CN113156185A - 直流母线电压监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种直流母线电压监测系统，包括母线电压监测主机和两个以上的母线电压监测从机，母线电压监测主机连接各母线电压监测从机；各母线电压监测从机用于监测直流分电屏母线不同位置的电压，得到监测数据并发送至母线电压监测主机；母线电压监测主机用于监测直流馈线屏母线的电压，并根据直流馈线屏母线的电压和各母线电压监测从机发送的监测数据进行故障判断。上述直流母线电压监测系统，可以有效监测直流系统各位置的母线电压，再由母线电压监测主机根据直流馈线屏母线电压和各母线电压监测从机的监测数据进行故障判断，有利于提升数据监测的灵敏性和故障判断的准确性。

Description

直流母线电压监测系统

技术领域

本申请涉及直流电压监测技术领域，特别是涉及一种直流母线电压监测系统。

背景技术

随着电力系统的自动化发展，自动装置将越来越复杂，直流屏柜种类也变得更多更繁杂，直流系统瞬时接地的发生概率也会随之增长。直流系统作为站内自动化设备、继电保护设备、安全设备等装置提供稳定电源，是电力系统安全稳定运行的重要保证。进行直流系统瞬时接地故障监测，就必然需要监测直流系统的母线电压。

传统的直流母线电压监测系统，仅安装在直流馈线屏，用于监测直流系统的母线电压。由于大型变电站保护小室数量多，保护小室直流分电屏与直流馈线屏距离远，对于发生在分电屏的母线电压波动，在分布电容的滤波作用下，传统的直流母线电压监测系统采集不到相应数据，容易造成直流系统瞬时接地故障的漏报。

因此，传统的直流母线电压监测系统，具有故障判断准确性低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种直流母线电压监测系统，解决传统直流母线电压监测系统故障判断准确性低的问题。

一种直流母线电压监测系统，包括母线电压监测主机和两个以上的母线电压监测从机，所述母线电压监测主机连接各母线电压监测从机；

各所述母线电压监测从机用于监测直流分电屏母线不同位置的电压，得到监测数据并发送至所述母线电压监测主机；所述母线电压监测主机用于监测所述直流馈线屏母线的电压，并根据所述直流馈线屏母线的电压和各所述母线电压监测从机发送的直流分电屏监测数据进行故障判断。

在其中一个实施例中，所述母线电压监测主机包括电源装置、电压采集装置、主控制器、存储装置、告警装置、通信装置、对时装置和显示装置；所述通信装置用于连接所述母线电压监测从机；所述电源装置连接所述主控制器、所述显示装置和所述告警装置；所述主控制器连接所述电压采集装置、所述存储装置、所述告警装置、所述通信装置、所述对时装置和所述显示装置，所述电压采集装置用于连接直流馈线屏母线。

在其中一个实施例中，所述电压采集装置包括依次连接的分压电路、放大电路和转换电路；所述分压电路用于连接所述直流馈线屏母线，所述转换电路连接所述主控制器。

在其中一个实施例中，所述分压电路包括保护单元和分压单元，所述保护单元用于连接所述直流馈线屏母线，所述分压单元连接所述保护单元和所述放大电路。

在其中一个实施例中，所述保护单元包括依次连接的过流保护组件、过压保护组件和滤波组件，所述过流保护组件用于连接所述直流馈线屏母线，所述滤波组件连接所述分压单元。

在其中一个实施例中，所述分压单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2和电容C3；

所述电阻R1、所述电阻R2和所述电阻R3依次串联，所述电阻R1的另一端连接所述保护单元，所述电阻R3的另一端接地；所述电容C1和所述电阻R7串联，所述电容C1的另一端连接所述电阻R1和所述电阻R2的公共端，所述电阻R7的另一端接地；所述电阻R2和所述电阻R3的公共端连接所述放大电路，所述电阻R2和所述电阻R3的公共端还通过所述电容C2接地；

所述电阻R4、所述电阻R5和所述电阻R6依次串联，所述电阻R4的另一端连接所述保护单元，所述电阻R6的另一端接地；所述电阻R5和所述电阻R6的公共端连接所述放大电路，所述电阻R5和所述电阻R6的公共端还通过所述电容C3接地。

