远供电源模块、直流电力系统和直流电力系统故障检测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种远供电源模块(1)，用于为直流电力系统(4)中的远供电力接收器(2)提供直流电。一种剩余电流保护电路(12)包括打开正电压轨(16a)的第一开关(13a)和打开负电压轨(16b)的第二开关(13b)。第一电流传感器(14a)在所述第一开关(13a)闭合且所述第二开关(13b)断开时测量所述第一开关(13a)与所述远供电力接收器(2)之间的第一剩余电流。第二电流传感器(14b)在所述第二开关(13b)闭合且所述第一开关(13a)断开时测量所述第二开关(13b)与所述远供电力接收器(2)之间的第二剩余电流。控制器(15)在所述第一剩余电流和/或所述第二剩余电流高于剩余电流阈值时检测剩余电流事件。

Fault detection method of remote power supply module, DC power system and DC power system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】远供电源模块、直流电力系统和直流电力系统故障检测方法
本专利技术涉及一种包括远供电源模块和远供电力接收器的高压直流(highervoltagedirectcurrent，HVDC)电力系统。另外，本专利技术涉及一种直流电力系统故障检测方法。
技术介绍
近年来，直流电力系统的电压有不断升高的趋势。电压已经从相对安全的-48VDC转变到数百伏。这导致了严重的电击危险，需要进行补救。同时，需要提高这种电力系统的可用性。因此，故障检测不应过度敏感，以免不必要地降低系统可用性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种远供电源模块、一种直流电力系统和一种直流电力系统故障检测方法，可以在有效防止电击危险的同时实现高系统可用性。该目的通过装置权利要求1、系统权利要求12和方法权利要求15的特征来解决。从属权利要求包含进一步的发展。根据本专利技术第一方面，提供了一种远供电源模块，用于为直流电力系统，尤其是HVDC电力系统，中的远供电力接收器提供直流电。所述远供电源模块包括剩余电流保护电路，所述剩余电流保护电路又包括：电源接口，用于从电源接收直流电；直流接口，用于通过正电压线和负电压线将所述远供电源模块连接到所述远供电力接收器；以及第一开关，用于打开所述电源接口与所述直流接口之间的正电压轨。此外，所述剩余电流保护电路包括第二开关，用于打开所述电源接口与所述直流接口之间的负电压轨。另外，所述剩余电流保护电路包括：第一电流传感器，用于在所述第一开关闭合且所述第二开关断开时测量所述第一开关与所述直流接口之间的第一剩余电流；以及第二电流传感器，用于在所述第二开关闭合且所述第一开关断开时测量所述第二开关与所述直流接口之间的第二剩余电流。此外，所述剩余电流保护电路包括控制器，用于在所述第一剩余电流和/或所述第二剩余电流高于剩余电流阈值时检测剩余电流事件。由此，可以很容易地检测所述电压轨中的一个与地面之间是否存在不需要的导电连接，例如其形式为用户触摸火线。换言之，能够更有效地进行剩余电流检测，从而更有效地防止电击危险。根据所述第一方面的第一实施例，所述控制器用于以周期性并交替的方式控制所述第一开关和所述第二开关的运行。由此，可以在短时间内检测出两个电压轨上的故障。根据所述第一方面的第二实施例或所述第一方面的所述第一实施例，所述控制器用于周期性并交替地闭合所述第一开关和所述第二开关、断开所述第一开关并闭合所述第二开关，和/或闭合所述第一开关并断开所述第二开关。由此，在以下两种情况之间切换：所述第一开关和所述第二开关均闭合的正常运行，以及在所述第一开关断开且所述第二开关闭合和/或所述第一开关闭合且所述第二开关断开时交替测量所述剩余电流。根据所述第一方面的第三实施形式，所述控制器用于将所述第一开关的断开时间和/或所述第二开关的断开时间设置为1ms至100ms，优选地5ms至20ms，最优选地10ms，和/或将所述第一开关的闭合时间和/或所述第二开关的闭合时间设置为10ms至1000ms，优选地50ms至200ms，最优选地100ms。由此，可以非常快速地检测故障，同时将系统的故障时间减到最短。根据所述第一方面的第四实施形式，所述控制器用于：如果检测到剩余电流事件，则断开所述第一开关和所述第二开关。这显著提高了安全性，因为当两个开关都断开时，不再有电流流动，防止了任何电击危险。根据所述第一方面的第五实施形式，所述控制器用于：如果检测到至少两个连续的剩余电流事件，则断开所述第一开关和所述第二开关。