電力系統直流限流保護裝置的製作方法
2023-07-20 08:42:11 1
專利名稱：電力系統直流限流保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電力系統的組成部分，涉及一種供電網絡中的限流保護裝置。
背景技術：
現有的短路限流裝置研究主要集中於交流電網，而對直流電網的限流裝置研究還 比較少。交流系統中可以充分利用交流電流過零的特點來分斷保護裝置，而直流系統由於 發生短路時電流沒有過零的條件，分斷直流電弧要比前者困難許多。隨著直流電力系統的 蓬勃發展，如高壓直流輸電系統以及直流電力系統等，對適合應用於直流系統的短路限流 裝置研究還比較少。近幾年，我國科研院所等單位對直流供電網絡進行了分析，提出了很多的改進意 見，開展了直流高分斷能力斷路器、不斷電轉換等設備的研製。但受制於技術儲備不足、相 關技術工程化應用研究不夠，採取的改進措施僅僅針對設備級的，但在供電網絡的分級保 護方面並沒有開展相應的工作，此區域長期處於空白狀態。目前應用於直流系統的短路限流裝置有以下幾種技術途徑1)超導故障電流限 制器；2)聚合材料的故障電流限制器；3)固態限流器。但超導技術在電工領域的應用，特別 是在大功率場合的應用技術尚不成熟，成本也極其昂貴，超導體在失超後需要較長的時間 才能恢復到超導態，這難以滿足需要快速重合間的應用場合；聚合材料在每次短路電流故 障被切斷後，需要好幾分鐘的恢復時間，並且這種限流器在使用多次後會導致性能變壞，必 須更換。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種電力系統限流保護裝置，能夠實現電 力系統的分級保護。本實用新型為解決上述技術問題所採取的技術方案為一種電力系統限流保護裝 置，其特徵在於包括可雙向限流的開關動作單元，由IGBT、與其並聯的與電流方向相反的二極體和緩 衝板構成，串聯在供電網絡主迴路中與輸入電壓正極相連；電壓檢測單元，取供電網絡的輸入電壓進行採樣檢測；電流檢測單元，採用霍爾電流傳感器採樣供電網絡主迴路的電流進行檢測；控制電路，輸入電壓檢測單元和電流檢測單元的信號，並設定關斷時間，採用峰值 電流控制方式判斷主迴路是否短路，輸出控制信號控制可雙向限流的開關動作單元中的 IGBT。按上述方案，所述的控制電路包括差分電路、電壓跟隨器、比較電路、定時器、邏輯 判斷電路、隔離放大器和驅動電路，其中電流檢測單元的信號輸入定時器後輸入邏輯判斷 電路；電流檢測單元的信號經差分電路、電壓跟隨器、比較電路後輸入邏輯判斷電路；電壓 檢測單元的信號經差分電路、電壓跟隨器、比較電路後輸入邏輯判斷電路；邏輯判斷電路根據輸入的信號輸出開關信號經隔離放大器放大經驅動電路輸出控制信號。按上述方案，在供電網絡的輸入電壓兩端並聯RC濾波裝置；在所述的可雙向限流的開關動作單元後串聯堵截二極體再與輸入電壓負極並聯穩壓二極體；所述的霍爾電流傳 感器與電感相聯接。本實用新型的工作原理為電壓檢測單元和電流檢測單元檢測到的數據經控制電 路判斷供電網絡是否發生短路故障，從而驅動可雙向限流的開關動作單元，當供電網絡下 級支路中發生短路故障時，能夠限制短路電流上升的時間，延長熔斷器的可正常動作的時 間，使熔斷器通過分斷時間的不同，提高保護的選擇性；當供電網絡上級支路短路時，限流 保護裝置能限制或截斷下級支路向上級支路反饋的短路電流，減少下級支路電網中的能量 向短路的上級支路電網的流動，避免事故的擴大。本實用新型的有益效果為1、與供電網絡上下級斷路器密切配合，實現分級保護 功能；2、故障被排除後能迅速恢復；3、成本低，壽命長。
圖1為本實用新型一個實施例的安裝位置及框圖圖2為本實用新型一個實施例的原理圖圖3為本實用新型一個實施例的邏輯框圖圖4為本實用新型一個實施例的電路圖
具體實施方式
