一種直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，包括：分壓采樣模塊，交流提取放大模塊和ADC轉(zhuǎn)換模塊。所述分壓采樣模塊的第一端連接合閘母線正或控制母線正，所述分壓采樣模塊的第二端連接合閘母線負和/或控制母線負，所述分壓采樣模塊的第三端接大地，所述分壓采樣模塊的采樣輸出端輸出包含交流成分的采樣信號，其中所述分壓采樣模塊包括第一平衡橋電阻和第二平衡橋電阻。實施本發(fā)明的檢測裝置，可以全面覆蓋HM+、HM-、KM+、KM-對大地的交流竄入，并且其分壓采樣模塊僅包括絕緣檢測裝置中采用的三個平衡橋電阻，可以在單一橋臂采樣所有交流信號，同時降低了對器件參數(shù)的要求。
【專利說明】一種直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流系統(tǒng)監(jiān)控領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，直流電源作為主要的控制保護回路電源，由于電纜分支和接線出口較多，經(jīng)常會出現(xiàn)因為誤接線、誤碰、裝置性能下降等引起的交流竄入直流回路的故障。交流竄入直流回路時，極易引起保護繼電器的誤動作，近些年已有較多發(fā)電廠、變電站報出這種故障現(xiàn)象。
[0003]在電廠和變電站中，由于交流電一般直接或通過消弧線圈接大地，故直流電源系統(tǒng)中交流竄入直流回路的途徑，主要有兩種。一種是從直流正母線和地之間竄入，另一種是從直流負母線和地之間竄入。而在大多數(shù)系統(tǒng)中，直流母線又分為合閘母線HM和控制母線KM，兩者通過硅鏈聯(lián)系。如圖1所示，合閘母線正HM+和控制母線正KM+經(jīng)正母線接地電阻Rl接地，而合閘母線負HM-和控制母線負KM-經(jīng)負母線接地電阻R2接地。因此交流竄入的方式便分為從HM+與大地之間竄入、從KM+與大地之間竄入、從HM-/KM-與大地之間竄入，分別如圖2、圖3、圖4所示。
[0004]中國專利CN201120537379.1公開了一種監(jiān)測交流電串入直流系統(tǒng)的裝置，所述裝置包括交流電量采集電路、采樣信號調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換器和處理器，具備了基本的交流竄入檢測和告警功能。其交流電量采集電路包括電阻R1-R4、電容Cl，其中電阻Rl和R2串聯(lián)在KM+和KM-之間、電阻R3、R4和電容Cl串聯(lián)在KM-和地之間。因此，該監(jiān)測交流電串入直流系統(tǒng)的裝置不但電路設(shè)計復雜，且僅能對KM+和KM-對地之間竄入交流進行檢測，檢測范圍不能全面涵蓋電力系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的直流回路HM+、KM+、HM-/KM-與大地之間竄入交流。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，檢測范圍不能全面涵蓋電力系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的直流回路HM+、KM+、HM-/KM-與大地之間竄入交流的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，且能夠覆蓋電力系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的直流回路HM+、KM+、HM-/KM-與大地之間竄入交流的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，包括:
[0007]分壓采樣模塊，所述分壓采樣模塊的第一端連接合閘母線正或控制母線正，所述分壓采樣模塊的第二端連接合閘母線負和/或控制母線負，所述分壓采樣模塊的第三端接大地，所述分壓采樣模塊的采樣輸出端輸出包含交流成分的采樣信號，其中所述分壓采樣模塊包括第一平衡橋電阻和第二平衡橋電阻，所述第一平衡橋電阻和第二平衡橋電阻的連接點為所述分壓采樣模塊的第三端；所述第一平衡橋電阻為第一平衡電阻，所述第二平衡橋電阻由第二平衡電阻和第三平衡電阻組成；
[0008]交流提取放大模塊，用于提取所述采樣信號中的交流成分以生成交流采樣信號并放大所述交流采樣信號；
[0009]ADC轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述放大的交流采樣信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