在其中一个实施例中，所述放大电路包括隔离放大单元和运算放大单元，所述隔离放大单元连接所述分压电路，所述运算放大单元连接所述隔离放大单元和所述转换电路。

在其中一个实施例中，所述隔离放大单元包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R1电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、隔离光耦U1和电感L1；

所述电阻R8、所述电阻R9和所述电阻R10依次串联，所述电阻R8的另一端连接所述分压电路，所述电阻R10的另一端连接所述隔离光耦U1的输入正极，所述电阻R9和所述电阻R10的公共端通过所述电阻R11接地；所述隔离光耦U1的输入正极通过所述电容C4接地，所述隔离光耦U1的输入供电端通过所述电容C5接地；所述隔离光耦U1的输出供电端通过电感L1连接电源，所述隔离光耦U1的输出供电端还通过所述电容C6接地；所述隔离光耦U1的输出正极连接所述运算放大单元，所述隔离光耦U1的输出正极还通过所述电容C7接地；所述隔离光耦U1的输出负极连接所述运算放大单元，所述隔离光耦U1的输出负极还通过所述电容C8接地；。

在其中一个实施例中，所述运算放大单元包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C9、电容C10、电容C1电容C12、电感L2和运算放大器A1；

所述电阻R12的一端连接所述隔离放大单元，所述电阻R12的另一端连接所述运算放大器A1的同相输入端；所述电阻R13的一端连接所述隔离放大单元，所述电阻R13的另一端连接所述运算放大器A1的反相输入端；

所述运算放大器A1的同相输入端通过所述电阻R14接地，所述运算放大器A1的同相输入端还通过所述电阻R15连接偏置电源；所述运算放大器A11的反相输入端通过所述电容C9连接所述运算放大器A1的输出端，所述电阻R16和所述电阻R17均与所述电容C9并联；所述运算放大器A1的电源正极通过所述电感L2连接电源，所述运算放大器A1的电源正极还通过所述电容C10接地，所述电容C11与所述电容C10并联；所述运算放大器A1的电源负极接地；

所述电阻R18连接所述运算放大器A1的输出端和所述转换电路；所述电阻R18还通过所述电容C12接地。

在其中一个实施例中，所述母线电压监测从机包括电源模块、电压采集模块、存储模块、通信模块和从控制器，所述电源模块连接所述电压采集模块、所述通信模块和所述从控制器，所述从控制器连接所述电压采集模块、所述存储模块和所述通信模块，所述电压采集模块用于连接对应位置的直流分电屏母线。

上述直流母线电压监测系统，配置母线电压监测从机监测不同分电屏母线处的电压，配置母线电压监测主机监测直流馈线屏母线电压，可以有效监测直流系统各位置的母线电压，再由母线电压监测主机根据直流馈线屏母线电压和各母线电压监测从机的监测数据进行故障判断，有利于提升数据监测的灵敏性和故障判断的准确性。

附图说明

图1为一个实施例中直流母线电压监测系统的组成框图；

图2为一个实施例中母线电压监测主机的结构框图；

图3为一个实施例中485通信电路的结构原理图；

图4为一个实施例中显示电路的结构原理图；

图5为一个实施例中存储电路的结构原理图；

图6为一个实施例中电压采集装置的结构框图；

图7为一实施例中分压电路的结构原理图；

图8为一实施例中放大电路的结构原理图；

图9为一实施例中母线电压监测从机的结构框图；

图10为一实施例中母线不同位置的微观电路示意图；

图11为一实施例中母线电压监测方法的流程示意图；

图12为另一实施例中母线电压监测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种直流母线电压监测系统，包括母线电压监测主机100和两个以上的母线电压监测从机200，母线电压监测主机100连接各母线电压监测从机200。各母线电压监测从机200用于监测直流分电屏母线不同位置的电压，得到监测数据并发送至母线电压监测主机100。母线电压监测主机100用于监测直流馈线屏母线的电压，并根据直流馈线屏母线的电压和各母线电压监测从机200发送的直流分电屏监测数据进行故障判断。

