电力系统直流限流保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种电力系统限流保护装置，其特征在于：包括：可双向限流的开关动作单元，由ＩＧＢＴ、与其并联的与电流方向相反的二极管和缓冲板构成，串联在供电网络主回路中与输入电压正极相连；电压检测单元，取供电网络的输入电压进行采样检测；电流检测单元，采用霍尔电流传感器采样供电网络主回路的电流进行检测；控制电路，输入电压检测单元和电流检测单元的信号，并设定关断时间，采用峰值电流控制方式判断主回路是否短路，输出控制信号控制可双向限流的开关动作单元中的ＩＧＢＴ。本实用新型专利技术与供电网络上下级断路器密切配合，实现分级保护功能。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力系统的组成部分，涉及一种供电网络中的限流保护装置。
技术介绍
现有的短路限流装置研究主要集中于交流电网，而对直流电网的限流装置研究还 比较少。交流系统中可以充分利用交流电流过零的特点来分断保护装置，而直流系统由于 发生短路时电流没有过零的条件，分断直流电弧要比前者困难许多。随着直流电力系统的 蓬勃发展，如高压直流输电系统以及直流电力系统等，对适合应用于直流系统的短路限流 装置研究还比较少。近几年，我国科研院所等单位对直流供电网络进行了分析，提出了很多的改进意 见，开展了直流高分断能力断路器、不断电转换等设备的研制。但受制于技术储备不足、相 关技术工程化应用研究不够，采取的改进措施仅仅针对设备级的，但在供电网络的分级保 护方面并没有开展相应的工作，此区域长期处于空白状态。目前应用于直流系统的短路限流装置有以下几种技术途径1)超导故障电流限 制器；2)聚合材料的故障电流限制器；3)固态限流器。但超导技术在电工领域的应用，特别 是在大功率场合的应用技术尚不成熟，成本也极其昂贵，超导体在失超后需要较长的时间 才能恢复到超导态，这难以满足需要快速重合间的应用场合；聚合材料在每次短路电流故 障被切断后，需要好几分钟的恢复时间，并且这种限流器在使用多次后会导致性能变坏，必 须更换。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种电力系统限流保护装置，能够实现电 力系统的分级保护。本技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为一种电力系统限流保护装 置，其特征在于包括可双向限流的开关动作单元，由IGBT、与其并联的与电流方向相反的二极管和缓 冲板构成，串联在供电网络主回路中与输入电压正极相连；电压检测单元，取供电网络的输入电压进行采样检测；电流检测单元，采用霍尔电流传感器采样供电网络主回路的电流进行检测；控制电路，输入电压检测单元和电流检测单元的信号，并设定关断时间，采用峰值 电流控制方式判断主回路是否短路，输出控制信号控制可双向限流的开关动作单元中的 IGBT。按上述方案，所述的控制电路包括差分电路、电压跟随器、比较电路、定时器、逻辑 判断电路、隔离放大器和驱动电路，其中电流检测单元的信号输入定时器后输入逻辑判断 电路；电流检测单元的信号经差分电路、电压跟随器、比较电路后输入逻辑判断电路；电压 检测单元的信号经差分电路、电压跟随器、比较电路后输入逻辑判断电路；逻辑判断电路根据输入的信号输出开关信号经隔离放大器放大经驱动电路输出控制信号。按上述方案，在供电网络的输入电压两端并联RC滤波装置；在所述的可双向限流的开关动作单元后串联堵截二极管再与输入电压负极并联稳压二极管；所述的霍尔电流传 感器与电感相联接。本技术的工作原理为电压检测单元和电流检测单元检测到的数据经控制电 路判断供电网络是否发生短路故障，从而驱动可双向限流的开关动作单元，当供电网络下 级支路中发生短路故障时，能够限制短路电流上升的时间，延长熔断器的可正常动作的时 间，使熔断器通过分断时间的不同，提高保护的选择性；当供电网络上级支路短路时，限流 保护装置能限制或截断下级支路向上级支路反馈的短路电流，减少下级支路电网中的能量 向短路的上级支路电网的流动，避免事故的扩大。