[0010]在本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置中，所述分壓采樣模塊的輸出為所述第三平衡電阻的兩端的電壓輸出。
[0011]在本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置中，所述第一平衡電阻的第一端連接所述控制母線正和硅鏈的陰極，所述硅鏈的陽極連接所述合閘母線正；所述第一平衡電阻的第二端連接大地和第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述合閘母線負和所述控制母線負。
[0012]在本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置中，所述第一平衡電阻的第一端連接所述合閘母線負和所述控制母線負，所述第一平衡電阻的第二端連連接大地和所述第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述合閘母線正和硅鏈的陽極，所述硅鏈的陰極連接所述控制母線正。
[0013]5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，其特征在于，所述第一平衡電阻的第一端連接所述合閘母線負和所述控制母線負，所述第一平衡電阻的第二端連接大地和所述第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述控制母線正和硅鏈的陰極，所述硅鏈的陽極連接所述合閘母線正。
[0014]在本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置中，所述第一平衡電阻的第一端連接所述合閘母線正和硅鏈的陽極，所述硅鏈的陰極連接所述控制母線正；所述第一平衡電阻的第二端連接大地和第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述合閘母線負和所述控制母線負。
[0015]在本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置中，所述第一平衡電阻的第一端連連接所述合閘母線正，所述第一平衡電阻的第二端連接大地和第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述合閘母線負。
[0016]在本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置中，所述第一平衡電阻的第一端連連接所述控制母線正，所述第一平衡電阻的第二端連接大地和第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述控制母線負。
[0017]在本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置中，所述交流提取放大模塊包括隔直電容、參考電阻和運算放大器，所述隔直電容的第一端連接所述分壓采樣模塊的所述采樣輸出端、所述隔直電容的第二端連接所述運算放大器的正相輸入端，所述運算放大器的反相輸入端連接所述運算放大器的輸出端，所述參考電阻的第一端連接所述運算放大器的正相輸入端，所述參考電阻的第二端連接采樣信號地。
[0018]在本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置中，所述交流提取放大模塊還包括濾波電容和濾波電阻，所述濾波電容的第一端連接所述交流提取放大模塊的輸出端、所述濾波電容的第二端連接采樣信號地；所述濾波電阻連接所述運算放大器的輸出端和所述交流提取放大模塊的輸出端之間。
[0019]在本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置中，所述交流提取放大模塊還包括濾波電容和濾波電阻，所述濾波電容的第一端連接所述交流提取放大模塊的輸出端、所述濾波電容的第二端連接采樣信號地；所述濾波電阻連接所述運算放大器的輸出端和所述交流提取放大模塊的輸出端之間。
[0020]在本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置中，所述直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置還包括用于接收、上報所述數(shù)字信號并告警的處理模塊。
[0021]實施本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，可以全面覆蓋HM+、HM-> KM+、KM-對大地的交流竄入，并且其分壓采樣模塊僅包括絕緣檢測裝置中采用的三個平衡橋電阻，其電路結(jié)構(gòu)簡單，可以在單一橋臂采樣所有交流信號，同時降低了對器件參數(shù)的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的合閘母線和控制母線的連接示意圖；