其中，母线电压监测主机100安装于主馈线屏，用于采集直流馈线屏母线的电压。母线电压监测从机200安装于直流分电屏母线的不同位置，用于采集远端母线电压。母线电压监测主机100和母线电压监测从机200可以是包含互感器，基于感应原理进行电压采集的设备，也可以是包含分压或分流器件，基于分压或分流原理进行电压采集的设备。母线电压监测主机100和母线电压监测从机200之间，可以通过有线或无线通信的方式进行数据交互。

具体的，母线电压监测主机100用于监测直流馈线屏母线的电压，各母线电压监测从机200用于监测直流分电屏母线不同位置的电压，得到监测数据并发送至母线电压监测主机100。直流系统母线各位置宏观上虽是处于并联关系；但微观上分析，考虑线路电阻和分布电容等因素，电路各点物理量略有差异。因此，母线电压监测主机100和各母线电压监测从机200采集到的电压并不完全相同。若母线电压监测主机100和/或各母线电压监测从机200监测到的电压数据异常，则由母线电压监测主机100根据直流馈线屏母线的电压，和各母线电压监测从机200发送的监测数据进行故障判断。进一步的，电压数据异常可以是指监测电压大于预设电压阈值，也可以是指电压波动大于预设波动阈值。

上述直流母线电压监测系统，配置母线电压监测从机200监测不同分电屏母线处的电压，配置母线电压监测主机100监测直流馈线屏母线电压，可以有效监测直流系统各位置的母线电压，再由母线电压监测主机100根据直流馈线屏母线电压和各母线电压监测从机的监测数据进行故障判断，有利于提升数据监测的灵敏性和故障判断的准确性。

在一个实施例中，如图2所示，母线电压监测主机100包括电源装置110、电压采集装置120、主控制器130、存储装置140、告警装置150、通信装置160、对时装置170和显示装置180。通信装置160用于连接母线电压监测从机200；电源装置110连接主控制器130、告警装置150和显示装置180；主控制器130连接电压采集装置120、存储装置140、告警装置150、通信装置160、对时装置170和显示装置180，电压采集装置120用于连接直流馈线屏母线。

其中，电源装置110是指包含电能存储模块，可以向外输出电能的装置。该电能存储模块，可以是储能电池组或超级电容。电压采集装置120可以是包含分压或分流器件，基于分压或分流原理进行电压采集的装置。主控制器130可以是控制芯片，也可以是包含逻辑器件的控制电路。例如，主控制器130可以STM32F107系列高速单片机，能实现装置数据采集、数据存储、数据读取、高速运算、控制和人机交互等功能。存储装置140可以是各式存储器或存储芯片。告警装置150可以是警示灯和/或蜂鸣器。在一个实施例中，告警装置150设计两路开关量输出告警信号，分别用于进行直流母线电压监测系统故障告警和母线故障告警。通信装置160可以为有线通信装置或无线通信装置。该有线通信装置，可以为总线通信装置，如485通信装置、CAN通信装置或RS232通信装置。对时装置170是实现母线不同位置的时间同步的重要手段，可以确保主机和各从机采集电压的时刻高度一致。该对时装置600，可以是脉冲对时装置、串口报文对时装置、时间编码方式对时装置或网络方式对时装置。在一个实施例中，该对时装置600为B码对时装置，通过与B码装置通信，接收B码源实现对时功能。显示装置180可以为显示屏或触控屏。此外，显示装置180和通信装置160还可以均连接电源装置110，由电源装置110向显示装置180和通信装置160提供工作电压。

具体的，电源装置110向与之连接的各其他装置提供工作电压。电压采集装置120采集得到直流馈线屏母线电压的采样信息后，将采样信息发送至主控制器130，由主控制器130判断直流馈线屏母线是否存在电压异常。同时，对时装置170定时向各母线电压监测从机200发送对时基准时钟，各母线电压监测从机200回复主机时刻下的监测数据，这些监测数据通过通信装置160到达主控制器130。主控制器130根据接收到的监测数据判断直流分电屏母线不同位置是否存在电压异常。若母线系统存在电压异常，则主控制器130控制存储装置140启动数据录波，并通过告警装置150输出告警信息。此外，显示装置180用于实时显示母线系统的电压状态。

