本實用新型涉及光伏發(fā)電領域，具體涉及一種匯流箱保護裝置。

背景技術：

匯流箱是一種應用在光伏發(fā)電系統(tǒng)的電氣設備，其負責將光伏組件產(chǎn)生的直流電，經(jīng)過其一次匯流后，傳送到光伏逆變器。為了保證發(fā)電的可靠性、安全性，匯流箱配有防雷、過電流和過負荷等保護。但是，與匯流箱連接的光伏電纜出現(xiàn)故障率最高的是單極接地故障(正極接地或負極接地)，此類故障引發(fā)非故障極的電壓升高，匯流箱內部的器件在高壓的情況下被擊穿，從而引發(fā)火災。由于傳統(tǒng)匯流箱的電流檢測精度僅為3％～5％，無法精確檢測到組串支路，而且電流的大小受周圍光照和環(huán)境溫度影響比較大。因此這是匯流箱設計中的一類缺陷。

本發(fā)明人曾就此問題申請過專利文件，申請?zhí)枮椤癈N201521132948.9”、專利號為“CN205509468U”，名為匯流箱保護裝置的實用新型。該實用新型提出了采集單元、邏輯單元及執(zhí)行單元的結構，邏輯單元與采集單元電連接從而接收從采集單元傳來的電壓信號，然后將該電信號與比較電壓進行比較，當該電壓信號與比較電壓的差的絕對值大于或等于設定值時邏輯單元向執(zhí)行單元發(fā)送指令；以及執(zhí)行單元與邏輯單元電連接并根據(jù)從邏輯單元傳來的指令控制斷路器分閘。該發(fā)明解決了短路檢測保護問題。但是，原有專利提及的匯流箱是通過繼電器控制接觸器通斷來實現(xiàn)直流斷路器合分閘功能。它的機械動作頻繁，故障率高，使用壽命短。在光伏應用過程中，匯流箱通常采用16進1和 10進1兩種形式。由于每匯流箱分別串接16或10支路的光伏組件，因此，匯流箱保護有多支路同時檢測的要求。傳統(tǒng)匯流箱的光伏支路采用熔絲相當于增加了直流節(jié)點，由于晝夜溫差的影響，加速熔絲的熱疲勞效應，當熔絲節(jié)點接觸不良時，其熔斷時間變長。在這種“將斷未斷”的情況下，會破壞線纜和熔絲盒的絕緣，最終引發(fā)著火事故。匯流箱內部螺栓松動，與其情況類似。

當直流電纜發(fā)生接地故障時，正常電纜上流經(jīng)的電流會經(jīng)過光伏逆變器直流柜上母線出匯流后“反灌”到故障電纜。故障電纜上連接光伏逆變器的斷路器由于電流過大而跳閘。但是，匯流箱中斷路器的電流并沒有增大，此時，匯流箱設備出現(xiàn)接地極電壓低，非接地極電壓抬高。這是光伏發(fā)電系統(tǒng)本身存在的一種隱患，應予以考慮可以采取措施加以控制。鑒于上述的缺陷，本發(fā)明人積極研究創(chuàng)新，提出一種適應于光伏發(fā)電系統(tǒng)的匯流箱保護裝置，能夠有效地防止故障進一步擴大。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種能夠多線、多點保護的匯流箱保護裝置，有效排查、檢測、控制匯流箱可能出現(xiàn)的各種電路問題。

為了達到上述目的，提供一種匯流箱保護裝置，所述匯流箱包括光伏電纜、直流電纜和斷路器，所述匯流箱保護裝置包括采集單元、邏輯單元以及執(zhí)行單元；和

所述采集單元采集直流電纜的電壓信號及至少一條光伏電纜支路上的電壓信號；和

所述的邏輯單元包括至少兩個并聯(lián)的比較模塊，比較模塊與所述采集單元電連接，其中一個比較模塊接收所述直流電纜上的電壓信號，其他比較模塊接收所述光伏電纜支路的電壓信號，比較模塊均包括乘法比較器組件，乘法比較器組件接入電壓信號以及比較電壓，各乘法比較器組件的輸出端接入到加法比較器組件的輸入端，加法比較器組件的輸出端接入執(zhí)行單元，任一比較模塊的電壓信號與比較電壓差的絕對值大于或等于設定值時向所述執(zhí)行單元發(fā)送斷路器跳閘指令；和