[0024]圖2是交流從HM+與大地之間竄入的示意圖；
[0025]圖3是交流從KM+與大地之間竄入的示意圖
[0026]圖4是交流從HM-/KM-與大地之間竄入的示意圖；
[0027]圖5是現(xiàn)有技術(shù)的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的電路原理圖；
[0028]圖6是本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的原理框圖；
[0029]圖7是本發(fā)明的分壓采樣模塊的第一實施例的電路原理圖；
[0030]圖8a是圖7所示的分壓采樣模塊在交流直接竄入KM+時的電路示意圖；
[0031]圖Sb是圖7所示的分壓采樣模塊在交流直接竄入KM+時的等效模型圖；
[0032]圖Sc是圖7所示的分壓采樣模塊在交流直接竄入KM+且斷開硅鏈的等效電路圖；
[0033]圖9a是圖7所示的分壓采樣模塊在交流直接竄入KM-時的電路示意圖；
[0034]圖9b是圖7所示的分壓采樣模塊在交流直接竄入KM-時的等效模型圖；
[0035]圖9c是圖7所示的分壓采樣模塊在交流直接竄入KM-且斷開硅鏈的等效電路圖；
[0036]圖1Oa是圖7所示的分壓采樣模塊在交流直接竄入HM+時的電路示意圖；
[0037]圖1Ob是圖7所示的分壓采樣模塊在交流直接竄入HM+時的等效模型圖；
[0038]圖11是本發(fā)明的交流提取放大模塊的第一實施例的電路原理圖；
[0039]圖12是本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的第一實施例的電路原理圖；
[0040]圖13是本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的第二實施例的電路原理圖；
[0041]圖14是本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的第三實施例的電路原理圖；
[0042]圖15是本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的第四實施例的電路原理圖。
[0043]圖16是本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的第五實施例的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0044]如圖6所示，在本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置100包括分壓采樣模塊110、交流提取放大模塊120和ADC轉(zhuǎn)換模塊130。如圖6所示，所述分壓采樣模塊110的第一端連接合閘母線正HM+或控制母線正KM+。所述分壓采樣模塊110的第二端連接合閘母線負HM-和控制母線負KM-。所述分壓采樣模塊110的第三端接地。由此分壓采樣模塊110對合閘母線正HM+、控制母線正KM+、合閘母線負HM-和控制母線負KM-對大地的電壓進行分壓和采樣，最后輸出包含交流成分的采樣信號。交流提取放大模塊120與所述分壓采樣模塊110的采樣輸出端連接，從而接收該采樣信號，并提取所述采樣信號中的交流成分以生成交流采樣信號并放大所述交流采樣信號。所述ADC轉(zhuǎn)換模塊130連接所述交流提取放大模塊120從而接收放大的交流采樣信號，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
[0045]在此，所述分壓采樣模塊100包括第一平衡橋電阻和第二平衡橋電阻。所述第一平衡橋電阻和第二平衡橋電阻的連接點接地；所述第一平衡橋電阻為第一平衡電阻，所述第二平衡橋由第二平衡電阻和第三平衡電阻組成。在本發(fā)明中，所述第一平衡橋電阻的電阻值等于或約等于所述第二平衡橋電阻的電阻值。本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，本發(fā)明的分壓采樣模塊100可以采用現(xiàn)有的直流電源系統(tǒng)所必須采用的絕緣檢測裝置的第一平衡橋電阻和第二平衡橋電阻來構(gòu)建。
[0046]所述交流提取放大模塊120可以采用現(xiàn)有的隔直電容和放大電路構(gòu)建，也可以采用本領(lǐng)域中已知的其他電路構(gòu)建。
[0047]因此，實施本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，可以全面覆蓋HM+、HM-, KM+、KM-對大地的交流竄入，
