一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于电力系统控制领域，具体涉及一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置及方法。本发明专利技术装置包括中央监控单元、A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元、C相分布式电源故障保护单元和变换器。本发明专利技术利用故障保护电路中的电感来限制故障电流瞬间故障电流上升变化率和故障穿越期间短路电流幅值，能在正常运行与系统故障状态下，减少故障电流对设备的冲击；故障期间分流耗能电阻和限流电感的投入实现分布式电源在维持原运行状态不变的情况下，确保低电压穿越技术的实现；避免保护设备投切的响应延时，对故障电流瞬时峰值和故障穿越期间短路电流幅值能够及时有效的抑制，避免其对源端设备造成损坏。

【技术实现步骤摘要】
-种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置及方法
本专利技术属于电力系统控制领域，具体涉及一种适用于多源电网的分布式电源故障 保护装置及方法。
技术介绍
随着新能源发电技术的不断成熟，大量分布式电源接入电网，对于含多类分布式 电源电网而言，要求出现电网电压跌落严重故障时，如三相短路故障等，分布式电源尽可 能不要进行切机操作，分布式电源的切出可能会造成大量分布式电源从电网解列的连锁反 应，引发更大的后续扰动和更严重的故障，而分布式电源故障恢复后的重新并网投入也会 造成网内潮流突变，对网内负荷带来很大的冲击，同时对网内电力电子设备的损害性也是 巨大的，因此要求网内分布式电源要具有一定的低电压穿越能力；截止目前，故障穿越技术 还仅仅停留在对于分布式源采用单一的Crowbar撬棒保护电路，发生故障时进行过剩功率 释放，或是仅仅依靠调节分布式电源变流器控制方式来抑制故障电流的作用；这些技术存 在严重的局限性，首先，以双馈风机为例，Crowbar撬棒保护电路的并联接入发电机转子侧， 在检测到电网系统发生故障出现电压跌落时，为了限制过变流器的电流和转子绕组过电 压，要求闭锁双馈感应发电机转子侧变流器，发电机同时切换运行状态为感应电动机方式 运行，才能维持发电机不脱网运行；其次故障电流瞬时峰值最大出现在故障发生和故障排 除两个瞬间，对设备冲击最大，而保护设备投切受控制影响而有延时，对故障电流瞬时峰值 的抑制不及时；因此设计出结合控制方法与控制系统硬件结构，能够在电网故障状态下有 效保护分布式电源维持原有运行状态不脱网，同时抑制故障电流瞬时峰值和故障期间短路 电流幅值，避免其对源端设备造成损坏的研究工作显得极其重要。
技术实现思路
针对现有技术中存在的的缺点，本专利技术提出一种适用于多源电网的分布式电源故 障保护装置及方法，以达到使抑制短路电流瞬时峰值和故障期间短路电流幅值，避免变流 器损坏，实现分布式电源故障穿越的目的。 本专利技术是通过以下方式实现专利技术目的的： -种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置，该装置包括中央监控单元、A相 分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元、C相分布式电源故障保护单元和 变换器，其中， 所述的A相分布式电源故障保护单元的第一输入端、B相分布式电源故障保护单 兀的第一输入端和C相分布式电源故障保护单兀的第一输入端均连接分布式电源的输出 端，A相分布式电源故障保护单兀的第一输出端、B相分布式电源故障保护单兀的第一输出 端和C相分布式电源故障保护单元的第一输出端均连接变换器的三路输入端，变换器的输 出端接入电网； 所述的A相分布式电源故障保护单元的第二输入端、B相分布式电源故障保护单 元的第二输入端和C相分布式电源故障保护单元的第二输入端连接中央监控单元的三路 输出端，A相分布式电源故障保护单元的第二输出端、B相分布式电源故障保护单元的第二 输出端和C相分布式电源故障保护单元的第二输出端连接中央监控单元的三路输入端； 所述的A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和C相分布式 电源故障保护单元结构相同，均包括一个电压互感器、一个电流互感器、第一反向二极管、 第二反向二极管、第三反向二极管、第四反向二极管、第五反向二极管、第一绝缘栅双极晶 体管、第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第五绝缘 栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第七绝缘栅双极晶体管、一个电感、第一交流断路 器、第二交流断路器、第一门极可控晶闸管、第二门极可控晶闸管、第三门极可控晶闸管、第 四门极可控晶闸管、第五门极可控晶闸管、第六门极可控晶闸管、第一能耗电阻、第一能耗 电阻和一个避雷器，其中， 所述的第一交流断路器的一端同时连接第一门极可控晶闸管的阳极、第一反向 二极管的阴极、第二反向二极管的阳极、第一绝缘栅双极晶体管的集电极和第二绝缘栅双 极晶体管的发射极，所述的第一门极可控晶闸管的阴极同时连接第二门极可控晶闸管的阴 极、第三门极可控晶闸管的阴极、电感的一端、第五绝缘栅双极晶体管的集电极、电压互感 器的一端、避雷器的一端、第六绝缘栅双极晶体管的发射极、第七绝缘栅双极晶体管的集电 极和第五反向二极管的阴极，所述的第二门极可控晶闸管的阳极同时连接第一反向二极管 的阳极和第一绝缘栅双极晶体管的发射极；所述的第二反向二极管的阴极同时连接第二绝 缘栅双极晶体管的集电极和第四门极可控晶闸管的阴极，第四门极可控晶闸管的阳极同时 连接电流互感器的一端、第五门极可控晶闸管的阳极和第六门极可控晶闸管的阳极，所述 的电流互感器的另一端同时连接电感的另一端、第五绝缘栅双极晶体管的发射极、电压互 感器的另一端、避雷器的另一端和第一能耗电阻的一端，第一能耗电阻的另一端连接第六 绝缘栅双极晶体管的集电极；所述的第七绝缘栅双极晶体管的发射极同时连接第五反向二 极管的阳极和第二能耗电阻的一端，第二能耗电阻的另一端接地；所述的第五门极可控晶 闸管的阴极同时连接第四绝缘栅双极晶体管的集电极和第四反向二极管的阴极，第四绝缘 栅双极晶体管的发射极同时连接第四反向二极管的阳极、第三反向二极管的阴极、第三绝 缘栅双极晶体管的集电极、第二交流断路器的一端和第六门极可控晶闸管的阴极；所述的 第三反向二极管的阳极同时连接第三绝缘栅双极晶体管的发射极和第三门极可控晶闸管 的阳极。 所述的第一交流断路器的另一端作为分布式电源故障保护单元的第一输入端； 所述的第二交流断路器的另一端作为分布式电源故障保护单元的第一输出端； 所述的第一绝缘栅双极晶体管的基极、第二绝缘栅双极晶体管的基极、第三绝缘 栅双极晶体管的基极、第四绝缘栅双极晶体管的基极、第五绝缘栅双极晶体管的基极、第六 绝缘栅双极晶体管的基极、第七绝缘栅双极晶体管的基极、第一门极可控晶闸管的门极、第 二门极可控晶闸管的门极、第三门极可控晶闸管的门极、第四门极可控晶闸管的门极、第五 门极可控晶闸管的门极、第六门极可控晶闸管的门极、第一交流断路器的控制端和第二交 流断路器的控制端作为分布式电源故障保护单元的第二输入端； 所述的电压互感器输出端和电流互感器输出端作为分布式电源故障保护单元的 第二输出端。 所述的分布式电源故障保护单元为A相分布式电源故障保护单元或B相分布式电 源故障保护单元或C相分布式电源故障保护单元。 采用适用于多源电网的分布式电源故障保护装置进行的保护方法，包括以下步 骤： 步骤1、采用中央监控单元同时控制A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电 源故障保护单元和C相分布式电源故障保护单元的内部元件，具体为： 采用中央监控单元控制第一交流断路器和第二交流断路器闭合，发送控制信号至 第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极 晶体管、第二门极可控晶闸管、第三门极可控晶闸管、第四门极可控晶闸管和第五门极可控 晶闸管，使其导通，并发送控制信号至第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第 七绝缘栅双极晶体管、第一门极可控晶闸管和第六门极可控晶闸管，使其关断； 步骤2、同时采用A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置，其特征在于：该装置包括中央监控单元、A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元、C相分布式电源故障保护单元和变换器，其中，所述的A相分布式电源故障保护单元的第一输入端、B相分布式电源故障保护单元的第一输入端和C相分布式电源故障保护单元的第一输入端均连接分布式电源的输出端，A相分布式电源故障保护单元的第一输出端、B相分布式电源故障保护单元的第一输出端和C相分布式电源故障保护单元的第一输出端均连接变换器的三路输入端，变换器的输出端接入电网；所述的A相分布式电源故障保护单元的第二输入端、B相分布式电源故障保护单元的第二输入端和C相分布式电源故障保护单元的第二输入端连接中央监控单元的三路输出端，A相分布式电源故障保护单元的第二输出端、B相分布式电源故障保护单元的第二输出端和C相分布式电源故障保护单元的第二输出端连接中央监控单元的三路输入端。