所述執(zhí)行單元與所述邏輯單元電連接并根據(jù)所述邏輯單元傳來的指令控制所述斷路器分閘。

所述的乘法比較器組件由兩個并聯(lián)的乘法器及比較器組成，所述的一個乘法器接入電壓信號，另一個乘法器接入比較電壓，兩個乘法器的輸出端與比較器的輸入端連接。

加法比較器包括加法器和過零比較器組成。

本實用新型中對針對邏輯單元進行改進，主要對比較模塊進行并聯(lián)，即模塊的輸入端分別接入采集的電壓，但輸出端合流。采集單元采集多個電壓值，這個電壓值包括直流電纜上的電壓信號和光伏電纜上的電壓信號，其中一個比較模塊接入直流電纜上的電壓信號，其余比較模塊接入光伏電纜上的電壓信號進行邏輯判斷，當任一比較模塊的電壓信號與比較電壓的差的絕對值大于或等于設定值時，說明電纜發(fā)生短路故障，向執(zhí)行單元發(fā)送指令從而控制斷路器。

可認為，至少有一個用于直流電纜監(jiān)控的比較模塊和一個用于光伏電纜監(jiān)控的比較模塊，在本實用新型中，實際上可以是多個用于光伏電纜監(jiān)控的比較模塊，其連接形式仍然是并聯(lián)，這樣是可實現(xiàn)多路線的監(jiān)控。

優(yōu)選的，還包括導引線；所述采集單元還采集光伏逆變器側的電壓信號；和所述的邏輯單元還包括直流電纜故障識別模塊，直流電纜識別模塊與比較模塊并聯(lián)，所述直流電纜故障識別模塊接收光伏逆變器側的電壓信號、直流電纜上電壓信號和比較電壓，光伏逆變器側的電壓信號與直流電纜上電壓信號的差的絕對值大于比較電壓的閾值時，輸出匯流箱跳閘信號，匯流箱跳閘信號通過導引線傳送至光伏逆變器，控制光伏逆變器側的直流斷路器跳閘。

由于直流電纜上電壓差值絕對值大于或等于設定值的情況存在兩種可能，即直流電纜故障和光伏逆變器直流側故障，為了識別故障，本實用新型增設了直流電纜故障識別模塊，取光伏逆變器側的電壓信號、直流電纜上的信號做差與比較電壓進行比較，從而判斷是否是直流電纜故障。當屬于直流電纜故障時，輸出匯流箱跳閘信號，匯流箱跳閘信號通過導引線傳送至光伏逆變器，控制光伏逆變器側的直流斷路器跳閘。

優(yōu)選的，所述邏輯單元還包括三極管T₃，接收直流電纜電壓信號的比較模塊中的乘法比較器的輸出端接入所述三極管T₃的集電極，所述直流電纜故障識別模塊的輸出端接入所述三極管T₃的基極，所述三極管T₃的發(fā)射極與導引線相連,且三級管T₃發(fā)射極接入加法比較器內，當光伏逆變器的電壓信號與直流電纜上電壓信號的差大于比較器電壓的閾值，且接收直流電纜的比較模塊的電壓信號與比較電壓差的絕對值大于或等于設定值時向執(zhí)行單元發(fā)送指令。

進一步地，所述邏輯單元還包括三極管T₂，并聯(lián)的比較模塊輸出的信號所述三極管T₂的集電極，三極管T₃的發(fā)射極接入三極管T₂的基極，所述三極管T₂的發(fā)射極連接導引線。

優(yōu)選的，所述的導引線為RS485導引線。

優(yōu)選的，所述的直流電纜故障識別模塊包括運算放大器和比較器，所述運算放大器接入光伏逆變器側的電壓信號和直流電纜上的電壓信號，比較器的輸入端分別接入運算放大器的輸出端和比較電壓。

