CN107276052A - 一种直流保护系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流保护系统及其控制方法，包括直流保护器、断路器、直流母线和直流负载，直流保护器通过断路器与直流母线连接，直流保护器与直流负载连接，直流保护器无线通信连接有调度中心服务器，直流保护器包括保护控制模块、功率模块、监测模块、报警显示模块和通信模块，功率模块包括隔离模块、旁路模块和电池供电模块，保护控制模块分别与功率模块、监测模块、报警显示模块和通信模块连接，隔离模块与旁路模块并联，所述电池供电模块与隔离模块连接；本发明避免了直流负载向直流母线注入交流分量，当直流母线发生故障时，可以通过蓄电池供电，减少了直流负载断电的可能性，提高了直流系统的稳定性。

Description

一种直流保护系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及直流输电和继电保护领域，具体涉及一种直流保护系统及其控制方法。

背景技术

经过多年的技术革新与发展，发电厂继电保护装置实现了对机组电气故障的可靠动作与保护，对日渐庞大、复杂的发变组系统与涉网电气部分起到了可靠的保护作用，对各种故障能迅速正确的切除并隔离。直流电源作为电力二次系统的重要组成部分，是继电保护、安全自动装置、测控系统等设备正常工作的供电电源；直流系统的运行情况直接关系着继电保护和自动装置的动作正确率，关系到发电机组甚至整个电网的安全稳定运行。因此，为确保发电厂与电网的安全、经济及稳定运行，配备完善而可靠的直流系统是十分必要的。

目前直流系统在电网各电压等级并网发电厂二次系统中的故障情况仍普遍存在，对发电机组与电力系统的安全稳定运行造成危害；当直流系统的故障得不到及时分析、处理、隔离或解决时，往往会扩大事故停电范围，造成设备损坏、破坏电网稳定，甚至造成大面积停电，对发电机组安全和经济造成不必要的损失。国网公司国家电力调度通信中心在《电力系统继电保护典型故障分析》中也多次提到由于二次系统中各类直流系统故障导致的电力系统隐患与事故。直流系统故障主要以各类短路与接地故障和交流窜入故障为主，例如：2014年12月17日，某省大型火电厂110V直流I段母线接地，造成至6kV段操作直流故障，使发电机水冷系统泵开关跳闸，ETS发出断水信号“发电机故障”，发电机联跳汽轮机，最终造成#9机组跳闸；2015年3月，江苏省某百万机组110V直流系统发生交流窜入故障，导致500kV主变跳闸事故。因此目前急需一种可解决直流系统故障的直流保护系统，来减少直流负载断电的可能性，提高直流系统的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种直流保护系统及其控制方法，本直流保护系统及其控制方法避免了直流负载向直流母线（直流系统）注入交流分量，当直流母线发生故障时，可以通过蓄电池供电，减少了直流负载断电的可能性，提高了直流系统的稳定性。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种直流保护系统，包括直流保护器、断路器、直流母线和直流负载，所述直流保护器通过断路器与直流母线连接，所述直流保护器与直流负载连接，所述直流保护器无线通信连接有调度中心服务器，所述直流保护器包括保护控制模块、功率模块、监测模块、报警显示模块和通信模块，所述功率模块包括隔离模块、旁路模块和电池供电模块，所述保护控制模块分别与功率模块、监测模块、报警显示模块和通信模块连接，所述隔离模块与旁路模块并联，所述电池供电模块与隔离模块连接；