[0048]圖7是本發(fā)明的分壓采樣模塊的第一實施例的電路原理圖。如圖7所示，所述分壓采樣模塊包括第一平衡橋電阻和第二平衡橋電阻。所述第一平衡橋電阻為電阻R1，所述第二平衡橋由電阻R2和R2ac組成。其中電阻Rl的電阻值約等于電阻R2和R2ac的電阻值之和。如圖7所示，電阻Rl的第一端連接所述控制母線正KM+和硅鏈Dl的陰極。所述硅鏈Dl的陽極連接所述合閘母線正HM+。電阻Rl的第二端連接大地和電阻R2的第一端。所述電阻R2的第二端還經(jīng)所述電阻R2ac連接所述合閘母線負HM-和控制母線負KM-。由此，采樣信號可以從電阻R2ac兩端的采樣點、合閘母線負HM-和控制母線負KM-獲得。
[0049]下面，將結(jié)合圖8a_c，9a~c, 10a-b說明圖7所示的分壓采樣模塊在電阻R2ac的采樣點上便可以采到HM+、KM+、HM-/KM-相對于大地的交流成分。
[0050](一)交流直接竄入KM+
[0051]如圖8a所示，合閘母線正負HM+和HM-之間的電壓為VI，交流竄入電壓為V2，R2+R2ac為KM-對大地的平衡橋電阻R2和R2ac的電阻值，Rl為KM+對大地的平衡電阻Rl的電阻值，R1=R2+R2ac。在本實施例中，假定該直流電源系統(tǒng)的控制母線外接負載RL的電阻值為RL。RL滿足一定條件時，硅鏈Dl等效成一個恒壓源，假設(shè)其兩端的壓降為V3。此時，將圖8a所示的電路等效處理，獲得如圖Sb所示等效電路。此時利用疊加原理，可以得到電阻R2ac兩端的電壓，即分壓采樣模塊輸出的含交流成分的采樣信號Vsample為:
[0052]VSample=R2ac (V1-V3+V2) / (R2+R2ac)。
[0053]其中包含了 KM+對大地的交流電壓V2。
[0054]在此，當RL滿足條件RL〈 (V1-V3) * (R2+R2ac) / (V3-V1-V2)時，硅鏈Dl方可以作為恒壓源，推導如下。如圖Sc所示，將硅鏈兩端斷開，當開路電壓UAB大于硅鏈導通壓降時，硅鏈恒導通，那么這時可以把硅鏈等效成一個恒壓源。運用疊加原理求出出AB兩端的開路電壓，
[0055]UAB=V1+V2*RL/ (RL+R2+R2ac)
[0056]當UAB>V3時，硅鏈導通，可以等效為電壓源。故RL要小于通過上述方法計算出來的值。在實際應(yīng)用中，負載RL基本上可以滿足上述計算所得值。在本實施例中，對于220V直流系統(tǒng)，平衡橋電阻選擇R2+R2ac=Rl=100k，只要RL的值小于140k便可以滿足上述等效，而實際系統(tǒng)中的RL均遠遠小于這個值，故上述等效可以普遍應(yīng)用。
[0057](二)交流直接竄入KM-時
[0058]此時，同樣地將硅鏈等效于電壓源，可以求解出分壓采樣模塊輸出的含交流成分的采樣信號Vsample,
[0059]VSample=R2ac*V2/ (R2+R2ac),
[0060]VSample中包括了 KM-對大地的交流電壓V2
[0061]同樣計算得到硅鏈兩端開路電壓:UAB=V1+V2*RL/ (RL+R2+R2ac)
[0062]當UAB>V3時可以把硅鏈等效成恒壓源，可見在KM-竄入交流時，滿足等效條件的RL與KM+竄入交流時是相同的。
[0063](三)交流直接竄入HM+時
[0064]由于KM-與HM-是電氣連接的，這里就不再考慮HM-竄入交流的情況，僅考慮HM+竄入交流。HM+竄入交流的原理圖如圖1Oa所示，同樣在這里把硅鏈等效為電壓為V3的恒壓源處理，等效電路圖如圖1Ob根據(jù)等效后的電路，通過疊加定理可得到R2ac兩端電壓，SP分壓采樣模塊輸出的含交流成分的采樣信號Vsample，
[0065]VSampIe=VI+V2*RL/ (RL+R2+R2ac)
[0066]同樣需通過計算硅鏈兩端的開路電壓UAB，使UAB>V3來獲得滿足等效條件的RL。計算得此時 UAB=V1*R1/ (Rl+RL) +V2*RL/ (RL+R2+R2ac),當此式所算的 RL 值滿足 UAB>V3時等效模型成立。
[0067]由以上分析可知，從R2ac處的采樣點獲得的采樣信號均含有共同的交流成分V2*RL/ (RL+R2+R2ac)，所以只要對采樣信號進行隔直濾波，即可將交流信號采集到。在實際應(yīng)用中，只要選擇合適的平衡橋電阻值，系統(tǒng)中的KM負載RL均能滿足上述電路等效模型的需求。
[0068]圖11是本發(fā)明的交流提取放大模塊的第一實施例的電路原理圖。如圖11所示，所述交流提取放大模塊包括隔直電容Cl、參考電阻R5、運算放大器U1、濾波電阻R4和濾波電容C2。如圖11所示，所述隔直電容Cl的第一端連接所述分壓采樣模塊的所述采樣輸出端。所述隔直電容Cl的第二端連接所述運算放大器Ul的正相輸入端。所述運算放大器Ul的反相輸入端連接所述運算放大器Ul的輸出端。所述參考電阻R5的第一端連接所述運算放大器Ul的正相輸入端，所述參考電阻R5的第二端連接采樣信號地GND。所述濾波電容C2的第一端連接所述交流提取放大模塊的輸出端、第二端連接采樣信號地GND。所述濾波電阻R4連接所述運算放大器Ul的輸出端和所述交流提取放大模塊的輸出端之間。
