一种混合式高压直流断路器过电流保护方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种混合式高压直流断路器过电流保护方法及装置，该保护方法包括：检测直流线路的混合式高压直流断路器侧的电流变化率，并将检测到的电流变化率与保护定值进行比较；若电流变化率大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器，以对直流线路及电力电子设备进行过电流保护。本发明专利技术根据检测到的电流变化率di/dt，预判故障发生趋势，在故障电流发展到一定程度前，进行断路器分闸操作，不受输电线路距离、输电系统参数等的影响，具有高可靠性及灵敏性。

【技术实现步骤摘要】
一种混合式高压直流断路器过电流保护方法及装置
本专利技术涉及一种混合式高压直流断路器过电流保护方法及装置，属于直流输电短路保护

技术介绍
高压直流系统或输电网络已成为目前电力领域发展的热点之一，也将是未来电网的重要组成部分。高压直流系统或输电网络中所用到的SCR、IGBT、二极管等电力电子器件，其电流应力小于故障时系统故障电流的发展速度，因此电力电子器件选型需考虑足够的裕度，并严格控制故障电流的分断时间。要求高压直流断路器能够在最短的时间内分断故障电流，以减小对系统的冲击，保护电力电子器件。在直流输电系统中，当前已知采用的短路保护技术主要分为以下三种：1)开断换流变交流侧断路器当线路发生故障时，通过开断换流变压器进线侧断路器将故障线路从系统切除，分断可靠性较高；分断时间较长，可能导致换流阀电力电子器件损坏或需要增加电力电子器件的安全裕度；直流场完全失电，未发生故障的线路也会因此退出运行，系统工作稳定性较差，不利于多端直流输电系统的发展。2)关闭换流阀当线路发生故障时，通过关闭换流阀实现短路保护，短路保护动作迅速，但对电力电子器件冲击较大，不适用含有反并联二极管的柔性直流换流阀，不适用于柔性直流输电网络。3)开断极线上具有快速分断功能的高压直流断路器高压直流断路器主要分为机械式直流断路器、全固定式直流断路器以及混合式直流断路器三种。其中，机械式高压直流断路器需要人工产生过零点，故障电流的切除时间相对较长，无法实现灵活、可靠动作；全固态式直流断路器分断过程不产生电弧，能够可靠、迅速动作，但局限于电流电子器件的耐压能力，高压大功率系统需要串并联大量的电力电子器件，存在均压、均流的问题，电力电子器件的通态损耗也较大，存在冷却散热的问题，造价昂贵、运行维护成本较高；混合式高压直流断路器兼有机械式直流断路器良好的静态特性和固态式直流断路器良好的动态性能，具有开断时间短、通态损耗小等优点，但也需要解决均压、均流等问题，相比于固态式直流断路器，可靠性有所降低，但价格、占地面积、对一致性的要求均有所降低，是目前高压大电流直流输电系统的主流发展方向。直流系统具有线路电感高、关断能量大、直流电弧无过零点且呈负阻特性等特点，要求安装在极导线上的断路器具有高开断电流、毫秒级分断能力，混合式高压直流断路器是目前分断高压大电流直流输电线路的最优选择。混合式高压直流断路器通常采用基于检测电流大小的过流保护技术，当输电线路较长时，若保护末端发生短路故障，短路电流较小，影响保护的灵敏性；当线路结构复杂、线路杂散参数较大时，需要增大断路器的保护定值以规避线路参数的影响，可靠性下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种混合式高压直流断路器过电流保护方法及装置，用于解决现有的过电流保护受线路电流大小、线路参数影响导致保护灵敏度、可靠性降低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种混合式高压直流断路器过电流保护方法，步骤如下：检测直流线路的混合式高压直流断路器侧的电流变化率，并将检测到的电流变化率与保护定值进行比较；若电流变化率大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器，以对直流线路及电力电子设备进行过电流保护。本专利技术的有益效果是：根据检测到的电流变化率di/dt，预判故障发生趋势，在故障电流发展到一定程度前，进行断路器分闸操作，不受输电线路距离、输电系统参数等的影响，具有高可靠性及灵敏性。进一步的，为了防止干扰源对电流变化率di/dt检测的影响，通过一定延时的软滤波方式进行断路器控制，还包括：若电流变化率大于保护定值，则在设定时间间隔内判断电流变化率，若在整个设定时间间隔内电流变化率始终大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器。本专利技术还提供了一种混合式高压直流断路器过电流保护装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：检测直流线路的混合式高压直流断路器侧的电流变化率，并将检测到的电流变化率与保护定值进行比较；若电流变化率大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器，以对直流线路及电力电子设备进行过电流保护。