变流器直流短路保护系统、方法、计算机设备和计算机可读存储介质技术方案

本发明专利技术公开一种变流器直流短路保护系统、方法、计算机设备和计算机可读存储介质，系统包括：第一判别模块，用于获取直流侧电压U

【技术实现步骤摘要】
变流器直流短路保护系统、方法、计算机设备和计算机可读存储介质


[0001]本专利技术属于变流器短路保护
，具体涉及一种变流器直流短路保护系统、方法、计算机设备和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]基于IGBT功率器件的变流器目前广泛应用于工矿企业、电力企业、轨道交通等行业，这些大功率PWM变流器在大多数使用场合会存在超越正常工况的过载和电气冲击，造成持续性的短路故障。对于PWM变流器，一旦发生直流侧短路故障，IGBT功率模块的反并联二极管将承受短路电流，该电流远超过反并联二极管的耐受电流。若依靠直流断路器大电流脱扣保护切除故障点，保护动作时间在百微秒。相比之下，传统IGBT器件的I2t值一般为59
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104A2·
s，无法满足短路故障时耐冲击能力的要求，因此短路故障点无法迅速切除将导致内部IGBT器件损坏。
[0003]传统保护中对内部直流侧短路故障设置熔丝保护。有的技术将风机变流器IGBT功率模组交直流侧并联短路保护装置，快速增大熔断值，提高保护灵敏度，但熔丝价格昂贵，且熔丝一次性使用，保护动作后需要运维人员更新熔丝，操作繁琐。
[0004]对于直流侧短路保护，有的技术通过将直流侧电流作为短路故障识别的特征量，但只能识别外部近端短路故障。有的技术选取直流电流变化率作为特征量，实现了变流器外部远端短路故障和外部近端短路故障的识别和区分，但当变流器功率单元内部发生直流短路故障时，由于内部形成短路故障点，直流侧无故障电流，现有电流判据无法快速识别。
专利技术内容
[0005]专利技术目的：本申请提供一种变流器直流短路保护系统、方法、计算机设备和计算机可读存储介质，用于解决变流器直流侧短路故障如何快速识别且避免短路电流损坏变流设备的问题。
[0006]技术方案：本申请提供一种变流器直流短路保护系统，包括：第一判别模块，所述第一判别模块用于获取N个直流侧电压U
DC
在ΔT时间内的电压变化ΔU，计算直流侧电压变化率K满足：K＝ΔT/ΔU；所述第一判别模块用于设定直流欠压近端保护定值U
set1
、电压变化率近端保护定值K1，所述第一判别模块用于在U
DC
＜U
set1
且K＞K1时，判定为内部短路或近端短路故障；所述第一判别模块用于设定直流欠压远端保护定值U
set2
、电压变化率远端保护定值K2，所述第一判别模块用于在K＜K1且K＞K2，或者U
DC
＞U
set2
且U
DC
＜U
set1
时，判定为外部远端短路故障；第二判别模块，所述第二判别模块用于在判定内部短路或外部近端短路故障、外部远端短路故障中的任一种后，发送导通旁路信号，经后备保护延时定值T，获取当前功率单元交流侧电流最大值I
AC_max
、短路保护交流电流定值I
AC_over
，所述第二判别模块用于在I
AC_max
＞I
AC_over
时，判定旁路未成功，并重新发送导通旁路信号。
[0007]在一些实施例中，所述第一判别模块包括就地保护单元，所述第二判别模块包括
集中保护单元和旁路单元，所述集中保护单元与所述就地保护单元通讯连接，所述集中保护单元与所述旁路单元通讯连接，所述就地保护单元与所述旁路单元通讯连接。
[0008]在一些实施例中，所述旁路单元包括A型拓扑、B型拓扑或C型拓扑中的任意一者或任意两者的组合；所述A型拓扑为三相桥式电路，所述A型拓扑包括直流侧和交流侧，所述变流器包括输入端和直流输出端，所述交流侧连接于所述输入端，所述直流侧连接于所述直流输出端；所述B型拓扑为三只双向晶闸管器件并联成的角型或星型，所述变流器包括交流输入端，所述B型拓扑连接于所述交流输入端；所述C型拓扑包括相连接的双向晶闸管，所述变流器包括三个交流端，所述C型拓扑连接于所述变流器的三个交流端。
[0009]在一些实施例中，所述直流欠压保护定值U
set1
满足：400V≤U
set1
≤600V。
[0010]在一些实施例中，所述电压变化率近端保护定值K1满足：1.5kV/ms≤K1≤2.5kV/ms。
[0011]在一些实施例中，所述直流欠压保护定值U
set2
满足：700V≤U
set2
≤900V。
[0012]在一些实施例中，所述电压变化率远端保护定值K2满足：80V/ms≤K2≤120V/ms。
[0013]本申请还提供一种变流器直流短路保护方法，包括步骤如下：获取N个直流侧电压U
DC
