固态切换开关、晶闸管阀体及其强迫切换方法技术

本发明专利技术提供了一种固态切换开关，包括控制单元、机械开关和晶闸管阀体，机械开关和晶闸管阀体采用小车安装。本发明专利技术还提供了用于固态切换开关的晶闸管阀体及其强迫切换方法。本发明专利技术的固态切换开关容易实现与开闭站的并柜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力领域，具体而言，涉及一种SSTS ( Solid State Transfer Switch,固态切4灸开关)，以及晶闸管阀体及其强迫切换方法。
技术介绍
随着经济的不断发展，用户对电能质量的要求越来越高。而暂 态电能质量问题，如电压暂降(Voltage Sags )和瞬时断电等严重影 响用户设备的正常运行。针对这些电能质量问题，传统处理方法(采用普通的过电压抑 制器防止过电压损坏设备、采用滤波器减小谐波畸变的影响、采用 不间断电源(UPS)保护某些关键性设备、安装机械切换开关的备 自投及双电源供电、安装自备发电机等)存在投入资金大缺点。自八十年代末，各公司便开始了 10kV固态切换的专题研究， 并陆续地推出了相应的产品化装置。各大公司才艮据实际用户情况的 不同,开发的SSTS在设计理念、结构、控制逻辑等方面各不相同。一种SSTS采用纯晶闸管设计方案，晶闸管在运行过程中一直 导通(正向和反向晶闸管各导通半个周波)，虽然晶闸管两端压降 很小，但流过的却是比较大的负荷电流，会产生很大的热量和损耗，5必须采取一定的冷却措施。常见冷却方法包括水冷、油冷、风冷等。 冷却设备势必增加系统的复杂性和运行维护的费用，降低了装置的 效率和可靠性。因此设计方案中，切换速度虽快,但损耗大,效率低,采用水冷成本高，占地面积大，维护复杂。因此，这种SSTS很难与开闭站并才巨。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种固态切换开关、晶闸管阀体及其强迫切换 方法，能够解决上述的SSTS很难与开闭站并拒的问题。在本专利技术的实施例中，l是供了一种固态切换开关，包括控制单 元、机械开关和晶闸管阀体，机械开关和晶闸管阀体采用小车安装。 本专利技术还才是供了用于固态切换开关的晶闸管阀体及其强迫切换方法。在本专利技术的实施例中，还提供了 一种用于固态切换开关的晶闸 管阀体，包4舌主电源；晶闸管Vll和晶闸管V12,晶闸管Vll 的输出端连接至晶闸管V12的输入端，并连接至主电源的输出端； 备用电源；晶闸管V21和晶闸管V22，晶闸管V21的输出端连接 至晶闸管V22的输入端，并连接至备用电源的输出端；晶闸管Vll 的丰lr入端、晶间管V12的4命出端、晶闸管V21的车lr入端、和晶闸 管V22的输出端连接在一起，共同连接至安装的负载。在本专利技术的实施例中，还才是供了 一种用于固态切换开关的晶闸 管阀体的强迫切换方法，晶闸管阀体包括主电源；晶闸管V11和 晶闸管V12,晶闸管Vll的llr出端连冲妄至晶闸管V12的IIT入端，并 连接至主电源的输出端；备用电源；晶闸管V21和晶闸管V22，晶 闸管V21的输出端连接至晶闸管V22的输入端，并连接至备用电 源的输出端；晶闸管V11的输入端、晶间管V12的llr出端、晶闸管V21的输入端、和晶闸管V22的输出端连接在一起，共同连接至安装的负载。通过上述冲支术方案，本专利技术实现了容易与开闭站并拒的技术效果。附图说明此处所说明的附图用来冲是供对本专利技术的进一步理解，构成本申 请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其i兌明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图1示出了根据本专利技术实施例的晶闸管阀体的电路原理图。 具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细i兌明本专利技术。本专利技术的 一 个实施例提供了 一种固态切换开关，包括控制单 元、机械开关和晶闸管阀体，机械开关和晶闸管阀体采用小车安装。由于枳4成开关和晶闸管阀体采用小车安装，所以容易实现与开 闭5占的并才巨。