一种针对磁通约束型限流开关的短路检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种针对磁通约束型限流开关的短路检测装置及方法，包括：电压检测电路和电流检测电路；当电路发生短路故障时，电感线圈的两端产生的感应电压突变；电压检测电路并联在电感线圈两端，用于检测电感线圈两端的电压，电压检测电路对检测的电感线圈两端的电压进行稳压和降压处理，电压检测电路判断稳压和降压处理后的电压值是否超过了预设电压阈值，若超出预设电压阈值，则产生短路报警信号，并启动磁通约束型限流开关进行限流；电流检测电路用于检测磁通约束型限流开关所在电路的电流，当电流超过预设电流阈值时，判断电路产生短路故障，启动磁通约束型限流开关进行限流。本发明专利技术能快速有效地检测出短路故障。

A Short Circuit Detection Device and Method for Flux Constrained Current Limiting Switch

The invention discloses a short-circuit detection device and method for a flux-constrained current limiting switch, which includes: a voltage detection circuit and a current detection circuit; a sudden change of induced voltage at both ends of the inductance coil when a short-circuit fault occurs in the circuit; a voltage detection circuit is connected in parallel at both ends of the inductance coil to detect the voltage at both ends of the inductance coil; and a voltage detection circuit is used to detect the inductance detected by the inductance coil. Voltage at both ends of the coil is regulated and depressed. The voltage detection circuit determines whether the voltage value after stabilization and depressurization exceeds the preset voltage threshold. If the voltage value exceeds the preset voltage threshold, a short-circuit alarm signal will be generated and a flux-constrained current limiting switch will be activated to limit the current. The current detection circuit is used to detect the current of the circuit where the flux-constrained current limiting switch is located, when the current exceeds the preset voltage threshold. When the preset current threshold is exceeded, the short circuit fault of the circuit is judged, and the flux-constrained current limiting switch is activated to limit the current. The invention can quickly and effectively detect short-circuit fault.

【技术实现步骤摘要】
一种针对磁通约束型限流开关的短路检测装置及方法
本专利技术涉及电力技术应用领域，更具体地，涉及一种针对磁通约束型限流开关的短路检测装置及方法。
技术介绍