在ΔT时间内的电压变化ΔU，计算直流侧电压变化率K满足：K＝ΔT/ΔU；设定直流欠压近端保护定值U
set1
、电压变化率近端保护定值K1，当U
DC
＜U
set1
且K＞K1时，判定为内部短路或近端短路；设定直流欠压远端保护定值U
set2
、电压变化率远端保护定值K2，当K＜K1且K＞K2，或者，当U
DC
＞U
set2
且U
DC
＜U
set1
，判定为外部远端短路；当判定变流器发生内部短路或外部近端短路、外部远端短路中任一种故障类型时，发送导通旁路信号，经后备保护延时定值T，获取当前功率单元交流侧电流最大值I
AC_max
、短路保护交流电流定值I
AC_over
，若I
AC_max
＞I
AC_over
，判定旁路未成功，重新发送导通旁路信号。
[0014]在一些实施例中，所述直流欠压保护定值U
set1
满足：400V≤U
set1
≤600V。
[0015]在一些实施例中，所述电压变化率近端保护定值K1满足：1.5kV/ms≤K1≤2.5kV/ms。
[0016]在一些实施例中，所述直流欠压保护定值U
set2
满足：700V≤U
set2
≤900V。
[0017]在一些实施例中，所述电压变化率远端保护定值K2满足：80V/ms≤K2≤120V/ms。
[0018]本申请还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述变流器直流短路保护方法的步骤。
[0019]本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述变流器直流短路保护方法的步骤。
[0020]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的变流器直流短路保护系统、方法、计算机设备和计算机可读存储介质，变流器直流短路保护系统包括：第一判别模块，第一判别模块用于获取N个直流侧电压U...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流器直流短路保护系统，其特征在于，包括：第一判别模块(10)，所述第一判别模块(10)用于获取N个直流侧电压U
DC
在ΔT时间内的电压变化ΔU，计算直流侧电压变化率K满足：K＝ΔT/ΔU；所述第一判别模块(10)用于设定直流欠压近端保护定值U
set1
、电压变化率近端保护定值K1，所述第一判别模块(10)用于在U
DC
＜U
set1
且K＞K1时，判定为内部短路或近端短路故障；所述第一判别模块(10)用于设定直流欠压远端保护定值U
set2
、电压变化率远端保护定值K2，所述第一判别模块(10)用于在K＜K1且K＞K2，或者U
DC
＞U
set2
且U
DC
＜U
set1
时，判定为外部远端短路故障；第二判别模块(20)，所述第二判别模块(20)用于在判定内部短路或外部近端短路故障、外部远端短路故障中的任一种后，发送导通旁路信号，经后备保护延时定值T，获取当前功率单元交流侧电流最大值I
AC_max
、短路保护交流电流定值I
AC_over
，所述第二判别模块(20)用于在I
AC_max
＞I
AC_over
时，判定旁路未成功，并重新发送导通旁路信号。2.根据权利要求1所述的变流器直流短路保护系统，其特征在于，所述第一判别模块(10)包括就地保护单元(100)，所述第二判别模块(20)包括集中保护单元(200)和旁路单元(300)，所述集中保护单元(200)与所述就地保护单元(100)通讯连接，所述集中保护单元(200)与所述旁路单元(300)通讯连接，所述就地保护单元(100)与所述旁路单元(300)通讯连接。3.根据权利要求2所述的变流器直流短路保护系统，其特征在于，所述旁路单元(300)包括A型拓扑、B型拓扑或C型拓扑中的任意一者或任意两者的组合；所述A型拓扑为三相桥式电路，所述A型拓扑包括直流侧和交流侧，所述变流器包括输入端和直流输出端，所述交流侧连接于所述输入端，所述直流侧连接于所述直流输出端；所述B型拓扑为三只双向晶闸管器件并联成的角型或星型，所述变流器包括交流输入端，所述B型拓扑连接于所述交流输入端；所述C型拓扑包括相连接的双向晶闸管，所述变流器包括三个交流端，所述C型拓扑连接于所述变流器的三个交流端。4.根据权利要求1所述的变流器直流短路保护系统，其特征在于，所述直流欠压保护定值U
set1
满足：400V≤U
set1
≤600V。5.根据权利要求1所述的变流器直流短路保护系统，其特征在于，所述电压变化率...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智谦，钱为，刘洪德，吴扣林，袁庆伟，谢晔源，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：