進一步地，所述的直流電纜故障識別模塊包括并聯(lián)的正極直流電纜識別模塊和負極直流電纜識別模塊，所述的正極直流電纜識別模塊接入光伏逆變器側和直流電纜上的正電壓，正極直流電纜識別模塊中的比較器輸出端接入二極管；和所述的負極直流電纜識別模塊接入光伏逆變器側和直流電纜上的負電壓，負極直流電纜識別模塊的比較器輸出端接入二極管，任一識別模塊中的光伏逆變器側的電壓信號與直流電纜上電壓信號的差大于比較電壓的閾值時，輸出匯流箱跳閘信號。

優(yōu)選的，所述邏輯單元還包括熔絲識別模塊，熔絲識別模塊與比較模塊并聯(lián)，所述熔絲識別模塊接收直流電纜的電壓信號、光伏電纜的電壓信號和比較電壓，當直流電纜的電壓信號與光伏電纜的電壓信號的差大于比較電壓，向所述執(zhí)行單元發(fā)送指令。

熔絲識別模塊又可作為螺栓松動識別模塊。

優(yōu)選的，所述的熔絲識別模塊包括運算放大器、比較器和二極管，所述運算放大器分別接入光伏逆變器的電壓信號和直流電纜的電壓信號，所述比較器分別接入運算放大器的輸出端和比較電壓。

進一步地，所述的熔絲識別模塊包括并聯(lián)的正極熔絲識別模塊和負極熔絲識別模塊，所述的正極熔絲識別模塊接入光伏電纜和直流電纜的正電壓，所述的負極熔絲識別模塊接入光伏電纜和直流電纜的負電壓，任一識別模塊的直流的電纜電壓信號與光伏電纜的差大于比較電壓，向所述執(zhí)行單元發(fā)送指令。

優(yōu)選的，所述采集單元采集直流電纜的電壓信號及至少兩條光伏電纜支路上的電壓信號；和

所述的邏輯單元包括至少三個并聯(lián)的比較模塊，其中一個比較模塊接收所述直流電纜上的電壓信號，另有至少兩個比較模塊接收所述光伏電纜支路的電壓信號，接收光纜支路電壓信號的每個比較模塊接收分別不同的光伏電纜支路上的電壓信號。

進一步地，所述邏輯單元還包括熔絲識別模塊，所述熔絲識別模塊接收直流電纜的電壓信號、比較電壓和采集單元采集的至少兩個光伏電纜的電壓信號，多個光伏電纜的電壓信號串聯(lián)二極管后接入運算放大器和比較器，當直流電纜的電壓信號與光伏電纜的電壓信號的差大于比較電壓，向所述執(zhí)行單元發(fā)送指令。

進一步地，所述的邏輯單元還包括保護模塊，并聯(lián)的比較模塊的輸出信號接入保護模塊連接，保護模塊輸出信號至執(zhí)行單元。

優(yōu)選的，所述的執(zhí)行單元包括門極可開斷晶閘管。

優(yōu)選的，所述的采集單元包括依次連接的分壓電路、濾波器、電壓跟隨器、光電耦合器和穩(wěn)壓管。

本實用新型公開了一種最有選的方案，一種匯流箱保護裝置，所述匯流箱包括光伏電纜、直流電纜和斷路器，所述匯流箱保護裝置包括采集單元、邏輯單元以及執(zhí)行單元；和