所述监测模块用于监测直流母线的电压电流数据和直流负载的电压电流数据并判断直流母线、直流负载和直流保护器是否发生故障，所述监测模块用于发送信号给保护控制模块，所述保护控制模块用于根据所述监测模块发送的信号控制断路器、旁路模块或电池供电模块，所述通信模块用于将监测模块监测的直流母线的电压电流数据、直流负载的电压电流数据和直流保护器是否发生故障的信息发送给调度中心服务器，所述报警显示模块用于进行报警并显示直流母线的电压电流数据、直流负载的电压电流数据和直流保护器是否发生故障的信息。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述功率模块包括滤波器，所述隔离模块包括DC/AC变换器、高频隔离变压器和AC/DC变换器，所述旁路模块包括旁路开关，所述电池供电模块包括蓄电池和蓄电池开关，所述DC/AC变换器通过断路器与直流母线连接，所述DC/AC变换器与高频隔离变压器连接，所述高频隔离变压器与AC/DC变换器连接，所述AC/DC变换器分别与蓄电池开关和滤波器连接，所述蓄电池开关分别与滤波器和蓄电池连接，所述滤波器与直流负载连接，所述旁路开关的一端通过断路器与直流母线连接，所述旁路开关的另一端与直流负载连接，所述旁路开关、蓄电池开关和断路器分别与保护控制模块连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述保护控制模块、功率模块、监测模块、报警显示模块和通信模块均挂载在同一条CAN总线上，所述保护控制模块分别通过485总线与功率模块和报警显示模块连接，所述保护控制模块分别通过并行总线与监测模块和通信模块连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述监测模块包括电压采样模块、电流采样模块、单片机和FPGA，所述电压采样模块和电流采样模块通过并行总线与FPGA连接，所述FPGA通过串行总线与单片机连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述电压采样模块和电流采样模块均为2个，一个电压采样模块和电流采样模块用于采集直流母线的电压电流数据，另一个电压采样模块和电流采样模块用于采集直流负载的电压电流数据。

为实现上述技术目的，本发明采取的另一个技术方案为：

一种直流保护系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：监测模块的电压采样模块和电流采样模块实时读取直流母线的电压电流数据和直流负载的电压电流数据并发送信号给FPGA，FPGA分析并计算直流母线的电压电流数据和直流负载的电压电流数据并发送计算结果给单片机，单片机根据FPGA的计算结果判断直流母线和直流负载是否发生故障，同时，监测模块实时监测自身以及保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中各个芯片的工作状态从而判断自身以及保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中各个芯片是否发生故障；

步骤2：监测模块发送信号给保护控制模块，正常工作情况下，断路器闭合，旁路开关断开，若直流母线发生故障，则保护控制模块控制断路器和蓄电池开关，断路器断开，蓄电池开关闭合，直流负载由蓄电池供电；若直流负载发生故障，则保护控制模块控制控制断路器，断路器断开，直流负载停止工作；若直流保护器内的监测模块、保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中至少有一个芯片发生故障，则保护控制模块控制旁路开关，旁路开关闭合，直流保护器内的隔离模块、电池供电模块、保护控制模块、监测模块、报警显示模块和通信模块均停止工作，直流母线直接通过断路器和旁路开关为直流负载供电。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述的步骤1具体包括：

（1）监测模块的电压采样模块和电流采样模块实时读取直流母线的电压电流数据并发送信号给FPGA，FPGA根据直流母线的电压电流数据计算直流母线的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量，单片机判断FPGA计算的直流母线的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量是否超出预先设置的阈值，若直流母线的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量中至少有一个值超出预先设置的阈值，则单片机判断直流母线出现故障，否则单片机判断直流母线正常工作；

（2）监测模块的电压采样模块和电流采样模块实时读取直流负载的电压电流数据并发送信号给FPGA，FPGA根据直流负载的电压电流数据计算直流负载的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量，单片机判断FPGA计算的直流负载的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量是否超出预先设置的阈值，若直流负载的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量中至少有一个值超出预先设置的阈值，则单片机判断直流负载出现故障，否则单片机判断直流负载正常工作；

（3）监测模块内的单片机读取监测模块内的各个芯片的工作状态从而判断监测模块内的各个芯片是否发生故障，监测模块内的单片机通过CAN总线向保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中的各个芯片均发送自检数据帧，保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中的各个芯片接收到自检数据帧后进行自检并将自检结果返回给监测模块的单片机，单片机根据自检结果判断保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中的各个芯片是否发生故障。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