进一步的，电源装置110还可以包括转换模块，用于同时实现多种电压的输出，匹配不同负载的使用需求。在一个实施例中，该电源装置110包括储能电源和电源控制芯片，电源控制芯片用于实现储能电源的输出电压转换。例如，储能电源可以为PV75-36D系列电源，能输出+12V和+5V两种电压；电源控制芯片可以为XC6206P332MR芯片，能将+5V电压转换成+3.3V电压并输出。上述电源模块500，可以同时输出+12V、+5V和+3.3V三种电压，同时满足显示屏、模拟电路和数字电路等不同硬件的供电需求。

在一个实施例中，通信装置700包括三路485通信电路。其中，第一485通信电路连接主控制器130和母线电压监测从机200，第二485通信电路连接主控制器130和上位机，第三485通信电路备用，不仅可以实现与上位机和母线电压监测从机200的数据交互，还能根据需要增加其他交互设备，有利于扩展直流母线电压监测系统的应用场景。

如图3所示，第一485通信电路由通信芯片U3、限流电阻R21、限流电阻R22、限流电阻R23和滤波电容C21构成。其中，限流电阻R21连接端口RXD1和通信芯片U3，限流电阻R22连接端口TXD1和通信芯片U3。通信芯片U3的供电端连接电源装置110，由电源装置110向通信芯片U3提供+5V的工作电压，通信芯片U3的供电端还通过滤波电容C21接地。通信芯片U3的端口A和端口B之间连接有限流电阻R23。

具体的，当主控制器130为单片机时，主控制器130通过端口RXD1和端口TXD1连接通信芯片U3；当主控制器130为其他类型时，主控制器130通过端口CON_485连接通信芯片U3。通信芯片U3根据主控制器130输入的控制信号，通过接口485A和485B完成与母线电压监测从机200的数据交互。为便于接线，第一485通信电路的电路板上还设计有四位接线端子CON。第二485通信电路和第三485通信电路的具体电路构成和工作方式请参考第一485通信电路，此处不再赘述。

在一个实施例中，显示装置180包括触控屏及其外围电路，可以同时实现显示与按键输入功能，完成人机交互。该触控屏的尺寸并不唯一，例如可以是5寸、7寸或10寸。如图4所示，显示电路包括显示芯片U4、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27和电容C28。电容C22连接显示芯片U4的端口5和端口6，电容C23连接显示芯片U4的端口2和端口4。显示芯片U4的端口9和端口11连接主控制器130，显示芯片U4的供电端15连接电源VCC，并通过电容C24接地。电容C25与电容C24并联。显示芯片U4的端口3通过电容C27接地，显示芯片U4的端口7通过电容C26接地。显示芯片U4的端口8和端口13通过接线端子P5连接触控屏LCD，触控屏LCD还通过电感L3和电容C28连接电源TFT。上述电源VCC和电源TFT分别提供+5V和+12V的工作电压。另外，电源VCC和电源TFT可以是外部电源，也可以是电源装置110的不同输出端。

在一个实施例中，存储装置140包括容量为8G的存储芯片及其外围电路。如图5所示，存储电路包括存储芯片U5、电容C29、电容C30、电阻R24和电阻R25。存储芯片U5通过数据传输端口IO0-IO7与主控制器130，实现与主控制器130之间的数据交互，进行故障状态数据的存储。存储芯片U5的供电端12和供电端37连接电源VCC，并通过电容C29接地，电容C30与电容C29并联。存储芯片U5的端口19通过电阻R25连接电源VCC，存储芯片U5的端口9通过电阻R24连接电源VCC。

上述实施例中，通过对母线电压监测主机100的硬件设计，可以实现母线电压的监测和故障录波，为维护人员提供检修依据，有利于提高电力系统运行的安全性。

在一个实施例中，如图6所示，电压采集装置120包括依次连接的分压电路121、放大电路122和转换电路123。分压电路121用于连接直流馈线屏母线，转换电路123连接主控制器130。

