專(zhuān)利名稱：電力系統(tǒng)直流限流保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)的組成部分，涉及一種供電網(wǎng)絡(luò)中的限流保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的短路限流裝置研究主要集中于交流電網(wǎng)，而對(duì)直流電網(wǎng)的限流裝置研究還 比較少。交流系統(tǒng)中可以充分利用交流電流過(guò)零的特點(diǎn)來(lái)分?jǐn)啾Ｗo(hù)裝置，而直流系統(tǒng)由于 發(fā)生短路時(shí)電流沒(méi)有過(guò)零的條件，分?jǐn)嘀绷麟娀∫惹罢呃щy許多。隨著直流電力系統(tǒng)的 蓬勃發(fā)展，如高壓直流輸電系統(tǒng)以及直流電力系統(tǒng)等，對(duì)適合應(yīng)用于直流系統(tǒng)的短路限流 裝置研究還比較少。近幾年，我國(guó)科研院所等單位對(duì)直流供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析，提出了很多的改進(jìn)意 見(jiàn)，開(kāi)展了直流高分?jǐn)嗄芰嗦菲鳌⒉粩嚯娹D(zhuǎn)換等設(shè)備的研制。但受制于技術(shù)儲(chǔ)備不足、相 關(guān)技術(shù)工程化應(yīng)用研究不夠，采取的改進(jìn)措施僅僅針對(duì)設(shè)備級(jí)的，但在供電網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)保 護(hù)方面并沒(méi)有開(kāi)展相應(yīng)的工作，此區(qū)域長(zhǎng)期處于空白狀態(tài)。目前應(yīng)用于直流系統(tǒng)的短路限流裝置有以下幾種技術(shù)途徑1)超導(dǎo)故障電流限 制器；2)聚合材料的故障電流限制器；3)固態(tài)限流器。但超導(dǎo)技術(shù)在電工領(lǐng)域的應(yīng)用，特別 是在大功率場(chǎng)合的應(yīng)用技術(shù)尚不成熟，成本也極其昂貴，超導(dǎo)體在失超后需要較長(zhǎng)的時(shí)間 才能恢復(fù)到超導(dǎo)態(tài)，這難以滿足需要快速重合間的應(yīng)用場(chǎng)合；聚合材料在每次短路電流故 障被切斷后，需要好幾分鐘的恢復(fù)時(shí)間，并且這種限流器在使用多次后會(huì)導(dǎo)致性能變壞，必 須更換。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電力系統(tǒng)限流保護(hù)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)電 力系統(tǒng)的分級(jí)保護(hù)。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案為一種電力系統(tǒng)限流保護(hù)裝 置，其特征在于包括可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元，由IGBT、與其并聯(lián)的與電流方向相反的二極管和緩 沖板構(gòu)成，串聯(lián)在供電網(wǎng)絡(luò)主回路中與輸入電壓正極相連；電壓檢測(cè)單元，取供電網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓進(jìn)行采樣檢測(cè)；電流檢測(cè)單元，采用霍爾電流傳感器采樣供電網(wǎng)絡(luò)主回路的電流進(jìn)行檢測(cè)；控制電路，輸入電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元的信號(hào)，并設(shè)定關(guān)斷時(shí)間，采用峰值 電流控制方式判斷主回路是否短路，輸出控制信號(hào)控制可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)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(shí)器、邏輯 判斷電路、隔離放大器和驅(qū)動(dòng)電路，其中電流檢測(cè)單元的信號(hào)輸入定時(shí)器后輸入邏輯判斷 電路；電流檢測(cè)單元的信號(hào)經(jīng)差分電路、電壓跟隨器、比較電路后輸入邏輯判斷電路；電壓 檢測(cè)單元的信號(hào)經(jīng)差分電路、電壓跟隨器、比較電路后輸入邏輯判斷電路；邏輯判斷電路根據(jù)輸入的信號(hào)輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)經(jīng)隔離放大器放大經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路輸出控制信號(hào)。按上述方案，在供電網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓兩端并聯(lián)RC濾波裝置；在所述的可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元后串聯(lián)堵截二極管再與輸入電壓負(fù)極并聯(lián)穩(wěn)壓二極管；所述的霍爾電流傳 感器與電感相聯(lián)接。本實(shí)用新型的工作原理為電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元檢測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)控制電 路判斷供電網(wǎng)絡(luò)是否發(fā)生短路故障，從而驅(qū)動(dòng)可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元，當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)下 級(jí)支路中發(fā)生短路故障時(shí)，能夠限制短路電流上升的時(shí)間，延長(zhǎng)熔斷器的可正常動(dòng)作的時(shí) 間，使熔斷器通過(guò)分?jǐn)鄷r(shí)間的不同，提高保護(hù)的選擇性；當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)上級(jí)支路短路時(shí)，限流 保護(hù)裝置能限制或截?cái)嘞录?jí)支路向上級(jí)支路反饋的短路電流，減少下級(jí)支路電網(wǎng)中的能量 向短路的上級(jí)支路電網(wǎng)的流動(dòng)，避免事故的擴(kuò)大。本實(shí)用新型的有益效果為1、與供電網(wǎng)絡(luò)上下級(jí)斷路器密切配合，實(shí)現(xiàn)分級(jí)保護(hù) 功能；2、故障被排除后能迅速恢復(fù)；3、成本低，壽命長(zhǎng)。

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的安裝位置及框圖圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的原理圖圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的邏輯框圖圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的電路圖