圖1為本實用新型一個實施例的安裝位置及框圖，本實施例串聯在供電網絡主回 路中，包括可雙向限流的開關動作單元、電壓檢測單元、電流檢測單元和控制電路。圖2為本實用新型一個實施例的原理圖，圖4為本實用新型一個實施例的電路圖。可雙向限流的開關動作單元，由IGBT、與其並聯的與電流方向相反的二極體和緩 衝板構成，串聯在供電網絡主迴路中與輸入電壓正極相連；電壓檢測單元，取供電網絡的 輸入電壓進行採樣檢測；電流檢測單元，採用霍爾電流傳感器採樣供電網絡主迴路的電流 進行檢測；控制電路，輸入電壓檢測單元和電流檢測單元的信號，並設定關斷時間，採用峰 值電流控制方式判斷主迴路是否短路，輸出控制信號控制可雙向限流的開關動作單元中的 IGBT ；在供電網絡的輸入電壓兩端並聯RC濾波裝置；在所述的可雙向限流的開關動作單元 後串聯堵截二極體再與輸入電壓負極並聯穩壓二極體；所述的霍爾電流傳感器與電感相聯 接。圖3為本實用新型一個實施例的邏輯框圖，控制電路包括差分電路、電壓跟隨器、 比較電路、定時器、邏輯判斷電路、隔離放大器和驅動電路，其中電流檢測迴路經差分電 路，抑制了共模幹擾，而後經運放搭接的電壓跟隨器，提高了輸入阻抗，最後信號經過比較 電路之後形成數位訊號供邏輯判斷。電壓信號也採用了同樣的方式。控制方式採用了峰值 電流控制並且用定時器固定關斷時間，經電流比較後形成開關信號。邏輯判斷電路根據輸 入的信號輸出開關信號經隔離放大器放大經驅動電路輸出控制信號。本實施例的工作過程為⑴正常供電時，T1導通，限流裝置電流流過TpDtl和電感 L到達負載。T1為IGBT，D0為堵截二極體。[0024](2)限流裝置輸出端短路時，T1工作於斬控限流狀態，並且將短路電流限制在3000A。設定關斷時間為200ms，若限流裝置輸出端短路故障在200ms內一直存在，則在超過 200ms之後，關斷T1後不再開通，並保持阻斷狀態；若限流裝置輸出端短路故障在200ms內 消除了(如短路所對應支路的熔斷器熔斷了)，那麼T1立即恢復導通狀態。(3)當限流裝置輸入端短路時，由於堵截二極體Dtl的存在，限流裝置輸出端的能量 不能向限流裝置輸入端饋送，因此可完全堵截限流裝置輸出端向限流裝置輸入端饋入短路 電流。
權利要求一種電力系統直流限流保護裝置，其特徵在於包括可雙向限流的開關動作單元，由IGBT、與其並聯的與電流方向相反的二極體和緩衝板構成，串聯在供電網絡主迴路中與輸入電壓正極相連；電壓檢測單元，取供電網絡的輸入電壓進行採樣檢測；電流檢測單元，採用霍爾電流傳感器採樣供電網絡主迴路的電流進行檢測；控制電路，輸入電壓檢測單元和電流檢測單元的信號，並設定關斷時間，採用峰值電流控制方式判斷主迴路是否短路，輸出控制信號控制可雙向限流的開關動作單元中的IGBT。
2.根據權利要求1所述的電力系統直流限流保護裝置，其特徵在於所述的控制電路 包括差分電路、電壓跟隨器、比較電路、定時器、邏輯判斷電路、隔離放大器和驅動電路，其 中電流檢測單元的信號輸入定時器後輸入邏輯判斷電路；電流檢測單元的信號經差分電 路、電壓跟隨器、比較電路後輸入邏輯判斷電路；電壓檢測單元的信號經差分電路、電壓跟 隨器、比較電路後輸入邏輯判斷電路；邏輯判斷電路根據輸入的信號輸出開關信號經隔離 放大器放大經驅動電路輸出控制信號。
3.根據權利要求1或2所述的電力系統直流限流保護裝置，其特徵在於在供電網絡 的輸入電壓兩端並聯RC濾波裝置；在所述的可雙向限流的開關動作單元後串聯堵截二極 管再與輸入電壓負極並聯穩壓二極體；所述的霍爾電流傳感器與電感相聯接。
專利摘要本實用新型提供一種電力系統限流保護裝置，其特徵在於包括可雙向限流的開關動作單元，由IGBT、與其並聯的與電流方向相反的二極體和緩衝板構成，串聯在供電網絡主迴路中與輸入電壓正極相連；電壓檢測單元，取供電網絡的輸入電壓進行採樣檢測；電流檢測單元，採用霍爾電流傳感器採樣供電網絡主迴路的電流進行檢測；控制電路，輸入電壓檢測單元和電流檢測單元的信號，並設定關斷時間，採用峰值電流控制方式判斷主迴路是否短路，輸出控制信號控制可雙向限流的開關動作單元中的IGBT。本實用新型與供電網絡上下級斷路器密切配合，實現分級保護功能。
文檔編號H02H3/093GK201576926SQ200920289359
公開日2010年9月8日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者曹晨, 程駿, 範永江, 許建, 趙淑琴 申請人:中國艦船研究設計中心