其中，分压电路121是基于分压原理进行电压采集的电路。该分压电路121可以由两个以上的分压电阻构成。放大电路122是可以实现信号放大的电路，该放大电路122，可以是单极型管类或双极型管类的放大电路。转换电路123是可以实现模拟数字信号转换的电路单元。该转换电路123可以为模数转换器，也可以为隔离光耦。

具体的，分压电路121采集得到直流馈线屏母线电压后，经过放大电路122和转换电路123处理后，向主控制器130输出采样信息。

上述实施例中，配置放大电路122进行放大处理，可以便于后端主控制器130的分析和处理，提升工作效率。

在一个实施例中，请继续参考图6，分压电路121包括保护单元1211和分压单元1212，保护单元1211用于连接直流馈线屏母线，分压单元1212连接保护单元1211和放大电路122。具体的，由于直流馈线屏电压通常较大，因此，在进行分压处理前，配置保护单元1211进行保护，提升主机设备的安全性。

在一个实施例中，如图7所示，保护单元1211包括依次连接的过流保护组件1211-1、过压保护组件1211-2和滤波组件1211-3，过流保护组件1211-1用于连接直流馈线屏母线，滤波组件1211-3连接分压单元1212。

其中，过流保护是指当电流超过预定最大值时，使电源断开或保护装置动作的一种保护方式；过压保护是指被保护线路电压超过预定的最大值时，使电源断开或使受控设备电压降低的一种保护方式。过流保护组件1211-1可以包括电流继电器或保险管等过流保护器件；过压保护组件1211-2可以包括防雷器、压敏电阻等过压保护器件。滤波组件1211-3包括滤波电容等滤波器件，该滤波电容的数量可以是一个也可以是多个，且多个滤波电容的连接方式可以是串联、并联或混联。进一步的，上述滤波电容可以为极性电容也可以为非极性电容。

具体的，直流馈线屏母线输出的电压，通过过流保护组件1211-1、过压保护组件1211-2和滤波组件1211-3，进行保护和滤波处理后，到达分压单元1212。

在一个实施例中，如图7所示，过流保护组件1211-1包括保险管P1和保险管P2；过压保护组件1211-2包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2和二极放电管LL1；滤波组件1211-3为共模电感LC1。保险管P1和保险管P2通过输入端子JP1分别连接直流馈线屏正母线和直流馈线屏负母线，保险管P1与共模电感LC1的第一线圈串联，形成的公共端连接压敏电阻RV1的一端，压敏电阻RV1的另一端通过二极放电管LL1接地。共模电感LC1的第一线圈的另一端连接分压单元1212。保险管P2与共模电感LC1的第二线圈串联，形成的公共端连接压敏电阻RV2的一端，压敏电阻RV2的另一端连接压敏电阻RV1和二极放电管LL1。共模电感LC1的第二线圈的另一端连接分压单元1212。共模电感LC1的线圈铁芯接地。

具体的，保险管P1通过输入端子JP1连接直流馈线屏正母线；保险管P2通过输入端子JP1连接直流馈线屏负母线。直流馈线屏正母线和直流馈线屏负母线的电压分别通过共模电感LC1的第一线圈和第二线圈分别到达分压单元1212。

在一个实施例中，请继续参考图7，分压单元1212包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2和电容C3；电阻R1、电阻R2和电阻R3依次串联，电阻R1的另一端连接保护单元1211，电阻R3的另一端接地。电容C1和电阻R7串联，电容C1的另一端连接电阻R1和电阻R2的公共端，电阻R7的另一端接地；电阻R2和电阻R3的公共端连接放大电路122，电阻R2和电阻R3的公共端还通过电容C2接地。电阻R4、电阻R5和电阻R6依次串联，电阻R4的另一端连接保护单元1211，电阻R6的另一端接地。电阻R5和电阻R6的公共端连接放大电路122，电阻R5和电阻R6的公共端还通过电容C3接地。

其中，电阻R1的另一端具体连接保护单元1211中共模电感LC1的第一线圈；电阻R4的另一端具体连接保护单元1211中共模电感LC1的第二线圈。电阻R2和电阻R3的公共端输出直流馈线屏正母线的采样信息U-1，电阻R5和电阻R6的公共端输出直流馈线屏负母线的采样信息U-2。