1、本发明各个模块之间通过CAN总线、485总线和并行总线连接，保证了数据传输的稳定性和实时性。

2、本发明通过DC/AC变换器、高频隔离变压器和AC/DC变换器将直流母线与直流负载隔离开，防止直流负载向直流母线注入交流分量，减少在直流母线侧的直流系统（变电站）中的继电保护装置误动作。

3、本发明具有隔离、旁路和蓄电池供电这三种模式，保证了直流保护器故障时直流负载不断电，直流母线故障时，蓄电池可以为直流负载短时间供电，直流负载故障时断开该直流负载连接的断路器从而不影响直流母线和其他直流负载正常工作。

4、本发明的直流保护器和调度中心服务器连接，实时上传直流母线电能数据、负载电能数据和直流保护器工作状态，调度员可以通过手机、平板使用客户端软件从调度中心服务器中读取各个直流保护器的数据，为调度员根据历史数据预测可能出现的故障提供了一些数据支持，报警显示模块可以及时警示工作人员，使工作人员可以及时排查哪路出现故障并及时进行维修。

5、本发明的直流保护器可以接收调度中心服务器发送的命令，控制直流负载通断电，当直流母线功率受限时，可以根据负载的可控性和优先级控制负载有序用电。

附图说明

图1为本发明的电路应用图。

图2为本发明的直流保护器的电路原理示意图。

图3为本发明的功率模块的电路原理示意图。

图4为本发明的保护控制模块控制流程图。

具体实施方式

下面根据图1至图4对本发明的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1和图2，一种直流保护系统，包括直流保护器、断路器2、直流母线1和直流负载，图1为本发明的直流保护系统的电路应用图，各个直流保护器通过断路器2与直流母线1连接，直流负载挂载在直流保护器下（所述直流保护器与直流负载连接），所述直流保护器无线通信（以太网）连接有调度中心服务器3，参见图2，所述直流保护器包括保护控制模块、功率模块、监测模块、报警显示模块和通信模块，所述功率模块包括隔离模块、旁路模块和电池供电模块，所述保护控制模块分别与功率模块、监测模块、报警显示模块和通信模块连接，所述隔离模块与旁路模块并联，所述电池供电模块与隔离模块连接；所述监测模块用于监测直流母线1的电压电流数据和直流负载的电压电流数据并判断直流母线1、直流负载和直流保护器是否发生故障，所述监测模块用于发送信号给保护控制模块，所述保护控制模块用于根据所述监测模块发送的信号分析直流保护器需要工作在哪种工作模式，正常情况下，本系统工作在隔离模式，隔离模块工作，直流保护器出现故障时，本系统工作在旁路模式，旁路模块工作，直流母线1出现故障时工作在蓄电池供电模式，电池供电模块工作；所述通信模块用于将监测模块监测的直流母线1的电压电流数据、直流负载的电压电流数据和直流保护器是否发生故障的信息上报给调度中心服务3，并接收调度中心服务器3的控制指令；所述报警显示模块用于进行报警并显示直流母线1的电压电流数据、直流负载的电压电流数据和直流保护器是否发生故障的信息。电脑、平板、手机等终端可以从调度中心服务器3中读取各个直流保护器的数据，并可以发送命令控制直流保护器，直流保护器接收调度中心服务器3发送的命令，改变工作模式和继电器状态，继电器在保护控制模块中，装置通过继电器来改变断路器2的状态，继电器与断路器2的控制电路连接，继电器的数量不少于断路器2的数量，并且可以根据需求增加继电器个数。