所述采集單元采集直流電纜的電壓信號及至少一條光伏電纜支路上的電壓信號、光伏逆電器側電壓信號；和

所述的邏輯單元包括至少兩個比較模塊、直流電纜故障識別模塊，熔絲識別模塊，其中一個比較模塊接收所述直流電纜上的電壓信號，其他比較模塊接收所述光伏電纜支路的電壓信號，所述直流電纜故障識別模塊接收直流電纜上的電壓信號以及光伏逆變器側的電壓信號，所述熔絲識別模塊接收直流電纜上的電壓信號以及光伏電纜上的電壓信號，直流電纜故障識別模塊中直流光伏逆變器側的電壓信號與直流電纜上的電壓信號的差大于比較器電壓的閾值，且接收直流電纜的比較模塊中，電壓信號與比較電壓的差的絕對值大于或等于設定值時，輸出高電平信號，其余比較器中電壓信號與比較電壓的差的絕對值大于或等于設定值，輸出高電平信號，熔絲識別模塊中直流電纜的電壓信號大于光伏電纜電壓信號時，輸出高電平信號；三者之一為高電平信號時將傳送至執(zhí)行單元發(fā)送指令，所述的絕對值運算采用乘法比較器組件；和

所述執(zhí)行單元與所述邏輯單元電連接并根據(jù)所述邏輯單元傳來的指令控制所述斷路器分閘。

一種匯流箱保護方法，包括如下步驟：

用采集單元采集直流電纜電壓信號U_z、至少一條光伏電纜電壓信號U_i、光伏逆變側電壓信號U_m；

邏輯單元接收采集單元采集的對電壓信號U_z、U_i、U_m以及比較電壓U_ε1、 U_ε2、U_ε3進行邏輯運算：

當滿足((|U_Z+-U_Z-|>U_ε1)and(U_m-U_z>U_ε3))or(|U_i+-U_i-|>U_ε1)or (U_i-U_z＞U_ε2)時向執(zhí)行單元發(fā)送執(zhí)行信號；

執(zhí)行單元根據(jù)所述邏輯單元傳來的指令控制所述斷路器分閘。

其中，|U_Z+-U_Z-|>U_ε1的運算和|U_i+-U_i-|>U_ε1的運算采用乘法比較器組件執(zhí)行，or運算通過加法比較器執(zhí)行，and運算通過三極管執(zhí)行。

本實用新型對邏輯單元內部進行了改進和補充，對比較模塊進行了并聯(lián)處理，比較模塊分別接收光伏電纜和直流電纜的電壓信號，通過乘法比較器組件進行邏輯運算，當符合差值大于等于比較電壓絕對值時輸出信號，輸出的信號輸入到加法比較器內，達到了任一一路上有信號輸出，則發(fā)送至執(zhí)行單元，借由執(zhí)行單元控制斷路器的合閘、分閘。

本實用新型中的邏輯單元還設有熔絲識別模塊和直流電纜故障識別模塊，均采用采集電壓值進行邏輯運算的方式，在邏輯單元內部形成了多類別的識別監(jiān)控邏輯運算單元，可對故障進行及時處理及分析，具有較好的效率。

本實用新型的有益效果為：夠識別出多組串光伏電纜故障、直流電纜故障、熔絲或螺栓松動故障。避免了傳統(tǒng)匯流箱保護中因方法缺陷而產(chǎn)生的誤差，同時保護裝置不受周圍光照和環(huán)境溫度的影響。因此，在實際運行維護中更能夠以安全為主，在故障時保護裝置動作靈敏，為系統(tǒng)安全穩(wěn)定性提供了有力的保障。而且，這也減少了人為排查故障的可能，降低了實際運維人員的工作量。

應理解，在本實用新型范圍內中，本實用新型的上述各技術特征和在下文 (如實施方式)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構成新的或優(yōu)選的技術方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附圖說明

圖1是本實用新型匯流箱低電壓保護系統(tǒng)結構示意圖；

圖2是本實用新型中采集單元的原理圖；

圖3是本實用新型中邏輯單元的原理圖；

圖4是本實用新型直流電纜故障示意圖；

圖5是本實用新型中熔絲故障的原理圖。

具體實施方式

以下將結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本實用新型的目的、特點和優(yōu)點。應理解的是，附圖所示的實施例并不是對本實用新型范圍的限制，而只是為了說明本實用新型技術方案的實質精神。

術語說明

匯流箱：匯流箱主要作用就是把光伏陣列的輸入進行一級匯流，用來減少光伏陣列接入到逆變器的連線，同時提供防雷功能，檢測光伏板的運行狀態(tài)、直流量狀態(tài)采集及斷路器狀態(tài)等。