上述实施例中，通过对分压电路121的电路结构进行设计，可以进一步提升电路的安全性。

可以理解，采样信息U-1和采样信息U-2可以输出至同一放大电路122，由同一放大电路122的不同模块进行对应采样信息的放大。也可以配置两个放大电路122，分别对采样信息U-1和采样信息U-2进行放大处理。下面以直流馈线屏正母线的采样信息U-1对应的放大电路为例，对放大电路122进行具体介绍。

在一个实施例中，如图8所示，放大电路122包括隔离放大单元1221和运算放大单元1222，隔离放大单元1221连接分压电路121，运算放大单元1222连接隔离放大单元1221和转换电路123。

其中，隔离放大单元1221包括隔离放大器或隔离光耦等器件，可以同时实现信号的隔离和放大。运算放大单元1222包括运算放大器及其外围电路。

在一个实施例中，请继续参考图8，隔离放大单元1221包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、隔离光耦U1和电感L1。电阻R8、电阻R9和电阻R10依次串联，电阻R8的另一端连接分压电路121，电阻R10的另一端连接隔离光耦U1的输入正极，电阻R9和电阻R10的公共端通过电阻R11接地；隔离光耦U1的输入正极通过电容C4接地，隔离光耦U1的输入供电端通过电容C5接地；隔离光耦U1的输出供电端通过电感L1连接电源VCC2，隔离光耦U1的输出供电端还通过电容C6接地；隔离光耦U1的输出正极连接运算放大单元1222，隔离光耦U1的输出正极还通过电容C7接地；隔离光耦U1的输出负极连接运算放大单元1222，隔离光耦U1的输出负极还通过电容C8接地。

其中，电阻R8的另一端具体连接分压电路121中电阻R2和电阻R3的公共端，分压电路121采集得到的直流馈线正母线电压，经过隔离放大单元1221进行隔离放大处理后，到达运算放大单元1222。

在一个实施例中，请继续参考图8，运算放大单元1222包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电感L2和运算放大器A1。电阻R12的一端连接隔离放大单元1221，电阻R12的另一端连接运算放大器A1的同相输入端；电阻R13的一端连接隔离放大单元1221，电阻R13的另一端连接运算放大器A1的反相输入端；运算放大器A1的同相输入端通过电阻R14接地，运算放大器A1的同相输入端还通过电阻R15连接偏置电源VREF；运算放大器A1的反相输入端通过电容C9连接运算放大器A1的输出端，电阻R16和电阻R17均与电容C9并联；运算放大器A1的电源正极通过电感L2连接电源VCC3，运算放大器A1的电源正极还通过电容C10接地，电容C11与电容C10并联；运算放大器A1的电源负极接地；电阻R18连接运算放大器A1的输出端和转换电路123；电阻R18还通过电容C12接地。

其中，电阻R12的一端具体连接隔离放大单元1221中隔离光耦U1的输出正极；电阻R13的一端具体连接隔离放大单元1221中隔离光耦U1的输出负极。R18和C12组成滤波电路。进一步的，上述电源VCC1、电源VCC2、电源VCC3和偏置电源VREF可以为不同电源，也可以为同一电源的不同输出端。隔离光耦U1和运算放大器A1的型号并不唯一，例如，隔离光耦U1可以为AMC1200型隔离光耦，运算放大器A1可以为AD8552型运算放大器。此外，隔离光耦U1和运算放大器A1的电源端均可以连接电源装置500，由电源装置110分别提供+5V和+3.3V的工作电压。偏置电源VREF提供+2.5V的偏置电压。

上述实施例中，通过对放大电路122的电路结构进行设计，可以向主控制器130输出放大后的采样信号，便于主控制器130进行后续判断和处理。

在一个实施例中，如图9所示，母线电压监测从机200包括电源模块210、电压采集模块220、从控制器230、存储模块240和通信模块250，电源模块210连接电压采集模块220、从控制器230和通信模块250，从控制器230连接电压采集模块220、存储模块240和通信模块250，电压采集模块220用于连接对应位置的直流分电屏母线。