本技术的有益效果为1、与供电网络上下级断路器密切配合，实现分级保护 功能；2、故障被排除后能迅速恢复；3、成本低，寿命长。附图说明图1为本技术一个实施例的安装位置及框图图2为本技术一个实施例的原理图图3为本技术一个实施例的逻辑框图图4为本技术一个实施例的电路图具体实施方式图1为本技术一个实施例的安装位置及框图，本实施例串联在供电网络主回 路中，包括可双向限流的开关动作单元、电压检测单元、电流检测单元和控制电路。图2为本技术一个实施例的原理图，图4为本技术一个实施例的电路图。可双向限流的开关动作单元，由IGBT、与其并联的与电流方向相反的二极管和缓 冲板构成，串联在供电网络主回路中与输入电压正极相连；电压检测单元，取供电网络的 输入电压进行采样检测；电流检测单元，采用霍尔电流传感器采样供电网络主回路的电流 进行检测；控制电路，输入电压检测单元和电流检测单元的信号，并设定关断时间，采用峰 值电流控制方式判断主回路是否短路，输出控制信号控制可双向限流的开关动作单元中的 IGBT ；在供电网络的输入电压两端并联RC滤波装置；在所述的可双向限流的开关动作单元 后串联堵截二极管再与输入电压负极并联稳压二极管；所述的霍尔电流传感器与电感相联 接。图3为本技术一个实施例的逻辑框图，控制电路包括差分电路、电压跟随器、 比较电路、定时器、逻辑判断电路、隔离放大器和驱动电路，其中电流检测回路经差分电 路，抑制了共模干扰，而后经运放搭接的电压跟随器，提高了输入阻抗，最后信号经过比较 电路之后形成数字信号供逻辑判断。电压信号也采用了同样的方式。控制方式采用了峰值 电流控制并且用定时器固定关断时间，经电流比较后形成开关信号。逻辑判断电路根据输 入的信号输出开关信号经隔离放大器放大经驱动电路输出控制信号。本实施例的工作过程为⑴正常供电时，T1导通，限流装置电流流过TpDtl和电感 L到达负载。T1为IGBT，D0为堵截二极管。(2)限流装置输出端短路时，T1工作于斩控限流状态，并且将短路电流限制在3000A。设定关断时间为200ms，若限流装置输出端短路故障在200ms内一直存在，则在超过 200ms之后，关断T1后不再开通，并保持阻断状态；若限流装置输出端短路故障在200ms内 消除了(如短路所对应支路的熔断器熔断了)，那么T1立即恢复导通状态。(3)当限流装置输入端短路时，由于堵截二极管Dtl的存在，限流装置输出端的能量 不能向限流装置输入端馈送，因此可完全堵截限流装置输出端向限流装置输入端馈入短路 电流。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统直流限流保护装置，其特征在于：包括：　　可双向限流的开关动作单元，由ＩＧＢＴ、与其并联的与电流方向相反的二极管和缓冲板构成，串联在供电网络主回路中与输入电压正极相连；　　电压检测单元，取供电网络的输入电压进行采样检测；　　电流检测单元，采用霍尔电流传感器采样供电网络主回路的电流进行检测；　　控制电路，输入电压检测单元和电流检测单元的信号，并设定关断时间，采用峰值电流控制方式判断主回路是否短路，输出控制信号控制可双向限流的开关动作单元中的ＩＧＢＴ。

【技术特征摘要】
一种电力系统直流限流保护装置，其特征在于包括可双向限流的开关动作单元，由IGBT、与其并联的与电流方向相反的二极管和缓冲板构成，串联在供电网络主回路中与输入电压正极相连；电压检测单元，取供电网络的输入电压进行采样检测；电流检测单元，采用霍尔电流传感器采样供电网络主回路的电流进行检测；控制电路，输入电压检测单元和电流检测单元的信号，并设定关断时间，采用峰值电流控制方式判断主回路是否短路，输出控制信号控制可双向限流的开关动作单元中的IGBT。2.根据权利要求1所述的电力系统直流限流保护装置，其特征在于所述的控制电路 包括差分电路、电压跟随器、比较电...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晨，程骏，范永江，赵淑琴，许建，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]