光伏逆變器：光伏逆變器是通過電力電子器件(MOSFET、IGBT等)連接電阻電容，以脈沖寬度調制的方式控制器件的通斷，把匯流箱傳輸來的直流電轉變成交流電，同時完成光伏組件的最大功率點跟蹤(MPPT)，保證智能控制及反孤島效應等。

斷路器：所設計的分合裝置，能夠關合、通斷和承載正常狀態(tài)的電流；并且能在非正常運行狀態(tài)下，也能夠進行關合、分斷以及一定時間內的導通與通斷。

門極可關斷晶閘管(GTO)：門極可關斷晶閘管是晶閘管的一種派生器件，可以通過在門極施加脈沖電流控制其通斷；由于該器件的電壓，電流容量較大，與普通晶閘管接近，因此可以在大功率場合有較多應用。

一種匯流箱保護裝置，如圖1所示，所述匯流箱包括光伏電纜41、42，直流電纜43、44，斷路器60，采集單元10、邏輯單元20以及執(zhí)行單元30。

采集單元10用于采集直流電纜和光伏電纜支路上的電壓信號，其原理如圖2所示，采集單元10串聯(lián)分壓電路11、濾波電路12、電壓跟隨器13、光電耦合器14和穩(wěn)壓管15。U_dc為待檢測直流電壓，霍爾電壓傳感器采集到的電壓信號經(jīng)過分壓電路11使其電壓限制在合適的范圍；RC濾波器12濾除采集信號中的噪聲；電壓跟隨器13可以確保輸出信號不受輸入電路的電阻的干擾，起到防止電壓沖擊的作用；光電耦合器14有效地實現(xiàn)阻斷電路之間的電聯(lián)系，而且不切斷他們之間的信號傳遞，隔離性能好，不受電磁波干擾，工作穩(wěn)定可靠；穩(wěn)壓管15將輸出電壓U_pot限制在一定范圍，起到保護電路的作用。

邏輯單元20如圖3所示，包括多個比較模塊21、直流電纜故障識別模塊 22、熔絲識別模塊23和保護模塊24。各比較模塊21、直流電纜故障識別模塊 22和熔絲識別模塊23并聯(lián)，盡管輸入端接收的信號不同，單輸出端合流接入執(zhí)行單元。各比較模塊21由運算放大電路、乘法比較器組件組成。各個比較模塊21的區(qū)別在于接入的電壓值不同，其中一個比較模塊21接入直流電纜的電壓U_z+和U_z-，其余的比較模塊的分別接入U₁₊、U_1-，U₂₊、U_2-……U_n+、U_n-。其中，運算放大電路由兩個運算放大器串聯(lián)，其中一運算放大器輸入信號是電纜正極和接地，以接入光伏電纜的比較器為例，電纜正極為U₁₊，該運算放大器的輸出信號輸入至另一運算放大器中，另一運算放大器的另一連接端與電纜負極U_1-連接。運算放大器工作在線性區(qū)，運算放大器輸出的電壓U_a。乘法比較器組件由兩個模擬乘法器并聯(lián)入比較器組成，模擬乘法器有兩個輸入端子和一個輸出端子。輸入信號時同一個模擬物理量，輸出電表達式為：

U_c＝kU_ε1²

U_d＝kU_b²＝k(U_1--U₁₊)²

其中k表示標尺因子，其值多為0.1V^-1。乘法器組中的比較器工作在非線性區(qū)間，輸出信號只有高電平和低電平。當信號U_d大于U_c時，比較器 A₃的輸出電壓U_e＝U_OH，輸出電壓U_h＝U_OH；當信號U_d小于U_c，比較器輸出電壓U₀₁＝-U_OH，輸出電壓U_h＝0。

加法比較器25由加法器和過零比較器組成，加法器是由運算放大器實現(xiàn)的加減運算電路，當n個輸入端的電壓分別為U_h1、U_h2、U_hn時，輸出端電壓U_d為：