其中，电源模块210、电压采集模块220、从控制器230、存储模块240和通信模块250的具体限定，请分别参考上文中的电源装置110、电压采集装置120、主控制器130、存储装置140、和通信装置160，此处不再赘述。从控制器230可以选用STM32F103系列高速单片机，能实现数据采集、数据存储、数据读取以及通信功能。通信模块250可以为一路485通信电路，实现与母线电压监测主机100的数据交互。电压采集模块220可以包括三路电压采集电路，分别进行直流母线电压、直流正母线对地电压和直流负母线对地电压的采集。

上述实施例中，通过对母线电压监测从机200进行结构设计，可以对母线电压监测从机200连接的直流分电屏母线进行电压采集，并将监测数据发送至母线电压监测主机100，以便母线电压监测主机进行故障判断，有利于提升数据监测的灵敏性和故障判断的准确性。

为便于理解，下面对直流母线电压监测系统的工作过程进行介绍。

如图10所示，直流系统母线各位置宏观上虽是处于并联关系，但微观上分析，考虑线路电阻和分布电容等因素，电路各点的电压值略有差异，如图10中，U、U1和Un并不相等，即直流母线电压监测系统得到的采集母线不同位置电压是有差异的，且离故障源越近，采集到的电压波动越大。

如图11所示，直流母线电压监测系统采集直流系统母线各处电压，有异常时，由对应位置的采集设备对所采集电压进行录波。母线电压监测主机100一方面发布告警信息，另一方面收集各母线电压监测从机200录波数据并进行对比分析，确定故障源位置。进一步的，母线电压监测主机100和各母线电压监测从机200均具备电压采集和数据存储功能，采集数据时先进行T1时间的数据缓存，当采集的电压波动ΔVt大于预设波动阈值ΔV为时，启动故障录波，录波时段为电压异动前缓存的T1至故障后T2，即每次的故障录波时长为T1+T2。可以理解，上述T1和T2并不唯一，可以根据实际需求进行设置，例如，T1可以为1S，T2可以为59S。此外，电压波动ΔVt为当前采样电压与上一次采样电压的差值。

如图12所示，直流母线电压监测系统采集直流系统母线各处电压后，先查看是否处于录波状态，若处于录波中，判断录波时长，若录波时长大于T2，则退出录波继续测电压；若录波时长小于T2，则继续存储数据录波，完成录波后继续监测母线电压。若非录波状态，则比较电压波动变化，若电压波动ΔVt小于预设波动阈值ΔV，则继续进行母线电压监测；若电压波动ΔVt大于或等于预设波动阈值ΔV，则生成录波记录，并进行数据存储。完成录波后，母线电压监测主机收集各母线电压监测从机相同时间的录波数据，进行对比分析，找出波动趋势最大的母线电压监测从机，确定直流系统母线故障的具体位置。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上该实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种直流母线电压监测系统，其特征在于，包括母线电压监测主机和两个以上的母线电压监测从机，所述母线电压监测主机连接各母线电压监测从机；

各所述母线电压监测从机用于监测直流分电屏母线不同位置的电压，得到监测数据并发送至所述母线电压监测主机；所述母线电压监测主机用于监测所述直流馈线屏母线的电压，并根据所述直流馈线屏母线的电压和各所述母线电压监测从机发送的直流分电屏监测数据进行故障判断。

2.根据权利要求1所述的直流母线电压监测系统，其特征在于，所述母线电压监测主机包括电源装置、电压采集装置、主控制器、存储装置、告警装置、通信装置、对时装置和显示装置；所述通信装置用于连接所述母线电压监测从机；所述电源装置连接所述主控制器、所述显示装置和所述告警装置；所述主控制器连接所述电压采集装置、所述存储装置、所述告警装置、所述通信装置、所述对时装置和所述显示装置，所述电压采集装置用于连接直流馈线屏母线。

3.根据权利要求2所述的直流母线电压监测系统，其特征在于，所述电压采集装置包括依次连接的分压电路、放大电路和转换电路；所述分压电路用于连接所述直流馈线屏母线，所述转换电路连接所述主控制器。