[0069]如圖11所示，隔直電容Cl用于濾除從分壓采樣模塊獲取的采樣信號中的直流成分。運算放大器Ul在此做為電壓跟隨器，加強采樣交流信號的負載能力。濾波電阻R4和濾波電容C2組成RC濾波環(huán)節(jié)，濾出采樣交流信號中的高頻噪聲。
[0070]電路工作過程如下:從分壓采樣模塊中的采樣信號，經(jīng)隔直電容濾波，濾除直流成分，提取交流信號；交流信號經(jīng)電壓跟隨器和RC濾波電路后輸出到ADC轉(zhuǎn)換模塊。在這一部分電路中隔直電容Cl放在了分壓采樣模塊之后，大大降低了電容的耐壓要求，本電路中選擇的電容參數(shù)為25V/luF。
[0071]圖12是本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的第一實施例的電路原理圖。如圖12所示，本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置包括電阻R1、電阻R2和R2ac、隔直電容、運算放大器模塊Ul1、ADC轉(zhuǎn)換模塊130、處理模塊140。其中電阻Rl的電阻值約等于電阻R2和R2ac的電阻值之和。如圖12所示，電阻Rl的第一端連接所述合閘母線正HM+和可控硅二極管Dl的陽極。所述可控硅二極管Dl的陰極連接所述控制母線正KM+。電阻Rl的第二端連接大地和電阻R2的第一端。所述電阻R2的第二端經(jīng)所述電阻R2ac連接所述合閘母線負HM-和控制母線負KM-，所述采樣信號為R2ac兩端電壓。獲取的采樣信號經(jīng)電阻R2ac處的采樣點提供給隔直電容。隔直電容濾除從分壓采樣模塊獲取的采樣信號中的直流成分，再將其提供給運算放大器。運算放大器模塊Ull在此做為電壓跟隨器，加強采樣交流信號的負載能力。本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，運算放大器模塊Ull可包括一個或數(shù)個運算放大器。輸出的交流信號提供給ADC轉(zhuǎn)換模塊130，其對采集到的交流信號進行數(shù)字化處理，使交流信號成為處理器模塊140可處理的數(shù)據(jù)。處理器模塊140對獲得的數(shù)字信號進行記錄、上報及告警。在本發(fā)明的一個實施例中，該處理器模塊140 是DSP TMS320F28033PNT。
[0072]圖13是本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的第二實施例的電路原理圖。如圖13所示，本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置包括電阻Rl、電阻R2和R2ac、隔直電容、運算放大器模塊Ul 1、ADC轉(zhuǎn)換模塊130、處理模塊140。其中電阻Rl的電阻值約等于電阻R2和R2ac的電阻值之和。圖13所示的實施例與圖12所示的實施例的區(qū)別在于電阻R1、電阻R2和R2ac與合閘母線正負HM+/HM-和控制母線正負KM+/KM-的連接關(guān)系。如圖13所示，電阻Rl的第一端連接所述合閘母線負和所述控制母線負HM-/KM-，電阻Rl的第二端連接大地和電阻R2的第一端。所述電阻R2的第二端經(jīng)電阻R2ac連接所述合閘母線正HM+和硅鏈Dl的陽極，所述電阻R2ac的兩端為所述分壓采樣環(huán)節(jié)的輸出。所述硅鏈Dl的陰極連接所述控制母線正KM+。獲取的采樣信號經(jīng)電阻R2ac兩端提供給隔直電容。隔直電容濾除從分壓采樣模塊獲取的采樣信號中的直流成分，再將其提供給運算放大器。運算放大器模塊Ull在此做為電壓跟隨器，加強采樣交流信號的負載能力。輸出的交流信號提供給ADC轉(zhuǎn)換模塊130，其對采集到的交流信號進行數(shù)字化處理，使交流信號成為處理器模塊140可處理的數(shù)據(jù)。處理器模塊140對獲得的數(shù)字信號進行記錄、上報及告警。在本發(fā)明的一個實施例中，該處理器模塊140是DSP TMS320F28033PNT。