参见图3，所述功率模块包括滤波器，所述隔离模块包括DC/AC变换器、高频隔离变压器和AC/DC变换器，所述旁路模块包括旁路开关，所述电池供电模块包括蓄电池和蓄电池开关，所述DC/AC变换器通过断路器2与直流母线1连接，所述DC/AC变换器与高频隔离变压器连接，所述高频隔离变压器与AC/DC变换器连接，所述AC/DC变换器分别与蓄电池开关和滤波器连接，所述蓄电池开关分别与滤波器和蓄电池连接，所述滤波器与直流负载连接，所述旁路开关的一端通过断路器2与直流母线1连接，所述旁路开关的另一端与直流负载连接，所述旁路开关、蓄电池开关和断路器2分别与保护控制模块连接。所述DC/AC变换器采用三相全桥逆变电路，AC/DC变换器采用三相全桥整流，滤波器采用LC滤波电路，正常工作时，断路器2闭合，旁路开关和蓄电池开关K断开。当蓄电池需要充电时，蓄电池开关K闭合。当直流保护器出现故障，如元器件损坏或内部短路时，旁路开关闭合，直流负载直接由直流母线1直接供电，通信模块向调度中心服务器3上传装置故障报文。当直流负载侧出现短路或故障时，直流保护器控制断路器2断开，并向调度中心服务器3上传直流负载侧故障报文。当直流母线1出现短路或故障时，直流保护器控制断路器2断开，并且闭合蓄电池开关K，负载直接由蓄电池供电，同时通信模块向调度中心服务器3上传直流母线1故障报文。

保护控制模块是所述直流保护系统硬件的核心，内置直流系统保护控制策略，流程图如图4所示：

1）系统初始化：读取本地设置的控制参数，清除所有状态标志位；

2）数据输入：读取网络控制指令和本地监测数据；

3）指令执行：分析所采集数据，执行网络下发的控制指令；

4）故障判断：通过数据分析结果，判断是否有直流故障发生，如果有，对应直流故障报警，并执行第5）步，否则，返回第2）步；

5）短路故障判断：是否发生短路故障，如果是，启动短路保护，执行第6）步，否则，返回第2）步；

6）刷新通信：刷新界面显示，并送通信模块，将对应故障上报网络。

本实施例中，所述保护控制模块、功率模块、监测模块、报警显示模块和通信模块均挂载在同一条CAN总线上，所述保护控制模块分别通过485总线与功率模块和报警显示模块连接，所述保护控制模块分别通过并行总线与监测模块和通信模块连接。所述监测模块包括电压采样模块、电流采样模块、单片机和FPGA，所述电压采样模块和电流采样模块通过并行总线与FPGA连接，所述FPGA通过串行总线与单片机连接。所述电压采样模块和电流采样模块均为2个，一个电压采样模块和电流采样模块用于采集直流母线1的电压电流数据，另一个电压采样模块和电流采样模块用于采集直流负载的电压电流数据。

一种直流保护系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：系统上电后，监测模块的电压采样模块和电流采样模块实时读取直流母线1的电压电流数据和直流负载的电压电流数据并发送信号给FPGA，FPGA分析并计算直流母线1的电压电流数据和直流负载的电压电流数据并发送计算结果给单片机，单片机根据FPGA的计算结果判断直流母线1和直流负载是否发生故障，同时，监测模块实时监测自身以及保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中各个芯片的工作状态从而判断自身以及保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中各个芯片是否发生故障；

步骤2：监测模块发送信号给保护控制模块，正常工作情况下，断路器2闭合，旁路开关断开，蓄电池开关可断开也可闭合，若监测模块判断直流母线1发生故障，则保护控制模块控制断路器2和蓄电池开关，断路器2断开，蓄电池开关闭合，直流负载由蓄电池供电；若监测模块判断直流负载发生故障，则保护控制模块控制控制断路器2，断路器2断开，直流负载停止工作；若监测模块判断直流保护器内的监测模块、保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中至少有一个芯片发生故障，则保护控制模块控制旁路开关，旁路开关闭合，直流保护器内的隔离模块、电池供电模块、保护控制模块、监测模块、报警显示模块和通信模块均停止工作，直流母线1直接通过断路器2和旁路开关为直流负载供电。

所述的步骤1具体包括：

（1）监测模块的电压采样模块和电流采样模块实时读取直流母线1的电压电流数据并发送信号给FPGA，FPGA根据直流母线1的电压电流数据计算直流母线1的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量，单片机判断FPGA计算的直流母线1的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量是否超出预先设置的阈值，若直流母线1的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量中至少有一个值超出预先设置的阈值，则单片机判断直流母线1出现故障，否则单片机判断直流母线1正常工作；