在上述的固态切:换开关中，还可以包4舌旁^各开关拒，其与控制 单元、快速机械开关和晶闸管阀体旁路连接，用于备用。控制单元可以采用高速凄t据处理芯片，以CAN通ifl和SPI同 步串口通讯为基础，实现控制器分层分布控制结构，这种分层分布 式结构系统构架清晰，各层相互隔离，可大大简化系统设计，增加 系统可靠性和可扩展性。同时，该控制单元采用判断快速才几械开关位置状态与判断电流过零同时进行的控制策略，缩短了由于采用才几械开关造成的切换延时；采用强迫换流技术，既保证不造成系统合 环，又缩短了负载的断流时间；在很大概率上缩短了整个切换时间；快速机械开关可以釆用电磁斥力机构和双稳态组合碟簧保持 机构以及大功率脉沖电源，实现了开关的快速动作，分闸时间小于 等于2ms,合闸时间小于等于6ms;采用内置于触头簧结构中的合 闸液压緩沖器抑制合闸弹跳；采用快速响应光电传感器实现开关位 置快速回才艮，回净艮时间0.7ms,充分^f呆i正下一个才喿作的及时性。利 用大功率脉冲电源实现具有电容恒压控制、五防电气联锁、状态及 控制信号的快速通讯、电容欠压闭锁操作智能化功能；该开关采用 固封极柱和特殊不锈钢构件，实现了小车安装的柜式结构。晶闸管阀体可以釆用压装式结构和特殊设计的拉杆，将阀元 件、保护电路以及散热元件有机整合到一起，实现了小车安装的拒 式结构；该晶闸管阀体不仅具备晶闸管阀短时通流的散热能力，而 且还具有换流快、体积小、结构简单和安装维护方便等优点。普通开关柜可以用作故障检修时的旁路开关，可实现设备的不 停电检修。上述基于小车安装的快速机械开关和阀体的柜式复合结构固 态切换开关用于10kV电力系统，可以4是高供电可靠性和电能质量，克月l传统处理方法的陷。该SSTS采用快速开关和晶闸管阀体并联的形式，利用晶闸管 阀体在快速开关分断和闭合过程中分流、4甘压作用，实现快速开关 迅速分断和闭合，能够完成从电压异常线路向电压正常线路迅速切 换(《15ms)，保证用户设备的正常运行。其中，控制单元采用高速数据处理芯片，采用强迫切换控制策 略以及快速检测算法，实现了电源故障的控诉识别以及切换过程的快速完成。针对各种SSTS装置的应用，控制策略有两种过零切换策略 和强迫切换控制策略，过零切换策略在各类型SSTS在设备已经广 泛使用。而本专利技术采用了强迫切换控制策略。在相关技术中，另一种SSTS采用晶闸管阀体与普通机械开关 并联的复合开关,平时通过普通机械开关向负载供电，切换中打开机 械开关，由晶闸管完成切换，切换完成后，闭合备用电源侧的机械 开关，由此开关向负荷供电；在此方案中晶闸管平时不导通，仅在 切换过程中导通数十毫秒，因此这种复合开关损耗小，关效率可达 9 9%，省去了冷却设备，但是切换速度大于一个周波(25mS)。通过以上4支术方案，本SSTS装置保i正在任何情况下切换时间 不大于15mS，在三相断电的情况下切换时间不超过lOmS.图1示出了才艮据本专利技术实施例的晶闸管阀体的电路原理图，其 包括主电源；晶闸管Vll和晶闸管V12，晶闸管Vll的输出端连4妻至晶间管vi2的iir入端，并连^妻至主电源的llr出端；备用电源；晶闸管V21和晶闸管V22，晶闸管V21的^r出端连^妄至晶间 管V22的输入端，并连4妻至备用电源的输出端；9晶闸管vii的ilr入端、晶闸管vi2的iir出端、晶闸管V2i的输入端、和晶闸管V22的输出端连接在一起，共同连接至安装的负载。本专利技术的实施例提供了用于该晶闸管阀体的强迫切换方法。冲佥测到主电源故障后，先移除晶闸管Vll和晶闸管V12触发月永沖，并判断电;危i 1方向。若il大于O，则首先开始触发晶闸管V21,分以下几种情形1) 若ul本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态切换开关，包括控制单元、机械开关和晶闸管阀体，其特征在于，所述机械开关和晶闸管阀体采用小车安装。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国亮，李金元，李志兵，崔博元，王松岑，蔡林海，
申请(专利权)人：北京市电力公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]