一种支持录波功能的直流电源系统绝缘监测装置的制作方法

本技术涉及直流电源系统，具体涉及一种直流电源系统绝缘监测装置。

背景技术：

1、直流系统在变电站中为控制、信号、保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源，并且还为操作提供可靠的操作电源。直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。

2、随着现代电网自动化程度的不断提高，电力系统容量不断增大，网络越来越复杂密集，使得电网电力系统绝缘故障的发生率较高，一旦出现故障，查找故障点十分困难。因此在电网电力系统运行中加强系统的绝缘监测，及时发现绝缘的变化，迅速排除故障是保证其可靠安全运行的关键任务。

3、目前在运直流系统绝缘监测设备存在以下问题：

4、1、绝缘设备检测速度慢，当系统出现瞬时暂态故障时设备可能出现误报、漏报现象；

5、2、不具备直流录波功能，无法反映直流系统暂态故障，并且无法提供系统故障过程的原始信息，使得在直流系统发生故障时，无法查询故障过程的相关电压数据，为查找暂态故障点提供原始依据。

6、例如中国专利文献cn213023422u中所公开的一种直流配电系统的绝缘检测装置，包括正、负母线和负载，还包括主控模块及分别与主控模块连接的支路电流采样模块、显示模块、隔离模块、通信模块、电源模块。其中，负载连接在正、负母线上，以形成直流回路；支路电流采样模块连接在直流回路的正、负母线上，用于采集直流回路的电流信息；主控模块用于获取电流信息，并输出绝缘故障的位置信息；显示模块用于显示电流信息和位置信息；隔离模块用于消除干扰信号；通信模块用于与外部设备进行通信；电源模块用于为主控模块提供电能。该系统虽然通过安装在各支路中的支路电流采样模块检测到各支路的漏电流的变化值，实现直流系统绝缘故障的定位，但是不涉及录波功能。

技术实现思路

1、为此，本技术提供一种支持录波功能的直流电源系统绝缘监测装置，以解决目前在运直流系统绝缘监测设备不具备直流录波功能，从而无法反映直流系统暂态故障及为查找暂态故障点提供原始依据的问题。

2、为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、一种支持录波功能的直流电源系统绝缘监测装置，包括：

4、信号采集模块，其多路数据输入端与多个电流互感器的多路数据输出端电性连接，所述多个电流互感器分别固定安装在直流电源系统的各条分支母线上；

5、监测主机，包括主mcu处理模块、电桥电路模块、变桥电路模块、采样模块、显示模块和通信接口模块；所述电桥电路模块的控制信号输入端与所述主mcu处理模块的第一控制信号输出端电性连接；所述变桥电路模块的控制信号输入端与所述主mcu处理模块的第二控制信号输出端电性连接；所述显示模块和通信接口模块均与所述主mcu处理模块双向通信连接，所述通信接口模块用于与所述信号采集模块和上位机分别建立双向通信连接；所述采样模块包括采样mcu、采样电路和模数转换芯片，所述采样电路的数据输出端与所述模数转换芯片的数据输入端电性连接，所述模数转换芯片的数据输出端与所述采样mcu的数据输入端电性连接，所述采样mcu与所述主mcu处理模块双向通信连接；

6、其中，所述采样电路用于对直流电源系统的母线电压数据进行采样，所述模数转换芯片能够进行多通道同步采样，所述采样mcu用于对经过模数转换后的所述电压数据进行处理并存储。

7、可选地，所述监测主机还包括报警输出模块，所述报警输出模块的控制信号输入端与所述主mcu处理模块的第三控制信号输出端电性连接。

8、可选地，所述模数转换芯片的采样率为8000sps。

9、可选地，所述采样mcu的型号为n32g430k8u6，所述模数转换芯片的型号为ads131m04。

10、可选地，所述采样mcu用于对预设时间序列内的电压数据进行暂态存储。

11、进一步可选地，所述预设时间序列为当前时刻的前五秒至后十秒。

12、可选地，所述采样mcu通过spi接口与所述主mcu处理模块双向通信连接；所述显示模块通过rs485接口与所述主mcu处理模块双向通信连接。

13、可选地，所述信号采集模块包括：

14、信号选择通道，其多路数据输入端与多个电流互感器的多路数据输出端电性连接；

15、模块mcu，其数据输入端与所述信号选择通道的数据输出端电性连接；

16、第一can接口，与所述模块mcu双向通信连接。

17、进一步可选地，所述通信接口模块包括：

18、第二can接口，与所述主mcu处理模块双向通信连接，用于与所述第一can接口建立双向通信连接；

19、rs485/232接口，与所述主mcu处理模块双向通信连接，用于与上位机建立双向通信连接。

20、可选地，所述绝缘监测装置还包括电源模块，用于为所述信号采集模块提供所需的工作电压。

21、相比现有技术，本技术至少具有以下有益效果：

22、1、本技术实施例提供了一种直流电源系统绝缘监测装置的新的硬件架构，由信号采集模块和监测主机组成；信号采集模块的多路数据输入端与多个电流互感器的多路数据输出端电性连接；监测主机包括主mcu处理模块、电桥电路模块、变桥电路模块、采样模块、显示模块和通信接口模块，其中采样模块包括采样mcu、采样电路和模数转换芯片，采样电路用于对直流电源系统的母线电压数据进行采样，模数转换芯片能够进行多通道同步采样，采样mcu用于对经过模数转换后的电压数据进行处理并存储；本技术设计了由采样mcu、采样电路和模数转换芯片共同组成采样模块的硬件结构，从而通过采样mcu可以接收、保存adc芯片的实时采样数据，实现对直流系统电压数据的录波功能，存储的数据能够反映直流系统暂态故障，为解决直流系统暂态故障能够提供原始数据依据；本技术集绝缘监测与录波功能为一体，为直流系统故障点分析查找提供了一种切实可行的硬件支持，能够减少系统接地隐患。

23、2、本技术具有8000sps的高速故障录波及15秒暂态波形储存功能，能够实时反映母线电压变化，监测数据结合存储的电压波形及定位的故障支路，为故障点排查提供全方面原始信息，利于快速排查故障点。

24、3、本技术采用n32g430系列产品作为采样mcu，其具有高达128mhz的主频，支持浮点运算、dsp指令，内置1kb缓存，性能达到160dmips，能够满足对采样数据的高速处理要求；64kbyte片内flash、16kbyte片内sram，能够满足波形数据的存储要求；丰富的接口满足与adc、主mcu处理模块的通讯要求，能够减少主mcu处理模块31的运算工作量，提高它的实时性。

25、4、本技术采用ads131m04芯片作为模数转换芯片，多通道同时以8000sps的采样率进行高速采样，为录波功能的实现提供了硬件支持；该芯片灵活的模拟电源供电可最大限度提高有效分辨率，提供异步和同步主从接口，配有多种接口检查、adc启动检查和数据完整性检查功能，可报告adc中的错误以及数据传输期间的错误；该芯片能够满足对直流系统电压实时监测及波形数据的准确采样。