[0073]圖14是本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的第三實施例的電路原理圖。如圖14所示，本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置包括電阻Rl、電阻R2和R2ac、隔直電容、運算放大器模塊Ul 1、ADC轉(zhuǎn)換模塊130、處理模塊140。其中電阻Rl的電阻值約等于電阻R2和R2ac的電阻值之和。圖14所示的實施例與圖12所示的實施例的區(qū)別在于電阻R1、電阻R2和R2ac與合閘母線正負HM+/HM-和控制母線正負KM+/KM-的連接關(guān)系。如圖14所示，電阻Rl的第一端連接所述合閘母線負和所述控制母線負HM-/KM-，電阻Rl的第二端連接大地和電阻R2的第一端。所述電阻R2的第二端為所述分壓采樣模塊的所述采樣輸出端且經(jīng)電阻R2ac連接所述控制母線正KM+和硅鏈Dl的陰極。所述硅鏈Dl的陽極連接所述控制母線正KM+。獲取的采樣信號經(jīng)電阻R2ac處的采樣點提供給隔直電容。隔直電容濾除從分壓采樣模塊獲取的采樣信號中的直流成分，再將其提供給運算放大器。運算放大器模塊Ull在此做為電壓跟隨器，加強采樣交流信號的負載能力。輸出的交流信號提供給ADC轉(zhuǎn)換模塊130，其對采集到的交流信號進行數(shù)字化處理，使交流信號成為處理器模塊140可處理的數(shù)據(jù)。處理器模塊140對獲得的數(shù)字信號進行記錄、上報及告警。在本發(fā)明的一個實施例中，該處理器模塊140是DSP TMS320F28033PNT。
[0074]圖15是本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的第四實施例的電路原理圖。如圖15所示，本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置包括電阻Rl、電阻R2和R2ac、隔直電容、運算放大器模塊Ul 1、ADC轉(zhuǎn)換模塊130、處理模塊140。其中電阻Rl的電阻值約等于電阻R2和R2ac的電阻值之和。圖15與圖12-14所示的實施例的區(qū)別在于，圖15所示的檢測裝置適用于僅包括合閘母線正負HM+/HM-的直流電源系統(tǒng)。如圖15所示，電阻Rl的第一端連連接所述合閘母線正HM+。電阻Rl的第二端連接大地和電阻R2的第一端。電阻R2的第二端經(jīng)電阻R2ac連接所述合閘母線負HM-。
[0075]圖16是本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置的第五實施例的電路原理圖。如圖16所示，本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置包括電阻Rl、電阻R2和R2ac、隔直電容、運算放大器模塊Ul 1、ADC轉(zhuǎn)換模塊130、處理模塊140。其中電阻Rl的電阻值約等于電阻R2和R2ac的電阻值之和。圖16與圖12-14所示的實施例的區(qū)別在于，圖16所示的檢測裝置適用于僅包括控制母線正負KM+/KM-的直流電源系統(tǒng)。如圖16所示，電阻Rl的第一端連連接所述控制母線正KM+。電阻Rl的第二端連接大地和電阻R2的第一端。電阻R2的第二端經(jīng)電阻R2ac連接所述控制母線負KM-。
[0076]本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，除了圖12-16示出的實施例以外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將圖7中示出的分壓采樣模塊、圖11中示出的交流提取放大模塊120組合，或是將其與圖12-14中示出的實施例進行組合、修改從而獲得其他的實施例。而這些實施例的工作原理和過程可以參照圖Sa-1Ob進行的描述。
[0077]此外，實施本發(fā)明的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，可以全面覆蓋HM+、HM-, KM+、KM-對大地的交流竄入，并且其分壓采樣模塊僅包括絕緣檢測裝置中采用的三個平衡橋電阻，其電路結(jié)構(gòu)簡單，可以在單一橋臂采樣所有交流信號，同時降低了對器件參數(shù)的要求。
[0078]雖然本發(fā)明是通過具體實施例進行說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當明白，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明進行各種變換及等同替代。