電壓U_g通過過零比較器與0值比較，當U_g大于0，電壓U_f為高電平信號；當U_g小于0時，電壓U_f為低電平信號。所以，它表示當光伏電纜n 條支路中，任意一支路出現(xiàn)接地故障時，U_f為高電平信號。

本實用新型的乘法比較器組件對電壓信號與比較電壓的差做出絕對值判斷，當絕對值大于或等于設定值時輸出匯流箱短路器切斷信號。比較電壓等于 380V-400V，以及設定值等于190V-320V。對于接收直流電纜電壓U_z+和U_z-的比較模塊21，其結構也是相同的，多個比較模塊21之間的并聯(lián)關系主要通過乘法比較器組的輸出端合流入加法比較器25。

邏輯單元20還包括直流電纜故障識別模塊22，其包含正極直流電纜識別模塊和負極直流電纜識別模塊，正極直流電纜識別模塊和負極直流電纜識別模塊的區(qū)別在于，所述的正極直流電纜識別模塊接入光伏逆變器側和直流電纜上的正電壓，和所述的負極直流電纜識別模塊接入光伏逆變器側和直流電纜上的負電壓。兩個直流電纜識別模塊均包括運算放大器、比較器和二極管，運算放大器接入直流電纜的電壓信號和光伏逆變器側的電壓信號，以正極直流電纜識別模塊為例，運算放大器接入U_m+和U_z+，運算放大器輸出信號接入比較器中，比較器另一入口端接入比較的閾值U_ε3，比較器的輸出端接入二極管，任一識別模塊中的光伏逆變器側的電壓信號與直流電纜上電壓信號的差大于比較電壓的閾值時，輸出匯流箱跳閘信號。

直流電纜故障識別模塊22的邏輯示意圖如圖4所示，當采集單元采集的直流電纜電壓U_Z+、U_Z-通過比較器比較兩者的大小，滿足不等式|U_Z+-U_Z-|>U_ε1時，可以判定為直流電纜故障，如故障點f₁，或光伏逆變器直流側故障，如故障點f₂。l₁為故障點f₁到匯流l₁箱的距離，l₂為故障點f₁到光伏逆變器的距離， l為匯流箱與光伏逆變器之間直流電纜的總長。本實用新型通過比較器比較匯流箱側的直流電纜電壓和光伏逆變器側的直流電纜電壓來識別出直流電纜故障和光伏逆變器直流側故障。

當光伏逆變器直流側故障下，直流電纜上流經(jīng)的電流為I。由于光伏組件光電轉換的特殊性，該電流值的大小與正常運行狀態(tài)下的值相差不大。匯流箱側和光伏逆變器側電纜電壓分別為U_m、U_z的函數(shù)關系滿足表達式(1)：

U_m-U_z＝lIR (1)

式中R為單元長度直流電纜的電阻。

由于電纜長度l不大，因此表達式U_m-U_z很小，會小于閥值電壓U_ε3。

|U_m-U_z|<U_ε3 (2)

當直流電纜發(fā)生接地故障時，正常的直流電纜上所有流經(jīng)的電流會經(jīng)過直流柜上母線出匯流后“反灌”到故障電纜。

匯流箱側和光伏逆變器側電纜電壓分別為U_m、U_n的函數(shù)關系滿足表達式 (2)

U_m-U_z＝l₁I₁R-l₂I₂R (3)

此時，反灌電流值I₂的大小為方陣中其它所并聯(lián)匯流箱的流經(jīng)電流的總和。

|U_m-U_z|>U_ε3 (4)

依據(jù)式(2)和式(4)來識別出直流電纜故障和光伏逆變器直流側故障。當直流電纜故障時，匯流箱斷路器跳閘，并通過RS485通訊線傳遞給匯流箱跳閘信號。本實用新型的重點在于研究一種光伏匯流箱的保護系統(tǒng)，光伏逆變器直流側故障不屬于本實用新型研究的內容，不在此說明。