4.根据权利要求3所述的直流母线电压监测系统，其特征在于，所述分压电路包括保护单元和分压单元，所述保护单元用于连接所述直流馈线屏母线，所述分压单元连接所述保护单元和所述放大电路。

5.根据权利要求4所述的直流母线电压监测系统，其特征在于，所述保护单元包括依次连接的过流保护组件、过压保护组件和滤波组件，所述过流保护组件用于连接所述直流馈线屏母线，所述滤波组件连接所述分压单元。

6.根据权利要求4所述的直流母线电压监测系统，其特征在于，所述分压单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2和电容C3；

所述电阻R1、所述电阻R2和所述电阻R3依次串联，所述电阻R1的另一端连接所述保护单元，所述电阻R3的另一端接地；所述电容C1和所述电阻R7串联，所述电容C1的另一端连接所述电阻R1和所述电阻R2的公共端，所述电阻R7的另一端接地；所述电阻R2和所述电阻R3的公共端连接所述放大电路，所述电阻R2和所述电阻R3的公共端还通过所述电容C2接地；

所述电阻R4、所述电阻R5和所述电阻R6依次串联，所述电阻R4的另一端连接所述保护单元，所述电阻R6的另一端接地；所述电阻R5和所述电阻R6的公共端连接所述放大电路，所述电阻R5和所述电阻R6的公共端还通过所述电容C3接地。

7.根据权利要求3所述的直流母线电压监测系统，其特征在于，所述放大电路包括隔离放大单元和运算放大单元，所述隔离放大单元连接所述分压电路，所述运算放大单元连接所述隔离放大单元和所述转换电路。

8.根据权利要求7所述的直流母线电压监测系统，其特征在于，所述隔离放大单元包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、隔离光耦U1和电感L1；

所述电阻R8、所述电阻R9和所述电阻R10依次串联，所述电阻R8的另一端连接所述分压电路，所述电阻R10的另一端连接所述隔离光耦U1的输入正极，所述电阻R9和所述电阻R10的公共端通过所述电阻R11接地；所述隔离光耦U1的输入正极通过所述电容C4接地，所述隔离光耦U1的输入供电端通过所述电容C5接地；所述隔离光耦U1的输出供电端通过电感L1连接电源，所述隔离光耦U1的输出供电端还通过所述电容C6接地；所述隔离光耦U1的输出正极连接所述运算放大单元，所述隔离光耦U1的输出正极还通过所述电容C7接地；所述隔离光耦U1的输出负极连接所述运算放大单元，所述隔离光耦U1的输出负极还通过所述电容C8接地。

9.根据权利要求7所述的直流母线电压监测系统，其特征在于，所述运算放大单元包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电感L2和运算放大器A1；

所述电阻R12的一端连接所述隔离放大单元，所述电阻R12的另一端连接所述运算放大器A1的同相输入端；所述电阻R13的一端连接所述隔离放大单元，所述电阻R13的另一端连接所述运算放大器A1的反相输入端；

所述运算放大器A1的同相输入端通过所述电阻R14接地，所述运算放大器A1的同相输入端还通过所述电阻R15连接偏置电源；所述运算放大器A11的反相输入端通过所述电容C9连接所述运算放大器A1的输出端，所述电阻R16和所述电阻R17均与所述电容C9并联；所述运算放大器A1的电源正极通过所述电感L2连接电源，所述运算放大器A1的电源正极还通过所述电容C10接地，所述电容C11与所述电容C10并联；所述运算放大器A1的电源负极接地；

所述电阻R18连接所述运算放大器A1的输出端和所述转换电路；所述电阻R18还通过所述电容C12接地。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的直流母线电压监测系统，其特征在于，所述母线电压监测从机包括电源模块、电压采集模块、存储模块、通信模块和从控制器，所述电源模块连接所述电压采集模块、所述通信模块和所述从控制器，所述从控制器连接所述电压采集模块、所述存储模块和所述通信模块，所述电压采集模块用于连接对应位置的直流分电屏母线。

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