我国电力系统的保护技术经历了从上世纪年代的晶体管继电保护到年代的集成电路保护，再到90年代的计算机继电保护的发展过程。但由于电力系统的飞速发展对其保护技术不断提出新的要求，现有的保护装置表现出了它的不足。电力系统中的短路故障是系统最为严重的故障之一，短路故障引起的系统短路电流可达上百千安，如果不能及时对故障线路采取应对措施，会直接导致电力系统的崩溃，造成大面积的停电以及不可估量的经济损失。但是目前的电力系统断路器容量有限，且考虑经济效益问题，无法用于切断较大线路故障电流。因此为了能给线路断路器减小开端压力，减小其开断容量，有研究工作者提出了磁通约束性限流器这种新型限流器。在启动线路断路器之前先对短路电流进行限流，限流之后再进行断路操作可以有效地降低断路器的开断容量。要及时启动此限流开关进行限流，需要快速地检测出线路的短路故障。随着计算机和数字信号处理技术的快速发展，现在有很多继电保护技术都采用了现代的数字检测和处理技术。但是大部分的检测方法的原理依然是根据线路电流的幅值来判断线路是否发生了短路故障，但是由于受到线路阻抗、短路初始状态的影响，短路故障初期的电流上升速度不会很快，就导致达到判定线路发生故障的阈值电流需要较长的时间，因此这种检测方法的检测速度比较慢。若通过此种方法检测短路故障来启动限流器，会导致限流操作滞缓，影响限流速度。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于解决现有检测线路短路故障的方法根据线路电流的幅值来判断线路是否发生了短路故障，受到线路阻抗、短路初始状态的影响，导致达到判定线路发生故障的阈值电流需要较长的时间，导致限流操作滞缓，影响限流速度的技术问题。为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种针对磁通约束型限流开关的短路检测装置，所述磁通约束型限流开关所在电路包含电感线圈，该装置包括：电压检测电路和电流检测电路；当所述磁通约束型限流开关所在电路发生短路故障时，所述电感线圈的两端产生的感应电压突变；所述电压检测电路并联在所述电感线圈两端，用于检测电感线圈两端的电压，所述电压检测电路对检测的电感线圈两端的电压进行稳压和降压处理，以免短路故障时，突变电压损坏电压检测电路的器件，所述电压检测电路判断稳压和降压处理后的电压值是否超过了预设电压阈值，若超出预设电压阈值，则产生短路报警信号，并启动所述磁通约束型限流开关进行限流；所述电流检测电路用于检测所述磁通约束型限流开关所在电路的电流，当电流超过预设电流阈值时，判断电路产生短路故障，启动所述磁通约束型限流开关进行限流。具体地，该电感线圈为超导线圈。可选地，所述电流检测电路包括：分流器和信号调理单元；所述分流器用于采集电路的电流并将电路的电流转化为对应的电压；所述信号调理单元用于将所述对应的电压放大、整流，以缩短短路检测时长。可选地，所述电压检测电路将检测到的电感线圈两端的电压稳定在预设范围内，输出对应比例的电压，通过判断对应比例的电压是否超过预设电压阈值，判断所述电路是否发生短路故障。可选地，所述电压检测电路包括：稳压设备、整流桥和分压电路；所述稳压设备用于将检测到的电感线圈两端的电压稳定在预设范围内；所述整流桥用于对稳定在预定范围内的所述电感线圈两端的电压整流，使得所述电感线圈两端的电压单向流入所述分压电路；所述分压电路用于接收单向流入的电感线圈两端的电压，并输出对应比例的电压。可选地，所述分压电路包括串联的两个分压电阻和限流电阻，所述分压电路输出的对应比例的电压为其中一个分压电阻上的电压。第二方面，本专利技术提供一种针对磁通约束型限流开关的短路检测方法，所述磁通约束型限流开关所在电路包含电感线圈，该方法包括以下步骤：检测电感线圈两端的电压，所述磁通约束型限流开关所在电路发生短路故障时，所述电感线圈的两端产生的感应电压突变；对电感线圈两端的电压进行稳压和降压处理，避免短路故障时，电感线圈的两端产生突变电压损坏检测电压的器件；判断稳压和降压处理后的电压值是否超过了预设电压阈值，若超出预设电压阈值，则产生短路报警信号，并启动所述磁通约束型限流开关进行限流；检测所述磁通约束型限流开关所在电路的电流，当电流超过预设电流阈值时，判断电路产生短路故障，启动所述磁通约束型限流开关进行限流。可选地，检测所述磁通约束型限流开关所在电路的电流，具体包括如下步骤：采集磁通约束型限流开关所在电路的电流并将电路的电流转化为对应的电压；将所述对应的电压放大、整流，以缩短短路检测时长。可选地，检测电感线圈两端的电压，具体包括如下步骤：将检测到的，输出对应比例的电压，通过判断对应比例的电压是否超过预设电压阈值，判断所述电路是否发生短路故障。可选地，将检测到的电感线圈两端的电压稳定在预设范围之后，输出对应比例的电压之前，还包括如下步骤：对稳定在预定范围内的电感线圈两端的电压整流，使得所述电感线圈两端的电压单向输出。可选地，通过分压电阻输出所述对应比例的电压。