这显著提高了系统可用性，因为导致错误地检测到剩余电流事件的单个故障不会使系统运行中断。根据所述第一方面的第六实施形式，所述远供电源模块包括绝缘监测器，用于检测所述正电压轨和/或所述负电压轨是否存在绝缘缺陷。这进一步显著提高了安全性。根据所述第一方面的所述第六实施形式的第一实施形式，所述剩余电流保护电路用于仅在所述绝缘监测器已检测到所述正电压轨和/或所述负电压轨存在绝缘缺陷时运行。在这种情况下，当所述剩余电流保护电路未运行时，闭合所述第一开关和所述第二开关。这显著提高了系统可用性，因为如果没有绝缘缺陷就无需检查剩余电流事件。根据所述第一方面的第七实施形式，所述第一开关和所述第二开关是晶体管。这样可以非常简单地实施所述远供电源模块。根据所述第一方面的第八实施形式，所述第一电流传感器和所述第二电流传感器是分路电流传感器或磁性电流传感器。这也可以非常简单地实施所述远供电源模块。根据所述第一方面的第九实施形式，所述远供电源模块包括电源，用于通过所述直流接口为所述远供电源模块提供直流电。这使得所述远供电源模块的构造很简单。根据本专利技术第二方面，提供了一种直流电力系统。所述直流电力系统包括上述远供电源模块和至少一个远供电力接收器。这一系统可以有效地防止电击危险，同时实现高系统可用性。根据所述第二方面的第一实施形式，所述远供电力接收器通过正电压线和负电压线连接到所述远供电源模块。这使得所述远供电源模块与所述远供电力接收器非常简单地连接。根据所述第二方面的第二实施形式，所述远供电力接收器包括储能器，用于：当第一开关和第二开关闭合且电力从所述远供电源模块传输到所述远供电力接收器时，存储电能；以及当所述第一开关或所述第二开关断开且没有电力从所述远供电源模块传输到所述远供电力接收器时，提供所述存储的电能。这允许所述远供电力接收器持续运行，即使是在为了检测剩余电流事件而断开所述第一开关和/或所述第二开关的短暂时刻。根据本专利技术第三方面，提供了一种直流电力系统故障检测方法。远供电力系统的远供电源模块为直流电力系统的远供电力接收器提供直流电。所述方法包括：通过电源产生直流电；接通布置在所述远供电源模块的正电压轨内的第一开关，并接通布置在所述远供电源模块的负电压轨内的第二开关；切断所述第一开关；测量所述第一开关与所述远供电源模块的直流接口之间的第一剩余电流，并测量所述第二开关与所述直流接口之间的第二剩余电流；确定所述第一剩余电流和/或所述第二剩余电流是否超过剩余电流阈值；如果所述第一剩余电流和/或所述第二剩余电流超过剩余电流阈值，则确定剩余电流事件；接通所述第一开关和所述第二开关；切断所述第二开关；测量所述第一开关与所述远供电源模块的直流接口之间的第一剩余电流，并测量所述第二开关与所述直流接口之间的第二剩余电流；确定所述第一剩余电流和/或所述第二剩余电流是否超过剩余电流阈值；如果所述第一剩余电流和/或所述第二剩余电流超过剩余电流阈值，则确定剩余电流事件；如果检测到至少两个剩余电流事件，则切断所述第一开关和所述第二开关。由此，可以很容易地检测所述电压轨中的一个与地面之间是否存在不需要的导电连接，例如其形式为用户触摸火线。根据所述第三方面的第一实施形式，控制器控制所述第一开关和所述第二开关以周期性并交替的方式所作的运行。由此，可以在短时间内检测出两个电压轨上的故障。根据所述第三方面的第二实施形式，以下操作周期性并交替地进行：-闭合所述第一开关和所述第二开关，-断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远供电源模块(1)，用于为直流电力系统(4)中的远供电力接收器(2)提供直流电，其特征在于，所述远供电源模块(1)包括：/n-剩余电流保护电路(12)，包括：/n-电源接口(19)，用于从电源(10)接收直流电；/n-直流接口(17)，用于通过正电压线(18a)和负电压线(18b)将所述远供电源模块(1)连接到所述远供电力接收器(2)；/n-第一开关(13a)，用于打开所述电源接口(19)与所述直流接口(17)之间的正电压轨(16a)；/n-第二开关(13b)，用于打开所述电源接口(19)与所述直流接口(17)之间的负电压轨(16b)；/n-第一电流传感器(14a)，用于在所述第一开关(13a)闭合且所述第二开关(13b)断开时测量所述第一开关(13a)与所述直流接口(17)之间的第一剩余电流；/n-第二电流传感器(14b)，用于在所述第二开关(13b)闭合且所述第一开关(13a)断开时测量所述第二开关(13b)与所述直流接口(17)之间的第二剩余电流；以及/n-控制器(15)，用于在所述第一剩余电流和/或所述第二剩余电流高于剩余电流阈值时检测剩余电流事件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种远供电源模块(1)，用于为直流电力系统(4)中的远供电力接收器(2)提供直流电，其特征在于，所述远供电源模块(1)包括：
