专利名称：交直流通用的供电线路检测方法及检测电路和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源监测测量技术领域，具体而言，本发明涉及一种通过与带串口的设备连接实现总负载及其支路负载电流、电压、功率和电能等监测的电源分配监测装置，该电源分配监测装置为交直流通用，适用于服务器、交换机、监控设备和机柜等电子电气设备。
背景技术：
每个标准机架都需要安装一个电源分配单元(PDU或TRU)，为机架内的每个设备提供电源。随着网络通信技术的不断发展，业务的不断增加，机柜内的服务器、交换机、监控设备等的电子设备的数量和功耗越来越高，电源分配单元作为机柜内设备用电的最后一道配电网络，它的稳定性和功能性就起到至关重要的作用，如果它的性能不够稳定，保护措施不够完善，将可能导致设备被毁，甚至整个系统崩溃，损失是无法估量的。因此电源分配单元的稳定性和可控性是设备和业务系统价值的有力保障之一，而为了确保电源分配单元正常工作，需要对其工作电压、电流和功率等进行监测，目前现有的监测装置主要监测整个电源分配单元的总电压，总电流和总功率等，不能具体监测到分配单元每一个支路的电参数，如果该分配单元中某一个支路设备出现某种故障(电流过大或功耗过大)，该装置不能有效的监测出，即使能检测到也只能初步的定位至整个电源分配单元下设备的异常，不能具体定位到那个支路的设备出现异常，这样就会带来安全隐患或给维护人员带来故障排除的工作量，延长了故障处理时间，而对于重要的设备，时间就是金钱，故障处理的时间越长损失就会越大。众所周知，机房内设备的供电方式既有交流电又有直流电。一般不同的供电方式会选择不同的电源分配监测单元，致使电源分配监测单元用途单一，成本较高，交流供电设备只能用交流电源分配监测单元，直流供电设备只能用直流电源分配监测单元。

发明内容
本发明目的在于针对上述技术问题，提供一种交直流通用的检测方法及基于该方法的检测电路，以及电源分配监测装置，
为了实现上述目的，本发明首先提出一种交直流通用的供电线路电流或电压检测方法，该方法包括如下步骤
一、获取被检线路上直流电压或电流信号，或交流电压或电流信号的正半周期信号，将获取的电压或电流信号转换成处理器可接受的电压信号。二、通过AD转换模块以固定频率采样步骤一中经转换的电压信号，得到一组采样值。三、计算步骤二所得到的采样值的波动幅度值，与预设的门槛值进行比较。四、将步骤二得到的采样值通过三点插值法修正为长度适于FFT算法的数组。五、将步骤四中所述的数组通过位倒序法转换为另一同样长度的数组，将该数组经FFT算法计算得到有序的一组复数。六、当步骤三的结果为幅度值小于门槛值时，计算步骤五中第一个复数进行求模运算，获得被检线路电压的测量值Uma或电流的测量值Ima，将测量值代入公式一或公式二，求得被检线路电压的实际值Ura或电流的实际值Ira ;当步骤三的结果为幅度值大于门槛值时，计算步骤五中第二个复数进行求模，获得被检线路电压的测量值Umd或电流的测量值Imd，将测量值代入公式三或公式四，求得被检线路电压的实际值Urd或电流的实际值Ird
权利要求
1.一种交直流通用的供电线路电流或电压检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 一、获取被检线路上直流电压或电流信号，或交流电压或电流信号的正半周期信号，将获取的电压或电流信号转换成处理器可接受的电压信号； 二、通过AD转换模块以固定频率采样步骤一中经转换的电压信号，得到一组采样值； 三、计算步骤二所得到的采样值的波动幅度值，与预设的门槛值进行比较； 四、将步骤二得到的采样值通过三点插值法修正为长度适于FFT算法的数组； 五、将步骤四中所述的数组通过位倒序法转换为另一同样长度的数组，将该数组经FFT算法计算得到有序的一组复数； 六、当步骤三的结果为幅度值小于门槛值时，对步骤五中第一个复数进行求模，获得被检线路电压的测量值Uma或电流的测量值Ima，将测量值代入公式一或公式二，求得被检线路电压的实际值Ura或电流的实际值Ira;当步骤三的结果为幅度值大于门槛值时，对步骤五中第二个复数进行求模，获得被检线路电压的测量值Umd或电流的测量值Imd，将测量值代入公式三或公式四，求得被检线路电压的实际值Urd或电流的实际值Ird ；
2.根据权利要求1所述的供电线路电流或电压检测方法，其特征在于，步骤二所述采样值为250个。
3.根据权利要求1所述的供电线路电流或电压检测方法，其特征在于，步骤四所述的数组长度为128位。
4.一种交直流通用的供电线路检测电路，其特征在于，包括电压取样电路、电流取样电路和处理器，所述电压取样电路获取被检线路上直流电压信号，或交流电压信号的正半周期信号，经电阻分压、光耦隔离放大后输出至处理器AD转换模块第一输入接口，所述电流取样电路获取被检线路上直流电流信号，或交流电流信号的正半周期信号，经分流器转换为电压信号后，经光耦隔离放大后输出至处理器AD转换模块第二输入接口 ； 所述处理器AD转换模块分别采样上述两个输入接口的电压信号，分别获得对应被检线路电压的第一组采样值和及对应被检线路电流的第二组采样值； 所述处理器通过三点插值法分别将由AD转换模块采样获得的两组采样值修正为两个长度适于FFT算法的数组；并通过位倒序法进一步转换该两个数组为另两个同样长度的数组，将转换获得的两个数组分别经FFT算法计算得到对应被检线路电压的有序的第一组复数和对应被检线路电流的有序的第二组复数； 