的元凶，近80%都是发电机自身的绝缘系统出现了问题。因此，这些年来，国内外电力系统相关专家学者把一大半精力都用于对发电机的绝缘问题进行研究和攻关。也可以这样说，对发电机的在线监测，就是对发电机绝缘的监测。目前，我国对电力系统发电机设备绝缘状况的在线监测，通常采取的是对发电机的局部进行放电试验的方法，从而发现和掌握发电机的绝缘状态和问题隐患，及时排除故障因素。
3.2对变压器设备绝缘的在线监测
对变压器设备绝缘的在线监测，是我国电力系统设备实施在线监测的重要方面。与对发电机的绝缘状况在线监测相比，对电力系统变压器绝缘状况的在线监测更加复杂，因为局部进行放电试验的方法会给变压器造成损害，具体来讲，会让加速变压器自身的有机绝缘老化，最终会击穿绝缘层。因此，对变压器绝缘状况的在线监测，不仅要采用局部放电试验，更重要的是分析判断局部放电的放电量数值。通常采用的局部放电试验有两种做法，一种是采取脉冲电流的方法，另一种是采取超声波探测的方法。而分析判断局部放电的放电量数值，主要对变压器绝缘油里分解出来的气体的含量进行监测，比如分析判断变压器是否存在故障或者是否将要发生故障，要高度关注绝缘油里分解出来的H2、C2H2等气体的数值大小。
4绝缘电阻测量系统设计方案
本绝缘电阻测量装置由数据处理模块、信号处理模块、测量通路切换模块、信号调理模块、通信接口模块以及电源模块6个模块组成，选用STM8L微控制器为处理核心，驱动以AD5933阻抗转换芯片为核心的信号处理模块，使其能产生频率为10kHz，峰峰值为2.0V的正弦交流电信号，本系统设计了功率放大器提高激励信号的驱动电压，在经过升压变压器的调理作用后，将电压升高到600.0V以上，根据绝缘电阻原理，在绝缘电阻两端加高电压，在绝缘电阻回路中会产生微弱泄漏电流，这个泄漏电流大小会随着绝缘电阻的变化而改变，这个变化的信号通过降压变压器调理后，恢复到AD5933阻抗转换芯片可以处理的范围内，并对其进行信号处理，最后由微控制器计算，最终会得到绝缘电阻的阻值。
5绝缘电阻测量系统硬件设计
5.1复位电路
复位电路设计的目的在于防止整个系统死机的情况发生，STM8L芯片的复位模式分为两种，分别是硬件复位和软件复位，由于STM8L在复位引脚检测到低电平就可复位系统，所以当系统出现卡死现象，按键S5可以复位这个系统。
5.2分压保护电路
在对电缆绝缘电阻测量时，需要将直流高压直接通过接插件加于被测电缆的两端。显然采集系统不可能直接将数百伏的高压作为输入信号，因此必须要设计一个测量回路，由精密电阻网络和其它相关元器件构成分压保护电路，使得测量回路输出的测试信号不会超出采样范围且起到保护电缆的效果。
5.3程序烧写与调试电路
此电路是嵌入式软件开发的核心，本设计中，只需占用STM8L微控制器4个I/O端口，在硬件上，本文设计的四线SWIM接口和PC机用ST-LINK调试器相连，就可以完成程序的烧写与调试功能，极大地方便软件的开发。由于STM8L微控制器内部拥有16MHz的RC振荡器，所以本文选择用其内部的振荡器作为系统的时钟源。
5.4光电隔离电路
绝缘电阻检测需要高压电源，其对后续的检测电路存在干扰。为了保证测量的准确性，需要将被测信号与检测电路隔离。采用线性光耦HCNR201来消除电路前后级的相互干扰。与目前常用隔离放大器相比较，光耦HCNR201具有高线性度和稳定的增益特性。其内部结构如图3所示，由一个高性能发光二极管LED和性能参数完全相同的两个光敏二极管PD1、PD2组成。其中分压保护电路的AD1与AD2分别单独连接Vin作为线性光耦的输入端，Vout为电压输出端，通过后续的电压采集电路得出电压值。
5.5电压采集电路
大多数单片机自带A/D转换器，但是转换精度不高，抗干扰能力较差。为了提高数据采样精度，在单片机的基础上可以外扩电压采集电路。选用AD7606作为模数转换芯片来测量光电隔离电路的输出电压Vout。AD7606为16位、8通道同步采样数模转换芯片，适合作数据采集系统前端。电压采集电路如图4所示，采用5V单模拟电源供电，通过P1和P2两个跳线帽来实现±5和±10双极性信号输入的选择，采集电路的DB0-DB15与单片机的一组I/O相连，实现采集电压的转换计算。AD7606作为模数转换芯片，其采集精度可以达到0.1毫伏并具有1MΩ模拟输入阻抗的输入缓冲器、二阶抗混叠模拟滤波器、片内精密基准电压及缓冲、并且能提供过采样功能。
结束语
电气设备的运行会受到各种因素的影响，极易出现各种故障甚至会停止运行。为保证运行安全，避免一些危险状况的发生，应提前对待使用的高压电气设备进行绝缘试验，在绝缘性能良好的前提下再投入使用，保障电力系统能够正常运行又不会产生危险。
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