（2）监测模块的电压采样模块和电流采样模块实时读取直流负载的电压电流数据并发送信号给FPGA，FPGA根据直流负载的电压电流数据计算直流负载的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量，单片机判断FPGA计算的直流负载的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量是否超出预先设置的阈值，若直流负载的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量中至少有一个值超出预先设置的阈值，则单片机判断直流负载出现故障，否则单片机判断直流负载正常工作；

（3）监测模块内的单片机读取监测模块内的各个芯片的工作状态从而判断监测模块内的各个芯片是否发生故障，监测模块内的单片机通过CAN总线向保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中的各个芯片均发送自检数据帧，保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中的各个芯片接收到自检数据帧后进行自检并将自检结果返回给监测模块的单片机，单片机根据自检结果判断保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中的各个芯片是否发生故障。

所述的步骤2还包括：保护控制模块内包括多个继电器，保护控制模块通过不同的继电器控制断路器2、蓄电池开关和旁路开关，保护控制模块接收到监测模块发送的信号后，通过保护控制算法计算各个继电器的状态和系统需要的工作模式。直流保护器、直流母线1和直流负载都正常工作时，直流保护器的工作模式为隔离模式（继电器闭合，旁路开关断开），在该模式下，直流母线1依次通过DC/AC变换器、高频隔离变压器、AC/DC变换器和滤波器向直流负载供电。当直流保护器内某一芯片出现故障时，直流保护器的工作模式为旁路模式，旁路开关闭合，直流保护器退出运行，直流负载直接由直流母线1供电。当直流母线1出现故障时，直流保护器的工作模式为蓄电池供电模式，直流保护器断开断路器2并且闭合蓄电池开关，直流负载由蓄电池供电。当直流负载出现故障时，直流保护器断开断路器2，防止负载故障影响整个直流系统稳定性。报警显示模块显示故障信息，当发生故障时，报警显示模块也可以进行报警工作。通信模块和调度中心服务器3通信，上传电能数据和装置工作状态，并接收控制命令。

本实施例提供一种直流保护系统及其控制方法，可以解决直流系统接地、短路、交流窜入、绝缘降低及环网这五大类故障。该系统可以工作在隔离、旁路和蓄电池供电三种模式，隔离模式将负载与直流母线1隔离，避免了直流负载向直流母线1注入交流分量，当直流保护器故障时可以将直流保护器旁路，当直流保护器故障时，可以通过蓄电池为直流负载供电，减少了直流负载断电的可能性，提高了直流系统的稳定性。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种直流保护系统，其特征在于：包括直流保护器、断路器、直流母线和直流负载，所述直流保护器通过断路器与直流母线连接，所述直流保护器与直流负载连接，所述直流保护器无线通信连接有调度中心服务器，所述直流保护器包括保护控制模块、功率模块、监测模块、报警显示模块和通信模块，所述功率模块包括隔离模块、旁路模块和电池供电模块，所述保护控制模块分别与功率模块、监测模块、报警显示模块和通信模块连接，所述隔离模块与旁路模块并联，所述电池供电模块与隔离模块连接；

所述监测模块用于监测直流母线的电压电流数据和直流负载的电压电流数据并判断直流母线、直流负载和直流保护器是否发生故障，所述监测模块用于发送信号给保护控制模块，所述保护控制模块用于根据所述监测模块发送的信号控制断路器、旁路模块或电池供电模块，所述通信模块用于将监测模块监测的直流母线的电压电流数据、直流负载的电压电流数据和直流保护器是否发生故障的信息发送给调度中心服务器，所述报警显示模块用于进行报警并显示直流母线的电压电流数据、直流负载的电压电流数据和直流保护器是否发生故障的信息。

