[发明专利]直流系统主动式接地保护装置及其采用的保护方法

权利要求书

1.直流系统主动式接地保护装置，包括全桥PWM移相DC/DC变换器、数字控制单元、隔离单元以及接地故障检测单元；其特征在于，

所述的全桥PWM移相DC/DC变换器通过直流母线连接蓄电池组；所述的数字控制单元与全桥PWM移相DC/DC变换器的驱动端相连；所述全桥PWM移相DC/DC变换器的输出端通过隔离单元与直流系统的各个直流负载支路相连；所述的数字控制单元与接地故障检测单元相连；所述的接地故障检测单元与隔离单元相连；

所述的接地故障检测单元采样直流负载支路正、负母线的对地电压，通过数字控制单元计算正、负母线的对地电阻值，实现直流接地故障本地显示、接地故障报警上传与报警、接地故障的定位。

2.根据权利要求1所述的直流系统主动式接地保护装置，其特征在于，它还包括RS-485通讯接口和人机交互界面，二者分别与数字控制单元相连；所述的RS-485通讯接口还与外部的监控上位机相连。

3.根据权利要求1或2所述的直流系统主动式接地保护装置，其特征在于，所述的蓄电池组由108节2V 1000Ah的铅酸蓄电池串联组成，其供电给直流母线，直流母线供电给全桥PWM移相DC/DC变换器。

4.根据权利要求1或2所述的直流系统主动式接地保护装置，其特征在于，所述的全桥PWM移相DC/DC变换器包括高频隔离变压器、隔直电容、谐振电感、整流二极管、滤波电容和功率管；

所述高频隔离变压器的原边串联隔直电容、谐振电感和功率管，并联一输入滤波电容；高频隔离变压器的副边串联整流二极管、电感和负载，并联一输出滤波电容。

5.根据权利要求2所述的直流系统主动式接地保护装置，其特征在于，所述的功率管为MOS管，有四个，其两端并联寄生二极管和寄生电容。

6.根据权利要求5所述的直流系统主动式接地保护装置，其特征在于，所述的数字控制单元包括ARM处理器，所述ARM处理器的PWM1、PWM2、PWM3、PWM4信号用于控制全桥PWM 移相DC/DC变换器的四个MOS管，ARM处理器的AD采样端口AN0、AN1、AN4分别采集全桥PWM 移相DC/DC变换器的输入电压、输出电压以及输出电流。

7.根据权利要求6所述的直流系统主动式接地保护装置，其特征在于，所述ARM处理器的485A和485B端口即为RS-485通讯接口，实现与外部的监控上位机的通讯，ARM处理器通过其SPI通讯接口SDI、SCK、SDO与人机交互界面实现数据通讯，就地数据显示、故障查询与参数设置。

8.根据权利要求6所述的直流系统主动式接地保护装置，其特征在于，所述的接地故障检测单元包括正负母线对地电压差分采样电路和与其串联的负反馈放大电路，经过负反馈放大电路信号调理的直流负载支路正负母线对地电压送至ARM处理器的AD采样端口AN2和AN3。

9.根据权利要求6所述的直流系统主动式接地保护装置，其特征在于，所述直流负载支路正负母线上分别装有一隔离二极管，所述的隔离二极管即为隔离单元。

10.权利要求1-9所述直流系统主动式接地保护装置采用的保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

将直流系统主动式接地保护装置串联于蓄电池组的直流母线与各个直流负载支路之间，在各单元及各参数初始化之后，主动式接地保护装置启动；

启动完成后，数字控制单元的ARM处理器控制电路通过自身的AD单元采集输入电压、输出电压、输出电流和直流负载支路正负母线对地电压，进行相关的逻辑、数据处理和数据运算；

当正或负母线发生接地故障时，通过检测电路检测正或负母线对地电压，送到ARM处理器进行数据处理，由软件程序进行正或负母线对地电阻的计算，软件程序计算的正或负母线对地电阻值与设定的报警值进行比较；

若对地电阻值≤25kΩ，则主动式接地保护装置报绝缘下降故障，此数据通过SPI通讯送到人机交互界面进行显示，同时主动给出绝缘下降报警信号，进行就地显示；若对地电阻值≤5kΩ，则主动式接地保护装置报绝缘下降与接地故障，此数据通过SPI通讯送到人机交互界面进行显示，同时主动给出接地故障报警信号，进行就地显示；

或通过RS485通讯进行故障信息的远程上传，实现远程监控，实现接地故障的主动报警功能。