因此，本發(fā)明不局限于所公開的具體實施例，而應(yīng)當包括落入本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，其特征在于，包括: 分壓采樣模塊，所述分壓采樣模塊的第一端連接合閘母線正或控制母線正，所述分壓采樣模塊的第二端連接合閘母線負和/或控制母線負，所述分壓采樣模塊的第三端接大地，所述分壓采樣模塊的采樣輸出端輸出包含交流成分的采樣信號，其中所述分壓采樣模塊包括第一平衡橋電阻和第二平衡橋電阻，所述第一平衡橋電阻和第二平衡橋電阻的連接點為所述分壓采樣模塊的第三端；所述第一平衡橋電阻為第一平衡電阻，所述第二平衡橋電阻由第二平衡電阻和第三平衡電阻組成； 交流提取放大模塊，用于提取所述采樣信號中的交流成分以生成交流采樣信號并放大所述交流采樣信號； ADC轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述放大的交流采樣信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，所述分壓采樣模塊的輸出為所述第三平衡電阻的兩端的電壓輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，其特征在于，所述第一平衡電阻的第一端連接所述控制母線正和硅鏈的陰極，所述硅鏈的陽極連接所述合閘母線正；所述第一平衡電阻的第二端連接大地和第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述合閘母線負和所述控制母線負。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，其特征在于，所述第一平衡電阻的第一端連接所述合閘母線負和所述控制母線負，所述第一平衡電阻的第二端連連接大地和所述第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述合閘母線正和硅鏈的陽極，所述硅鏈的陰極連接所述控制母線正。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，其特征在于，所述第一平衡電阻的第一端連接所述合閘母線負和所述控制母線負，所述第一平衡電阻的第二端連接大地和所述第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述控制母線正和硅鏈的陰極，所述硅鏈的陽極連接所述合閘母線正。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，其特征在于，所述第一平衡電阻的第一端連接所述合閘母線正和硅鏈的陽極，所述硅鏈的陰極連接所述控制母線正；所述第一平衡電阻的第二端連接大地和第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述合閘母線負和所述控制母線負。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，其特征在于，所述第一平衡電阻的第一端連連接所述合閘母線正，所述第一平衡電阻的第二端連接大地和第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述合閘母線負。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，其特征在于，所述第一平衡電阻的第一端連連接所述控制母線正，所述第一平衡電阻的第二端連接大地和第二平衡電阻的第一端；所述第二平衡電阻的第二端經(jīng)所述第三平衡電阻連接所述控制母線負。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項權(quán)利要求所述的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，其特征在于，所述交流提取放大模塊包括隔直電容、參考電阻和運算放大器，所述隔直電容的第一端連接所述分壓采樣模塊的所述采樣輸出端、所述隔直電容的第二端連接所述運算放大器的正相輸入端，所述運算放大器的反相輸入端連接所述運算放大器的輸出端，所述參考電阻的第一端連接所述運算放大器的正相輸入端，所述參考電阻的第二端連接采樣信號地。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，其特征在于，所述交流提取放大模塊還包括濾波電容和濾波電阻，所述濾波電容的第一端連接所述交流提取放大模塊的輸出端、所述濾波電容的第二端連接采樣信號地；所述濾波電阻連接所述運算放大器的輸出端和所述交流提取放大模塊的輸出端之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置，其特征在于，所述直流電源系統(tǒng)中直流母線竄入交流的檢測裝置還包括用于接收、上報所述數(shù)字信號并告警的處理模塊。
【文檔編號】G01R31/02GK104330681SQ201310309180
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】付加友, 李晨光, 張武強 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司