[發明專利]集成故障定位的固態斷路器RCD緩沖電路及故障定位方法

有效

• 申請號: 201610859448.8
• 申請日: 2016-09-27
• 公開（公告）號: CN106468752B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 劉飛;查曉明;劉文君;熊曉琪;謝博宇
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

本發明一種集成了故障定位功能的固態斷路器RCD緩沖電路與故障點檢測方法。包括RCD緩沖電路，其中電容Cs一端與V1集電極相連，另一端分別連接電阻Rs與二極管Ds的陽極，電阻Rs的另一端連信號地。繼電器Ts一端與二極管Ds的陰極相連，另一端連接V2的集電極，與隔離開關T共用同一控制信號，用于控制二極管Ds支路在發揮緩沖作用時導通，在故障定位過程中關斷。本發明能夠在有效抑制關斷過電壓的同時，通過控制隔離開關、繼電器以及固態斷路器的動作，實現對故障點的準確定位，用于直流微網中快速排除故障，保證系統的可靠性與安全性，提高了器件的利用率，降低了保護裝置的體積與成本，并且拓撲結構簡單，具有應用的可行性。

技術領域

本發明屬于直流微電網技術領域，涉及直流微網母線故障的保護及檢測，尤其是一種集成了故障定位功能的固態斷路器RCD緩沖電路與故障點檢測方法。

背景技術

當直流電網發生永久性故障時，由于斷路器不能再次重合閘，為了提高供電可靠性與電力系統穩定性，應快速找到故障點位置，排除故障。現有的直流微網傳輸線路的故障測距方法主要有阻抗法與行波法兩種。

阻抗法通常作為微機保護及錄波裝置的附加功能，具有啟動定值量化、投資少等特點；但在直流微網中，由于直流系統中的敏感器件如IGBT等在故障電流很大時需要快速關斷以進行保護，動作時間一般在幾毫秒以內，而阻抗法是基于穩態值的測量，因此不能滿足時間上的要求；同時阻抗法測距精度受過渡電阻、分布電容、系統運行方式等因素的影響較大，精度上不能滿足電力系統對測距精度的要求。

行波法測距包括單端法行波測距和雙端法行波測距。單端法行波測距不需要傳遞對側數據、不受通信技術條件限制，具有投資小、實施簡單、測距精度高等特點，但單端法行波測距需要考慮行波的衰減及母線的反射等因素，存在識別放射波困難等情況；雙端法測距只識別行波首波頭，不用辨別反射波，測距精度高，但雙端法測距要求兩側裝置要接入統一的、穩定的時鐘信號源并且要求兩側通信的線路具有很高的可靠性，否則很容易造成測距失敗的情況。另外，無論是單端法行波測距還是雙端法行波測距，都需要附加額外的電氣設備，增大投資，而且其啟動定值均不能量化實際運行中啟動門檻設置往往較低，容易誤啟動。

因此以上兩種方測距法在一定條件下都有一定的局限性，

此外，當直流微網發生故障時，由于不像交流系統中存在電流自然過零點，兩端固態電子開關(SSCB)在開通過程中的電流上升率di/dt和在關斷過程中的斷態電壓上升率du/dt都非常大，可能會對功率器件造成損壞或擊穿。此外，即使固態電子開關完成關斷動作，線路上電感所儲存的能量將在器件兩端產生過大的電壓，若不采取有效措施，則直流固態電子開關動作時將是在大電流、高電壓下的硬關斷，這將使其遭受巨大沖擊甚至損壞。因此需要增加一定的緩沖電路來避免SSCB遭到破壞，如RCD緩沖電路。

發明內容

本發明的目的是設計一種具有故障定位功能的緩沖電路，對兩者功能進行集成，可以有效提高器件的利用率，減小保護電路的體積，節約直流微電網故障保護系統的成本。

本發明的具有故障定位功能的固態斷路器緩沖電路的技術方案是：

一種集成了故障定位功能的固態斷路器RCD緩沖電路，應用于直流微電網中，其特征在于，包括固態斷路器以及RCD緩沖電路，其中，

所述固態斷路器包括兩個反串聯IGBT組，每個IGBT組由IGBT反并聯二極管構成，固態斷路器的兩端分別為V1端和V2端，其中，V1端口的母線上串聯隔離開關T，用于確保故障線路段與微網系統剩余部分隔離；

所述的緩沖電路包括電容Cs，電容Cs一端與V1集電極相連，另一端分別連接緩沖電阻Rs與二極管Ds的陽極，緩沖電阻Rs的另一端連信號地；繼電器Ts一端與二極管Ds的陰極相連，另一端連接V2的集電極，與隔離開關T共用同一控制信號，用于控制二極管Ds支路在發揮緩沖作用時導通，在故障定位過程中關斷。