所述处理器计算AD转换模块采样获得的第一组采样值的波动幅度值，并与预设的门槛值进行比较；当比较结果为幅度值小于门槛值时，对第一组复数中第一个复数进行求模，获得被检线路电压的测量值Uma，并根据公式一计算得到被检线路电压的实际值，当比较结果为幅度值大于门槛值时，对第一组复数中第二个复数进行求模，获得被检线路电压的测量值Umd，并根据公式三计算得到被检线路电压的实际值；所述处理器计算AD转换模块采样获得的第二组采样值的波动幅度值，并与预设的门槛值进行比较；当比较结果为幅度值小于门槛值时，对第二组复数中第一个复数进行求模，获得被检线路电流的测量值Ima，并根据公式二计算得到被检线路电流的实际值，当比较结果为幅度值大于门槛值时，对第二组复数中第二个复数进行求模，获得被检线路电流的测量值Imd，并根据公式四计算得到被检线路电流的实际值；
5.根据权利要求4所述的供电线路检测电路，其特征在于，所述采样值数量为250个；所述的数组长度为128位。
6.根据权利要求4所 述的交直流通用的供电线路检测电路，其特征在于，所述电压取样电路包括电压采样电路、电压跟随电路、信号隔离放大电路，所述电压采样电路获取被检线路上直流电压信号，或交流电压信号的正半周期信号，将获取的电压信号分压后，输出给电压跟随电路的输入端，电压跟随电路将输入端的电压信号无失真的传输给信号隔离放大电路输入端，信号隔离放大电路将输入端的电压信号隔离和放大后输出给处理器的AD模块。
7.根据权利要求6所述的交直流通用的供电线路检测电路，其特征在于，所述电压采样电路包含至少两个电阻和至少一个二极管，两者之间串联连接；所述电压跟随电路主要包含一个运算放大器，其同相输入端与上述电压米样电路的输出端相连，反相输入端与运算放大器的输出端连接；所述信号隔离放大电路包含有至少两个运算放大器和至少一个线性光电耦合器，第一运算放大器的反相输入端通过电阻与上述电压跟随电路的输出端和线性光电耦合器反馈端连接，第一运算放大器的输出端通过电阻与线性光电耦合器的信号输入端连接，线性光电耦合器的输出引脚与第二运算放大器的反相输入端连接，第二运算放大器的反相输入端通过电阻与其输出端连接，所述的第二运算放大器的输出端即为本电压取样电路的输出端。
8.根据权利要求4所述的交直流通用的供电线路检测电路，其特征在于，所述电流取样电路包括电流采样电路、电压跟随电路和信号隔离放大电路，电流采样电路获取被检线路上直流电流信号，或交流电流信号的正半周期信号，经分流器转换为电压信号后，输出给电压跟随电路的输入端，电压跟随电路将输入端的电压信号无失真的传输给信号隔离放大电路输入端，信号隔离放大电路将输入端的电压信号隔离和放大后输出给处理器的AD模块。
9.根据权利要求8所述的交直流通用的供电线路检测电路，其特征在于，所述电流采样电路包含至少一个分流器和至少一个二极管，两者之间串联连接；所述电压跟随电路主要包含一个运算放大器，其同相输入端与上述电压采样电路的输出端相连，反相输入端与运算放大器的输出端相连；信号隔离放大电路包含有至少两个运算放大器和至少一个线性光电耦合器，第一运算放大器的反相输入端通过电阻与上述电压跟随电路的输出端和线性光电耦合器反馈端连接，第一运算放大器的输出端通过电阻与线性光电耦合器的信号输入端连接，线性光电耦合器的输出端与第二运算放大器的反相输入端连接，第二运算放大器的反相输入端通过电阻与其输出端连接，所述的第二运算放大器的输出端即为本电流取样电路的输出端。
10.一种交直流通用电源分配监测装置，其特征在于，该装置包括电源分配单元和监测单元，其中电源分配单元包括一个总输入线路和多个输出支路，各线路中均接有断路器，其中监测单元包括一个权利要求3所述的电压取样电路、与输出支路数量相同的多个权利要求5所述的电流取样电路、处理器、电源模块、存储模块、实时时钟模块、通信模块及人机界面，所述电压取样电路输入端接总输入线路，输出端接处理器的AD转换模块一个输入接口，各电流取样电路输入端分别串接在各输出支路中，输出端分别接处理器的AD转换模块一个输入接口； 所述电源模块与所有模块之间都有连接，为所有模块提供电源供给； 所述存储模块与处理器连接，用于存储电源分配单元的总电能、支路电能和支路电能记录的起始时间需要保存的数据； 所述人机界面包括与处理器相连的显示屏和按键，用于用户的查询和设置； 所述通信模块包括与处理器相连的串口通信模块和网络通信模块，用于实时监测电源分配单元的工作状态；网络通信模块用于接入以太网，串口通信模块包括RS485和RS232接Π ； 所述实时时钟模块包括与处理器相连的晶振时钟； 所述处理器主要是ARM处理器，用于控制每个模块，对电压取样电路和电流取样电路输入的信号进行处理，并计算获得被检线路电压值、总电流值、总功率值、总电量值以及每一个支路的电流值、功率值和电量值，并输出给显示屏或通过通信模块输出。
全文摘要
本发明属于电源监测测量技术领域，公开了一种交直流通用的供电线路检测方法及检测电路和装置，所述检测方法采样被检线路的电流或电压信号，滤除交流信号中的负半周期信号，对采样值进行FFT算法计算，通过计算采样值的波动幅值判断被检线路的信号类型，根据信号类型从FFT算法计算的结果中取出相应测量值，并根据信号类型选择不同核准公式计算对应的实际值，该方法同时适用于交直流信号检测。
文档编号G01R22/10GK103076491SQ20131000998
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者沈亚斌 申请人:浙江中碳科技有限公司