-剩余电流保护电路(12)，包括：
-电源接口(19)，用于从电源(10)接收直流电；
-直流接口(17)，用于通过正电压线(18a)和负电压线(18b)将所述远供电源模块(1)连接到所述远供电力接收器(2)；
-第一开关(13a)，用于打开所述电源接口(19)与所述直流接口(17)之间的正电压轨(16a)；
-第二开关(13b)，用于打开所述电源接口(19)与所述直流接口(17)之间的负电压轨(16b)；
-第一电流传感器(14a)，用于在所述第一开关(13a)闭合且所述第二开关(13b)断开时测量所述第一开关(13a)与所述直流接口(17)之间的第一剩余电流；
-第二电流传感器(14b)，用于在所述第二开关(13b)闭合且所述第一开关(13a)断开时测量所述第二开关(13b)与所述直流接口(17)之间的第二剩余电流；以及
-控制器(15)，用于在所述第一剩余电流和/或所述第二剩余电流高于剩余电流阈值时检测剩余电流事件。


2.根据权利要求1所述的远供电源模块(1)，其特征在于，所述控制器(15)用于以周期性并交替的方式控制所述第一开关(13a)和所述第二开关(13b)的运行。


3.根据权利要求1或2所述的远供电源模块(1)，其特征在于，所述控制器(15)用于周期性并交替地执行以下操作：
-闭合所述第一开关(13a)和所述第二开关(13b)，
-断开所述第一开关(13a)并闭合所述第二开关(13b)，和/或
-闭合所述第一开关(13a)并断开所述第二开关(13b)。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的远供电源模块(1)，其特征在于，所述控制器(15)用于：
-将所述第一开关(13a)的断开时间和/或所述第二开关(13b)的断开时间设置为1ms至100ms，优选地5ms至20ms，最优选地10ms，和/或
-将所述第一开关(13a)的闭合时间和/或所述第二开关(13b)的闭合时间设置为10ms至1000ms，优选地50ms至200ms，最优选地100ms。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的远供电源模块(1)，其特征在于，所述控制器(15)用于：如果检测到剩余电流事件，则断开所述第一开关(13a)和所述第二开关(13b)。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的远供电源模块(1)，其特征在于，所述控制器(15)用于：如果检测到至少两个连续的剩余电流事件，则断开所述第一开关(13a)和所述第二开关(13b)。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的远供电源模块(1)，其特征在于，所述远供电源模块(1)包括绝缘监测器，用于检测所述正电压轨(16a)和/或所述负电压轨(16b)是否存在绝缘缺陷。


8.根据权利要求7所述的远供电源模块(1)，其特征在于，所述剩余电流保护电路(12)用于仅在所述绝缘监测器已检测到所述正电压轨(16a)和/或所述负电压轨(16b)存在绝缘缺陷时运行，以及
当所述剩余电流保护电路(12)未运行时，闭合所述第一开关(13a)和所述第二开关(13b)。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的远供电源模块(1)，其特征在于，所述第一开关(13a)和所述第二开关(13b)是晶体管。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的远供电源模块(1)，其特征在于，所述第一电流传感器(14a)和所述第二电流传感器(14b)是分路电流传感器或磁性电流传感器。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的远供电源模块(1)，其特征在于，所述远供电源模块(1)包括电源(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国卿，安德烈亚斯·斯蒂德尔，肖志明，迈克尔·塔巴科夫，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44