进一步的，还包括：若电流变化率大于保护定值，则在设定时间间隔内判断电流变化率，若在整个设定时间间隔内电流变化率始终大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器。附图说明图1是混合式高压直流断路器过电流保护方法的流程图；图2是混合式高压直流断路器过电流保护系统的结构示意图。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，以下结合附图及具体实施例对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术提供了一种混合式高压直流断路器过电流保护装置，包括处理器和存储器，该处理器用于处理存储在该存储器中的指令，以实现一种混合式高压直流断路器过电流保护方法，其流程图如图1所示，具体包括以下步骤：(1)检测直流线路的混合式高压直流断路器侧的电流变化率，并将检测到的电流变化率与保护定值进行比较。(2)若电流变化率大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器，以对后侧的直流线路进行过电流保护。为了防止干扰源对电流变化率di/dt检测的影响，通过采用一定延时的软滤波方式，来保证保护的可靠性。即：若电流变化率di/dt大于保护定值，则在设定时间间隔内判断电流变化率，若在整个设定时间间隔内电流变化率始终大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器。也就是，在高压直流输配电线路发生短路故障时，di/dt增加，当di/dt达到保护设定值时，进入分断延时阶段(延时分闸阶段)，若在分断延时阶段(延时分闸阶段)内，若di/dt值始终高于保护定值，则判定为故障发生，开始执行分闸操作；若di/dt回落到保护定值以下，判定故障未发生，保护返回。上述混合式高压直流断路器过电流保护方法及装置通过监测di/dt预判故障发生(故障电流的发展趋势)，在故障电流发展到一定程度前，进行分闸操作，不受输电线路距离、输电系统参数等的影响，具有高可靠性及灵敏性。为了实现上述的混合式高压直流断路器过电流保护方法及装置，本专利技术还提供了一种混合式高压直流断路器过电流保护系统，如图2所示，该混合式高压直流断路器过电流保护系统包括断路器控保装置1、di/dt检测装置2、机械开关控保装置3、主支路固态开关控保装置4和转移支路固态开关控保装置5，其中各个构成部件的功能如下：断路器控保装置1：监控混合式高压直流断路器的运行状态，包括读取、存储其他部件检测的信号，对信号进行分析处理，向其他部件发送控制信号。di/dt检测装置2：检测直流线路的混合式高压直流断路器侧的电流变化率，并实时向断路器控保装置1发送电流变化率数值信号。机械开关控保装置3：监测机械开关的运行参数，并直接控制机械开关的分断。主支路固态开关控保装置4：监测混合式高压直流断路器主支路电力电子器件的运行参数、并控制主支路电力电子器件驱动信号的闭锁、解锁。转移支路固态开关控保装置5：监测混合式高压直流断路器转移支路电力电子器件的运行参数、并控制转移支路电力电子器件驱动信号的闭锁、解锁。具体的，为了实现通信过程，断路器控保装置1通过光缆分别与di/dt检测装置2、机械开关控保装置3、主支路固态开关控保装置4和转移支路固态开关控保装置5进行连接。结合上述的混合式高压直流断路器过电流保护系统，混合式高压直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合式高压直流断路器过电流保护方法，其特征在于，步骤如下：检测直流线路的混合式高压直流断路器侧的电流变化率，并将检测到的电流变化率与保护定值进行比较；若电流变化率大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器，以对直流线路及电力电子设备进行过电流保护。

【技术特征摘要】
1.一种混合式高压直流断路器过电流保护方法，其特征在于，步骤如下：检测直流线路的混合式高压直流断路器侧的电流变化率，并将检测到的电流变化率与保护定值进行比较；若电流变化率大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器，以对直流线路及电力电子设备进行过电流保护。2.根据权利要求1所述的混合式高压直流断路器过电流保护方法，其特征在于，还包括：若电流变化率大于保护定值，则在设定时间间隔内判断电流变化率，若在整个设定时间间隔内电流变化率始终大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器。3.一种混合式高压直流断路器过电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜坤，刘恒，程铁汉，钟建英，高树同，刘双阳，庞亚娟，佀庚，卢姗，
申请(专利权)人：平高集团有限公司，北京平高清大科技发展有限公司，国家电网有限公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：河南,41