直流電纜識別模塊22通過三極管T₃與直流電纜的比較模塊連接，接收直流電纜電壓信號的比較模塊中的乘法比較器組件的輸出端接入所述三極管T₃的集電極，所述直流電纜故障識別模塊的輸出端接入所述三極管T₃的基極，T₃發(fā)射極連接入加法比較器25中。

施工及設備質量也是影響光伏電站發(fā)電的重要因素。熔絲和螺栓的使用增加了直流節(jié)點，為電站的運維安全埋下隱患。熔絲盒和螺栓對電纜施工質量要求高，經(jīng)常出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象，引起匯流箱拉弧或燒毀現(xiàn)象。由于接觸不良時，相當于在節(jié)點處串接了一電阻，如圖4示。因此在邏輯單元內設置熔絲識別模塊，熔絲識別模塊與螺栓松動識別模塊是相同含義。熔絲識別模塊23包括并聯(lián)的正極熔絲識別模塊和負極熔絲識別模塊，正極熔絲識別模塊與負極熔絲識別模塊的區(qū)別在于，正極熔絲識別模塊接入光伏電纜和直流電纜的正電壓，負極熔絲識別模塊接入光伏電纜和直流電纜的負電壓，所述的熔絲識別模塊包括運算放大器、比較器和二極管，以正極熔絲識別模塊為例，U₁₊、 U₂₊……U_n串聯(lián)二極管后并聯(lián)入運算放大器，運算放大器的輸出端接入比較器，比較器還接入比較電壓U_ε2，比較器的輸出端接入二極管，實現(xiàn)正極或負極識別模塊的直流的電纜電壓信號與光伏電纜的差大于比較電壓，向所述執(zhí)行單元發(fā)送指令。原理如圖5，U_k為光伏電纜的電壓，U_l為直流電纜電壓。其中，U_k與U_l的關系表達式為：

U_k-U_l＝IR (5)

通過比較器比較光伏電纜和直流電纜電壓差滿足不等式U_k-U_l>U_ε2，來識別出熔絲或螺栓的松動，從而控制直流斷路器跳閘。

所述的直流電纜識別模塊22、比較模塊21和熔絲識別模塊23的輸出端合流輸入到加法比較器25，加法比較器25輸出端連接保護電路24，保護電路 24與執(zhí)行單元連接。

其中，邏輯單元還包括三極管T₂，并聯(lián)的比較模塊輸出的信號所述三極管T₂的集電極，三極管T₃的發(fā)射極接入三極管T₂的基極，所述三極管T₂的發(fā)射極連接導引線。導引線70為RS485導引線。

執(zhí)行單元包括控制門極可開斷晶閘管。

現(xiàn)有技術中電壓保護系統(tǒng)是通過繼電器控制接觸器通斷來實現(xiàn)直流斷路器合分閘功能。本實用新型利用門極可開斷晶閘管，使直流電流從零開始平穩(wěn)上升，不僅能夠實現(xiàn)電路的無觸點控制，而且能夠防止斷路器內的彈簧線圈中的電流和電壓在控制過程中引起的過電壓。因此，本實用新型的控制系統(tǒng)動作靈敏、穩(wěn)定性強。

邏輯單元輸出信號合閘信號001、分閘信號002時，各自的門極可開斷晶閘管注入門極電流I_g，門極可開斷晶閘管處于正向偏置，陽極電流隨I_g的增大而逐漸增大，直至門極可開斷晶閘管進入導通狀態(tài)。傳統(tǒng)上使用繼電器控制接觸器通斷來實現(xiàn)直流斷路器合分閘過程中，繼電器中的線圈由于沖擊電流過大而損壞，繼電器與接觸器之間需存在電連接，故障率高。本實用新型克服了繼電器的缺點，在直流斷路器合分閘過程中，直流電流從零開始平穩(wěn)上升，不僅能夠實現(xiàn)電路的無觸點控制，而且能夠防止斷路器內的彈簧線圈中的電流和電壓在控制過程中引起的過電壓。

以上已詳細描述了本實用新型的較佳實施例，但應理解到，在閱讀了解本實用新型的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。