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)本专利技术与传统的短路检测方法不同之处在于，首先本专利技术包括了两种检测方法，将电力元件的电压与线路中的电流同时作为判断发生短路故障的依据，主检测电路部分能够实现快速地检测出短路故障，为避免主检测部分的不稳定性工作，采用辅助检测的方案来提高短路检测系统的可靠性，进而实现了该检测系统快速可靠的设计目标。(2)本专利技术与传统的短路检测方案不同之处还在于，本专利技术中的短路故障主检测方案，是根据磁通约束性限流开关的工作特性来进行设计的。这种针对电力元件的工作特性来设计短路检测平台的方法，虽然无法应用于其他系统的短路故障检测，但是在使用了磁通约束性限流开关的系统中却能快速有效地检测出短路故障。(3)本专利技术中辅助检测方案虽然也使用了以线路电流作为故障判据，但跟传统的使用线路电流作为故障判据的方案依然有所不同。本专利技术中的辅助检测方案使用了纯硬件电路来搭建短路检测平台，不需要进行A/D转换，信号调理部分也由硬件直接完成，最后直接产生报警信号，不需要软件的接入进行分析处理，很大程度上减少了故障检测时间。综上，本专利技术所提供的短路故障检测平台，较传统检测方案能够实现快速且可靠的检测出短路故障。附图说明图1本专利技术提供的磁通约束型限流开关的原理结构图；图2本专利技术提供的磁通约束型限流开关的电压电流仿真结果；图3本专利技术提供的磁通约束型限流开关的电压电流实验结果；图4本专利技术提供的利用限流线圈的电压信号作为短路检测信号的程序图；图5本专利技术提供的利用限流线圈的电压信号检测短路故障的电路拓扑图；图6本专利技术提供的使用线路电流作为短路检测信号的程序图；图7本专利技术提供的使用整流装置与不使用两种情况下的短路检测结果对比图；图8本专利技术提供的主检测电路的测试结果示意图；图9本专利技术提供的辅检测电路的测试结果示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对磁通约束型限流开关的短路检测装置，所述磁通约束型限流开关所在电路包含电感线圈，其特征在于，该装置包括：电压检测电路和电流检测电路；当所述磁通约束型限流开关所在电路发生短路故障时，所述电感线圈的两端产生的感应电压突变；所述电压检测电路并联在所述电感线圈两端，用于检测电感线圈两端的电压，所述电压检测电路对检测的电感线圈两端的电压进行稳压和降压处理，以免短路故障时，突变电压损坏电压检测电路的器件，所述电压检测电路判断稳压和降压处理后的电压值是否超过了预设电压阈值，若超出预设电压阈值，则产生短路报警信号，并启动所述磁通约束型限流开关进行限流；所述电流检测电路用于检测所述磁通约束型限流开关所在电路的电流，当电流超过预设电流阈值时，判断电路产生短路故障，启动所述磁通约束型限流开关进行限流。

【技术特征摘要】
1.一种针对磁通约束型限流开关的短路检测装置，所述磁通约束型限流开关所在电路包含电感线圈，其特征在于，该装置包括：电压检测电路和电流检测电路；当所述磁通约束型限流开关所在电路发生短路故障时，所述电感线圈的两端产生的感应电压突变；所述电压检测电路并联在所述电感线圈两端，用于检测电感线圈两端的电压，所述电压检测电路对检测的电感线圈两端的电压进行稳压和降压处理，以免短路故障时，突变电压损坏电压检测电路的器件，所述电压检测电路判断稳压和降压处理后的电压值是否超过了预设电压阈值，若超出预设电压阈值，则产生短路报警信号，并启动所述磁通约束型限流开关进行限流；所述电流检测电路用于检测所述磁通约束型限流开关所在电路的电流，当电流超过预设电流阈值时，判断电路产生短路故障，启动所述磁通约束型限流开关进行限流。2.根据权利要求1所述的短路检测装置，其特征在于，所述电流检测电路包括：分流器和信号调理单元；所述分流器用于采集磁通约束型限流开关所在电路的电流并将电路的电流转化为对应的电压；所述信号调理单元用于将所述对应的电压放大、整流，以缩短短路检测时长。3.根据权利要求1所述的短路检测装置，其特征在于，所述电压检测电路将检测到的电感线圈两端的电压稳定在预设范围内，输出对应比例的电压，通过判断对应比例的电压是否超过预设电压阈值，判断所述电路是否发生短路故障。4.根据权利要求3所述的短路检测装置，其特征在于，所述电压检测电路包括：稳压设备、整流桥和分压电路；所述稳压设备用于将检测到的电感线圈两端的电压稳定在预设范围内；所述整流桥用于对稳定在预定范围内的所述电感线圈两端的电压整流，使得所述电感线圈两端的电压单向流入所述分压电路；所述分压电路用于接收单向流入的电感线圈两端的电压，并输出对应比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱凯，任丽，唐跃进，石晶，徐颖，李敬东，
申请(专利权)人：华中科技大学，国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42