【技术特征摘要】
1. 一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置，其特征在于：该装置包括中央监 控单元、A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元、C相分布式电源故障 保护单元和变换器，其中， 所述的A相分布式电源故障保护单元的第一输入端、B相分布式电源故障保护单元的 第一输入端和C相分布式电源故障保护单兀的第一输入端均连接分布式电源的输出端，A 相分布式电源故障保护单兀的第一输出端、B相分布式电源故障保护单兀的第一输出端和 C相分布式电源故障保护单元的第一输出端均连接变换器的三路输入端，变换器的输出端 接入电网； 所述的A相分布式电源故障保护单元的第二输入端、B相分布式电源故障保护单元的 第二输入端和C相分布式电源故障保护单元的第二输入端连接中央监控单元的三路输出 端，A相分布式电源故障保护单元的第二输出端、B相分布式电源故障保护单元的第二输出 端和C相分布式电源故障保护单元的第二输出端连接中央监控单元的三路输入端。2. 根据权利要求1所述的一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置，其特征在 于：所述的A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和C相分布式电源 故障保护单元结构相同，均包括一个电压互感器、一个电流互感器、第一反向二极管、第二 反向二极管、第三反向二极管、第四反向二极管、第五反向二极管、第一绝缘栅双极晶体管、 第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第五绝缘栅双极 晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第七绝缘栅双极晶体管、一个电感、第一交流断路器、第二 交流断路器、第一门极可控晶闸管、第二门极可控晶闸管、第三门极可控晶闸管、第四门极 可控晶闸管、第五门极可控晶闸管、第六门极可控晶闸管、第一能耗电阻、第二能耗电阻和 一个避雷器；其中， 所述的第一交流断路器的一端同时连接第一门极可控晶闸管的阳极、第一反向二极管 的阴极、第二反向二极管的阳极、第一绝缘栅双极晶体管的集电极和第二绝缘栅双极晶体 管的发射极，所述的第一门极可控晶闸管的阴极同时连接第二门极可控晶闸管的阴极、第 三门极可控晶闸管的阴极、电感的一端、第五绝缘栅双极晶体管的集电极、电压互感器的一 端、避雷器的一端、第六绝缘栅双极晶体管的发射极、第七绝缘栅双极晶体管的集电极和第 五反向二极管的阴极，所述的第二门极可控晶闸管的阳极同时连接第一反向二极管的阳极 和第一绝缘栅双极晶体管的发射极；所述的第二反向二极管的阴极同时连接第二绝缘栅双 极晶体管的集电极和第四门极可控晶闸管的阴极，第四门极可控晶闸管的阳极同时连接电 流互感器的一端、第五门极可控晶闸管的阳极和第六门极可控晶闸管的阳极，所述的电流 互感器的另一端同时连接电感的另一端、第五绝缘栅双极晶体管的发射极、电压互感器的 另一端、避雷器的另一端和第一能耗电阻的一端，第一能耗电阻的另一端连接第六绝缘栅 双极晶体管的集电极；所述的第七绝缘栅双极晶体管的发射极同时连接第五反向二极管的 阳极和第二能耗电阻的一端，第二能耗电阻的另一端接地；所述的第五门极可控晶闸管的 阴极同时连接第四绝缘栅双极晶体管的集电极和第四反向二极管的阴极，第四绝缘栅双极 晶体管的发射极同时连接第四反向二极管的阳极、第三反向二极管的阴极、第三绝缘栅双 极晶体管的集电极、第二交流断路器的一端和第六门极可控晶闸管的阴极；所述的第三反 向二极管的阳极同时连接第三绝缘栅双极晶体管的发射极和第三门极可控晶闸管的阳极。3. 根据权利要求2所述的一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明理，吴冠男，徐建源，张子信，宋卓然，梁毅，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11