配电系统、固态断路器及电路保护方法技术方案

本公开涉及能够精准地保护系统安全且降低成本的配电系统、固态断路器及电路保护方法。配电系统包括固态断路器、多个继电器及多个电流采集单元，固态断路器连接于主线路中；多个继电器分别连接于固态断路器后级的多个支线路中；多个电流采集单元用于分别采集固态断路器的输出电流和多个继电器的输出电流；固态断路器包括电力电子开关及控制驱动单元；控制驱动单元用于：接收多个电流采集单元所采集的电流信号，基于电流信号判断主线路和多个支线路中是否存在短路，在存在短路时控制电力电子开关关断，在短路线路为支线路的情况下在电力电子开关关断后控制短路线路中的继电器断开并在短路线路中的继电器断开后控制电力电子开关闭合。子开关闭合。子开关闭合。

【技术实现步骤摘要】
配电系统、固态断路器及电路保护方法


[0001]本公开涉及配电系统、固态断路器及电路保护方法，尤其涉及短路保护的配电系统、固态断路器及电路保护方法。

技术介绍

[0002]对于在主线路和支线路中全部使用机械断路器(例如塑壳断路器)的传统的配电系统来说，由于机械断路器的断开动作所花费的时间长，在发生短路时可能无法对线路或后级设备(负载)提供及时的保护，造成用户损失。此外，机械断路器的直接断开是有电弧断电，影响机械断路器的使用寿命，从而提高电路保护的成本。
[0003]因此，在现有技术中，考虑对配电系统使用固态断路器(SSCB：Solid State Circuit Breaker)。固态断路器采用电力电子器件替代了部分机械结构，从而具有很多传统的机械断路器不具有的优势。比如，固态断路器的闭合与关断速度要远远地超过传统的机械断路器，使快速地限制并分断故障电流成为可能。同时，固态断路器的保护曲线相较于机械断路器更加精准，从而为后级设备提供更加快速且精准的保护。此外，固态断路器天然的数字化特性，使得一些复杂的应用控制与保护逻辑得以实现。然而，固态断路器成本较高。

