專利名稱：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零的特點(diǎn)來分?jǐn)啾Ｗo(hù)裝置，而直流系統(tǒng)由于 發(fā)生短路時電流沒有過零的條件，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，我國科研院所等單位對直流供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析，提出了很多的改進(jìn)意 見，開展了直流高分?jǐn)嗄芰嗦菲?、不斷電轉(zhuǎn)換等設(shè)備的研制。但受制于技術(shù)儲備不足、相 關(guān)技術(shù)工程化應(yīng)用研究不夠，采取的改進(jìn)措施僅僅針對設(shè)備級的，但在供電網(wǎng)絡(luò)的分級保 護(hù)方面并沒有開展相應(yīng)的工作，此區(qū)域長期處于空白狀態(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的時間 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)時間，并且這種限流器在使用多次后會導(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)的分級保護(hù)。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(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關(guān)動作單元，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；電壓檢測單元，取供電網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓進(jìn)行采樣檢測；電流檢測單元，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；控制電路，輸入電壓檢測單元和電流檢測單元的信號，并設(shè)定關(guān)斷時間，采用峰值 電流控制方式判斷主回路是否短路，輸出控制信號控制可雙向限流的開關(guān)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(qū)動電路，其中電流檢測單元的信號輸入定時器后輸入邏輯判斷 電路；電流檢測單元的信號經(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 檢測單元的信號經(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)輸入的信號輸出開關(guān)信號經(jīng)隔離放大器放大經(jīng)驅(qū)動電路輸出控制信號。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關(guān)動作單元后串聯(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單元和電流檢測單元檢測到的數(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)動可雙向限流的開關(guān)動作單元，當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)下 級支路中發(fā)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?jǐn)鄷r間的不同，提高保護(hù)的選擇性；當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)上級支路短路時，限流 保護(hù)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(wǎng)中的能量 向短路的上級支路電網(wǎng)的流動，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)上下級斷路器密切配合，實(shí)現(xiàn)分級保護(hù) 功能；2、故障被排除后能迅速恢復(fù)；3、成本低，壽命長。

圖1為本實(shí)用新型一個實(shí)施例的安裝位置及框圖圖2為本實(shí)用新型一個實(shí)施例的原理圖圖3為本實(shí)用新型一個實(shí)施例的邏輯框圖圖4為本實(shí)用新型一個實(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關(guān)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(shí)用新型一個實(shí)施例的原理圖，圖4為本實(shí)用新型一個實(shí)施例的電路圖?？呻p向限流的開關(guān)動作單元，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；電壓檢測單元，取供電網(wǎng)絡(luò)的 輸入電壓進(jìn)行采樣檢測；電流檢測單元，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；控制電路，輸入電壓檢測單元和電流檢測單元的信號，并設(shè)定關(guān)斷時間，采用峰 值電流控制方式判斷主回路是否短路，輸出控制信號控制可雙向限流的開關(guān)動作單元中的 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關(guān)動作單元 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、定時器、邏輯判斷電路、隔離放大器和驅(qū)動電路，其中電流檢測回路經(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，最后信號經(jīng)過比較 電路之后形成數(shù)字信號供邏輯判斷。電壓信號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器固定關(guān)斷時間，經(jīng)電流比較后形成開關(guān)信號。邏輯判斷電路根據(jù)輸 入的信號輸出開關(guān)信號經(jīng)隔離放大器放大經(jīng)驅(qū)動電路輸出控制信號。本實(shí)施例的工作過程為⑴正常供電時，T1導(dǎo)通，限流裝置電流流過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，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 200ms之后，關(guān)斷T1后不再開通，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，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關(guān)動作單元，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；電壓檢測單元，取供電網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓進(jìn)行采樣檢測；電流檢測單元，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；控制電路，輸入電壓檢測單元和電流檢測單元的信號，并設(shè)定關(guān)斷時間，采用峰值電流控制方式判斷主回路是否短路，輸出控制信號控制可雙向限流的開關(guān)動作單元中的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、定時器、邏輯判斷電路、隔離放大器和驅(qū)動電路，其 中電流檢測單元的信號輸入定時器后輸入邏輯判斷電路；電流檢測單元的信號經(jīng)差分電 路、電壓跟隨器、比較電路后輸入邏輯判斷電路；電壓檢測單元的信號經(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)輸入的信號輸出開關(guān)信號經(jīng)隔離 放大器放大經(jīng)驅(qū)動電路輸出控制信號。
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關(guān)動作單元后串聯(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關(guān)動作單元，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；電壓檢測單元，取供電網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓進(jìn)行采樣檢測；電流檢測單元，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；控制電路，輸入電壓檢測單元和電流檢測單元的信號，并設(shè)定關(guān)斷時間，采用峰值電流控制方式判斷主回路是否短路，輸出控制信號控制可雙向限流的開關(guān)動作單元中的IGBT。本實(shí)用新型與供電網(wǎng)絡(luò)上下級斷路器密切配合，實(shí)現(xiàn)分級保護(hù)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(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 申請人:中國艦船研究設(shè)計中心