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的安裝位置及框圖，本實(shí)施例串聯(lián)在供電網(wǎng)絡(luò)主回 路中，包括可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元、電壓檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元和控制電路。圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的原理圖，圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的電路圖?？呻p向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元，由IGBT、與其并聯(lián)的與電流方向相反的二極管和緩 沖板構(gòu)成，串聯(lián)在供電網(wǎng)絡(luò)主回路中與輸入電壓正極相連；電壓檢測(cè)單元，取供電網(wǎng)絡(luò)的 輸入電壓進(jìn)行采樣檢測(cè)；電流檢測(cè)單元，采用霍爾電流傳感器采樣供電網(wǎng)絡(luò)主回路的電流 進(jìn)行檢測(cè)；控制電路，輸入電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元的信號(hào)，并設(shè)定關(guān)斷時(shí)間，采用峰 值電流控制方式判斷主回路是否短路，輸出控制信號(hào)控制可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元中的 IGBT ；在供電網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓兩端并聯(lián)RC濾波裝置；在所述的可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元 后串聯(lián)堵截二極管再與輸入電壓負(fù)極并聯(lián)穩(wěn)壓二極管；所述的霍爾電流傳感器與電感相聯(lián) 接。圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)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(shí)器、邏輯判斷電路、隔離放大器和驅(qū)動(dòng)電路，其中電流檢測(cè)回路經(jīng)差分電 路，抑制了共模干擾，而后經(jīng)運(yùn)放搭接的電壓跟隨器，提高了輸入阻抗，最后信號(hào)經(jīng)過(guò)比較 電路之后形成數(shù)字信號(hào)供邏輯判斷。電壓信號(hào)也采用了同樣的方式?？刂品绞讲捎昧朔逯?電流控制并且用定時(shí)器固定關(guān)斷時(shí)間，經(jīng)電流比較后形成開(kāi)關(guān)信號(hào)。邏輯判斷電路根據(jù)輸 入的信號(hào)輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)經(jīng)隔離放大器放大經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路輸出控制信號(hào)。本實(shí)施例的工作過(guò)程為⑴正常供電時(shí)，T1導(dǎo)通，限流裝置電流流過(guò)TpDtl和電感 L到達(dá)負(fù)載。T1為IGBT，D0為堵截二極管。[0024](2)限流裝置輸出端短路時(shí)，T1工作于斬控限流狀態(tài)，并且將短路電流限制在3000A。設(shè)定關(guān)斷時(shí)間為200ms，若限流裝置輸出端短路故障在200ms內(nèi)一直存在，則在超過(guò) 200ms之后，關(guān)斷T1后不再開(kāi)通，并保持阻斷狀態(tài)；若限流裝置輸出端短路故障在200ms內(nèi) 消除了(如短路所對(duì)應(yīng)支路的熔斷器熔斷了)，那么T1立即恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)。(3)當(dāng)限流裝置輸入端短路時(shí)，由于堵截二極管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(quán)利要求一種電力系統(tǒng)直流限流保護(hù)裝置，其特征在于包括可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元，由IGBT、與其并聯(lián)的與電流方向相反的二極管和緩沖板構(gòu)成，串聯(lián)在供電網(wǎng)絡(luò)主回路中與輸入電壓正極相連；電壓檢測(cè)單元，取供電網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓進(jìn)行采樣檢測(cè)；電流檢測(cè)單元，采用霍爾電流傳感器采樣供電網(wǎng)絡(luò)主回路的電流進(jìn)行檢測(cè)；控制電路，輸入電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元的信號(hào)，并設(shè)定關(guān)斷時(shí)間，采用峰值電流控制方式判斷主回路是否短路，輸出控制信號(hào)控制可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元中的IGBT。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)直流限流保護(hù)裝置，其特征在于所述的控制電路 包括差分電路、電壓跟隨器、比較電路、定時(shí)器、邏輯判斷電路、隔離放大器和驅(qū)動(dòng)電路，其 中電流檢測(cè)單元的信號(hào)輸入定時(shí)器后輸入邏輯判斷電路；電流檢測(cè)單元的信號(hào)經(jīng)差分電 路、電壓跟隨器、比較電路后輸入邏輯判斷電路；電壓檢測(cè)單元的信號(hào)經(jīng)差分電路、電壓跟 隨器、比較電路后輸入邏輯判斷電路；邏輯判斷電路根據(jù)輸入的信號(hào)輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)經(jīng)隔離 放大器放大經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路輸出控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力系統(tǒng)直流限流保護(hù)裝置，其特征在于在供電網(wǎng)絡(luò) 的輸入電壓兩端并聯(lián)RC濾波裝置；在所述的可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元后串聯(lián)堵截二極 管再與輸入電壓負(fù)極并聯(lián)穩(wěn)壓二極管；所述的霍爾電流傳感器與電感相聯(lián)接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種電力系統(tǒng)限流保護(hù)裝置，其特征在于包括可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元，由IGBT、與其并聯(lián)的與電流方向相反的二極管和緩沖板構(gòu)成，串聯(lián)在供電網(wǎng)絡(luò)主回路中與輸入電壓正極相連；電壓檢測(cè)單元，取供電網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓進(jìn)行采樣檢測(cè)；電流檢測(cè)單元，采用霍爾電流傳感器采樣供電網(wǎng)絡(luò)主回路的電流進(jìn)行檢測(cè)；控制電路，輸入電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元的信號(hào)，并設(shè)定關(guān)斷時(shí)間，采用峰值電流控制方式判斷主回路是否短路，輸出控制信號(hào)控制可雙向限流的開(kāi)關(guān)動(dòng)作單元中的IGBT。本實(shí)用新型與供電網(wǎng)絡(luò)上下級(jí)斷路器密切配合，實(shí)現(xiàn)分級(jí)保護(hù)功能。
文檔編號(hào)H02H3/093GK201576926SQ200920289359
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者曹晨, 程駿, 范永江, 許建, 趙淑琴 申請(qǐng)人:中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心