2.根据权利要求1所述的直流保护系统，其特征在于：所述功率模块包括滤波器，所述隔离模块包括DC/AC变换器、高频隔离变压器和AC/DC变换器，所述旁路模块包括旁路开关，所述电池供电模块包括蓄电池和蓄电池开关，所述DC/AC变换器通过断路器与直流母线连接，所述DC/AC变换器与高频隔离变压器连接，所述高频隔离变压器与AC/DC变换器连接，所述AC/DC变换器分别与蓄电池开关和滤波器连接，所述蓄电池开关分别与滤波器和蓄电池连接，所述滤波器与直流负载连接，所述旁路开关的一端通过断路器与直流母线连接，所述旁路开关的另一端与直流负载连接，所述旁路开关、蓄电池开关和断路器分别与保护控制模块连接。

3.根据权利要求1所述的直流保护系统，其特征在于：所述保护控制模块、功率模块、监测模块、报警显示模块和通信模块均挂载在同一条CAN总线上，所述保护控制模块分别通过485总线与功率模块和报警显示模块连接，所述保护控制模块分别通过并行总线与监测模块和通信模块连接。

4.根据权利要求2所述的直流保护系统，其特征在于：所述监测模块包括电压采样模块、电流采样模块、单片机和FPGA，所述电压采样模块和电流采样模块通过并行总线与FPGA连接，所述FPGA通过串行总线与单片机连接。

5.根据权利要求4所述的直流保护系统，其特征在于：所述电压采样模块和电流采样模块均为2个，一个电压采样模块和电流采样模块用于采集直流母线的电压电流数据，另一个电压采样模块和电流采样模块用于采集直流负载的电压电流数据。

6.根据权利要求4所述的直流保护系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：监测模块的电压采样模块和电流采样模块实时读取直流母线的电压电流数据和直流负载的电压电流数据并发送信号给FPGA，FPGA分析并计算直流母线的电压电流数据和直流负载的电压电流数据并发送计算结果给单片机，单片机根据FPGA的计算结果判断直流母线和直流负载是否发生故障，同时，监测模块实时监测自身以及保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中各个芯片的工作状态从而判断自身以及保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中各个芯片是否发生故障；

步骤2：监测模块发送信号给保护控制模块，正常工作情况下，断路器闭合，旁路开关断开，若直流母线发生故障，则保护控制模块控制断路器和蓄电池开关，断路器断开，蓄电池开关闭合，直流负载由蓄电池供电；若直流负载发生故障，则保护控制模块控制控制断路器，断路器断开，直流负载停止工作；若直流保护器内的监测模块、保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中至少有一个芯片发生故障，则保护控制模块控制旁路开关，旁路开关闭合，直流保护器内的隔离模块、电池供电模块、保护控制模块、监测模块、报警显示模块和通信模块均停止工作，直流母线直接通过断路器和旁路开关为直流负载供电。

7.根据权利要求6所述的直流保护系统的控制方法，其特征在于：所述的步骤1具体包括：

（1）监测模块的电压采样模块和电流采样模块实时读取直流母线的电压电流数据并发送信号给FPGA，FPGA根据直流母线的电压电流数据计算直流母线的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量，单片机判断FPGA计算的直流母线的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量是否超出预先设置的阈值，若直流母线的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量中至少有一个值超出预先设置的阈值，则单片机判断直流母线出现故障，否则单片机判断直流母线正常工作；

（2）监测模块的电压采样模块和电流采样模块实时读取直流负载的电压电流数据并发送信号给FPGA，FPGA根据直流负载的电压电流数据计算直流负载的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量，单片机判断FPGA计算的直流负载的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量是否超出预先设置的阈值，若直流负载的电压瞬时值、电压有效值、电流瞬时值、电流有效值、谐波含量和交流含量中至少有一个值超出预先设置的阈值，则单片机判断直流负载出现故障，否则单片机判断直流负载正常工作；

（3）监测模块内的单片机读取监测模块内的各个芯片的工作状态从而判断监测模块内的各个芯片是否发生故障，监测模块内的单片机通过CAN总线向保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中的各个芯片均发送自检数据帧，保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中的各个芯片接收到自检数据帧后进行自检并将自检结果返回给监测模块的单片机，单片机根据自检结果判断保护控制模块、功率模块、报警显示模块和通信模块中的各个芯片是否发生故障。