[發明專利]一種高壓串聯閥過流保護裝置及方法

有效

• 申請號: 201310093968.9
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN104065044B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 劉磊;陳赤漢;張茂強;盧為;羅蘇南;曹冬明
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司;常州博瑞電力自動化設備有限公司
• 主分類號: H02H7/20
• 分類號: H02H7/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于電力電子應用領域，特別涉及一種高壓串聯閥過流保護裝置及方法。

背景技術

由于單個電力電子元件耐壓有限，在某些高壓應用場合需要進行電力電子元件的串聯使用。通常串聯閥過流保護方法有采用霍爾采樣高壓閥電流與電流互感器采樣閥電流。

霍爾傳感器需要提供直流工作電壓，因此通常應用在電壓等級較低的場合。在電力系統STACOM或HVDC Flexible這些應用場合中，高壓閥電壓通常高于20kV，隔離要求非常高，因此霍爾采樣高壓閥電流這種方法的適用性較低。

電流互感器廣泛應用于高壓輸電等電力系統應用場合，成為實現高壓輸電系統中測量及保護的重要設備，一般分為電磁式電流互感器與電子式電流互感器。

電磁式電流互感器基于電磁感應原理，存在電磁飽和問題。同時為了實現過流保護，需要設計復雜的高壓取能電路，通常設計為一次線路感應取能與激光供能相配合的方式。激光供能主要是能采用激光或其它光源從低壓側通過光纖將光能量傳送到高電位側，再由光電轉換器件（光電池）將光能量轉換為電能量，經過DC/DC變換后提供穩定的電源輸出。光電池的轉換效率較低，能提供的能量有限，檢測及回報電路元件都需要選取成本較高的低功耗元器件。

電子式電流互感器基于新型的光電子技術和光纖傳輸技術，目前分為無源式電子式電流互感器與有源式電子式互感器。無源式電子式互感器是一種全光式電子式互感器，其穩定性還沒有解決，技術并不成熟；有源式電子式互感器也存在高壓供能的問題。

針對高壓場合全控型器件串聯使用的高壓閥，目前沒有簡單可靠、成本較低的過流保護方法。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種高壓串聯閥過流保護裝置及方法，其簡單、可靠，保護電路成本低，并易于在類似應用場合中推廣。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種高壓串聯閥過流保護裝置，包括閥組控制單元、過流檢測單元和柔性羅氏線圈，所述過流檢測單元安裝于一次高壓串聯閥側，柔性羅氏線圈安裝于高壓串聯閥上，過流檢測單元檢測流過高壓串聯閥的電流情況，并將光脈沖回報給閥組控制單元；所述閥組控制單元根據回報的光脈沖改變觸發脈沖，控制高壓串聯閥開通與關斷。

上述高壓串聯閥包括一個全控型電力電子組件或至少兩個全控型電力電子組件的串聯，當只包括一個全控型電力電子組件時，其集電極作為高壓串聯閥的正端，發射極作為高壓串聯閥的負端；若由至少兩個全控型電力電子組件串聯而成，則各組件的發射極連接其后一個組件的集電極，并將第一個組件的集電極作為高壓串聯閥的正端，將最后一個組件的發射極作為高壓串聯閥的負端。

上述柔性羅氏線圈由細導線均勻繞制在柔軟的絕緣體上而制成，且該絕緣體中心有一條回線。

上述柔性羅氏線圈環繞安裝在高壓串聯閥上，將高壓串聯閥由正端到負端穿過柔性羅氏線圈構成的封閉環；所述柔性羅氏線圈有正負兩個輸出端，正輸出端連接過流檢測單元正端，負輸出端連接過流檢測單元負端。

上述過流檢測單元包括一個二極管、一個發光二極管、兩個穩壓二極管、兩個電阻和一個三極管，第二二極管的正端連接第一穩壓二極管的負端，并共同作為過流檢測單元的正端；所述第二二極管的負端連接第一發光二極管的正端，而第一發光二極管的負端連接第一三極管的集電極，所述第一三極管的基極經由第一電阻連接第二二極管的負端，所述第一三極管的基極還經由第二電阻連接第一三極管的發射極，所述第一三極管的發射極連接第二穩壓二極管的負端，并共同作為過流檢測單元的負端；所述第一、二穩壓二極管的正端相連接。

上述過流檢測單元包括一個二極管、一個發光二極管、兩個穩壓二極管、兩個電阻和一個MOSFET，第四二極管的正端連接第三穩壓二極管的負端，并共同作為過流檢測單元的正端，所述第四二極管的負端連接第三發光二極管的正端，而第三發光二極管的負端連接MOSFET的漏極，所述MOSFET的柵極經由第三電阻連接第四二極管的負端，所述MOSFET的柵極還經由第四電阻連接MOSFET的源極，所述MOSFET的源極連接第四穩壓二極管的負端，并共同作為過流檢測單元的負端；所述第三、四穩壓二極管的正端相連接。