技术实现思路

[0004]鉴于以上，本公开提供一种能够精准地保护系统安全且降低成本的配电系统、固态断路器及电路保护方法。
[0005]根据本公开实施例的一方面，提供了一种配电系统，包括固态断路器、多个继电器以及多个电流采集单元，其中所述固态断路器连接于主线路中；所述多个继电器分别连接于所述固态断路器后级的多个支线路中；所述多个电流采集单元用于分别采集所述固态断路器的输出电流和所述多个继电器的输出电流；所述固态断路器包括电力电子开关及控制驱动单元；所述控制驱动单元用于：接收所述多个电流采集单元所采集的电流信号，基于所述电流信号判断所述主线路和所述多个支线路中是否存在短路，在存在短路时，控制所述电力电子开关关断，在所述短路线路为支线路的情况下，在所述电力电子开关关断后控制所述短路线路中的继电器断开，并在所述短路线路中的继电器断开后控制所述电力电子开关闭合。
[0006]可选的，所述固态断路器还包括与所述电力电子开关串联的机械开关；以及在所述短路线路为所述主线路的情况下，所述控制驱动单元在所述电力电子开关关断后控制所述机械开关断开。
[0007]可选的，从控制所述电力电子开关关断至控制所述电力电子开关闭合之间的时间差小于10ms。
[0008]根据本公开实施例的再一方面，提供了一种固态断路器，用于连接于主线路中，且所述固态断路器后级的多个支线路中分别连接多个继电器，其中所述固态断路器包括电力
电子开关及控制驱动单元；并且所述控制驱动单元用于：接收对应于所述固态断路器的输出电流和所述多个继电器的输出电流的电流信号，基于所述电流信号判断所述主线路和所述多个支线路中是否存在短路，在存在短路时，控制所述电力电子开关关断，在所述短路线路为支线路的情况下，在所述电力电子开关关断后控制所述短路线路中的继电器断开，并在所述短路线路中的继电器断开后控制所述电力电子开关闭合。
[0009]根据本公开实施例的另一方面，提供了一种电路保护方法，应用于包括固态断路器和多个继电器的配电系统，所述固态断路器连接于主线路中，所述多个继电器分别连接于所述固态断路器后级的多个支线路中，其中所述电路保护方法包括：采集所述固态断路器的输出电流和所述多个继电器的输出电流；基于所采集的电流信号判断所述主线路和所述多个支线路中是否存在短路，在存在短路时，关断所述固态断路器的电力电子开关，在所述短路线路为支线路的情况下，在所述电力电子开关关断后断开所述短路线路中的继电器，并在所述短路线路中的继电器断开后闭合所述电力电子开关。
[0010]根据本公开的实施例，在存在短路时，固态断路器能迅速切断短路电流，并能精准确定短路线路及自动重合闸。在精准切除短路的支线路的同时，还可以确保系统中其他支线路的供电连续性，降低短路的支线路对系统的影响。
[0011]而且，由于在短路时先将电力电子开关关断，再将继电器断开，从而使继电器实现无电弧断电，保护继电器不受电弧损伤，延长使用寿命。
[0012]另外，由于使用价格相对便宜的继电器来配合固态断路器，不仅能够实现快速、精准切断短路的支线路的效果，还能够降低成本。
附图说明
[0013]通过下面结合附图对实施例的描述，本公开的这些和/或其他方面、特征和优点将变得更加清楚和容易理解，其中：
[0014]图1示出根据本公开的一实施例的配电系统的示意图。
[0015]图2示出根据本公开的一实施例的电路保护方法的流程图。
[0016]图3示出根据本公开的一实施例的在切除短路的支线路的过程中，固态断路器的电流变化示意图。
[0017]图4示出根据本公开的一实施例的在切除短路的支线路的过程中，电源、固态断路器、短路的支线路和其他支线路的电压波形示意图。
具体实施方式
[0018]下面将参考本公开的示例性实施例对本公开进行详细描述。然而，本公开不限于这里所描述的实施例，其可以以许多不同的形式来实施。所描述的实施例仅用于使本公开彻底和完整，并全面地向本领域的技术人员传递本公开的构思。所描述的各个实施例的特征可以互相组合或替换，除非明确排除或根据上下文应当排除。
[0019]在主线路和支线路中全部使用机械断路器(例如，塑壳断路器)的传统的配电系统由于机械断路器的断开动作所花费的时间长，在发生短路时可能无法提供及时的保护，并且其是有电弧断电，影响机械断路器的使用寿命，从而提高电路保护的成本。全部使用固态断路器的配电系统虽然能够快速限制并分断故障电流，但其成本比传统的配电系统高出几
十倍。因此，寻求一种能够精准地保护系统安全，且降低成本的配电系统成为重要的课题。
[0020]本公开的实施例提出了一种基于固态断路器和继电器的配电系统。在该配电系统中，基于所采集的主线路上的固态断路器的输出电流信号和对应于各支线路的继电器的输出电流信号，判断是否存在短路，在存在短路时，关断固态断路器的电力电子开关，在短路线路为支线路的情况下，在电力电子开关关断后断开短路线路中的继电器，并在短路线路中的继电器断开后闭合电力电子开关。在短路线路为主线路的情况下，还可以在电力电子开关关断后断开固态断路器的机械开关。需要说明的是，在本公开中，主线路与支线路是相对的概念，支线路是从主线路分出的线路。例如，在线路系统中，一个主线路可以分出多个支线路，分出的每个支线路还可以进一步分出支线路，相对于进一步分出的支线路，原支线路为主线路。换言之，主线路可以是直接连接至市电供电线的线路，也可以是后级的线路，只要其后还连接有分支，就可以是主线路。
[0021]图1示出根据本公开的一实施例的配电系统的示意图。参考图1，说明本公开实施例提供的基于固态断路器和继电器的配电系统的基本架构。
[0022]本公开实施例的配电系统10包括固态断路器100、多个继电器101～104和多个电流采集单元1050本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电系统，包括固态断路器、多个继电器以及多个电流采集单元，其中所述固态断路器连接于主线路中；所述多个继电器分别连接于所述固态断路器后级的多个支线路中；所述多个电流采集单元用于分别采集所述固态断路器的输出电流和所述多个继电器的输出电流；所述固态断路器包括电力电子开关及控制驱动单元；所述控制驱动单元用于：接收所述多个电流采集单元所采集的电流信号，基于所述电流信号判断所述主线路和所述多个支线路中是否存在短路，在存在短路时，控制所述电力电子开关关断，在所述短路线路为支线路的情况下，在所述电力电子开关关断后控制所述短路线路中的继电器断开，并在所述短路线路中的继电器断开后控制所述电力电子开关闭合。2.如权利要求1所述的配电系统，其中所述固态断路器还包括与所述电力电子开关串联的机械开关；以及在所述短路线路为所述主线路的情况下，所述控制驱动单元在所述电力电子开关关断后控制所述机械开关断开。3.如权利要求1所述的配电系统，其中从控制所述电力电子开关关断至控制所述电力电子开关闭合之间的时间差小于10ms。4.一种固态断路器，用于连接于主线路中，并且所述固态断路器后级的多个支线路中分别连接多个继电器，其中所述固态断路器包括电力电子开关及控制驱动单元；并且所述控制驱动单元用于：接收对应于所述固态断路器的输出电流和所述多个继电器的输出电流的电流信号，基于所述电流信号判断所述主线路和所述多个支线路中是否存在短路，在存在短路时，控制所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉霞，董济华，宋杨峰，石莹，王接兆，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：