[發(fā)明專利]機械式高壓直流斷路器控制與保護系統(tǒng)及其控制方法

在審

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• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109245034A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王坤;薛繼印;于建斌;王思祥;白長玉;顏世凱;張玉舒;呂騰飛;張曼玉
• 申請（專利權(quán)）人: 山東電力設(shè)備有限公司
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087
• 代理公司: 濟南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻;張平平

1.機械式高壓直流斷路器控制與保護系統(tǒng)，其特征在于：包括中央處理器模塊以及與其連接的電流采集判斷模塊、電壓信息采集模塊、動作控制模塊、斥力電容充電模塊、狀態(tài)反饋指示模塊、電源模塊、信息交互與記錄模塊、防死機模塊；

所述的中央處理器模塊，負責信息的統(tǒng)一處理與相關(guān)動作指令的發(fā)出；

所述的電流采集判斷模塊，包括電流信息采集單元和電流檢測處理單元，電流信息采集單元由羅氏線圈與霍爾電流傳感器及其對應(yīng)的信號調(diào)理電路組成，其中羅氏線圈負責采集電流變化率，霍爾電流傳感器負責采集電流幅值，采集參數(shù)通過信號調(diào)理電路后進入電流檢測處理單元；電流檢測處理單元綜合電流變化率與電流幅值判斷是否發(fā)生短路并將相應(yīng)的狀態(tài)量反饋給中央處理器模塊；

所述的電壓信息采集模塊，采集機械式高壓直流斷路器拓撲結(jié)構(gòu)中換流電容(Cc)的電壓并將電壓信息數(shù)字量傳輸給中央處理器模塊；

所述的動作控制模塊，包括光纖隔離單元及與其連接的主斷路器永磁機構(gòu)、主斷路器電磁斥力機構(gòu)、輔助斷路器(BCB)和換流開關(guān)(Sc)，根據(jù)中央處理器模塊的指令實現(xiàn)主斷路器永磁機構(gòu)的分合閘、主斷路電磁斥力機構(gòu)的分閘、輔助斷路器(BCB)的分合閘和換流開關(guān)(Sc)的導(dǎo)通或關(guān)斷；

所述的斥力電容充電模塊,通過充電機給斥力電容充電，其中斥力電容與主斷路器電磁斥力機構(gòu)配套，為斥力線圈提供電流，中央處理器模塊通過串口通信控制充電機實現(xiàn)斥力電容充電，并獲取斥力電容電壓信息；

所述的狀態(tài)反饋指示模塊，顯示主斷路器分合閘狀態(tài)、輔助斷路器的分合閘狀態(tài)、溫濕度、斥力電容電壓信息、換流電容(Cc)電壓信息并設(shè)置按鈕完成主斷路器分合閘、輔助斷路器分合閘操作；

所述的電源模塊，為整個控制與保護系統(tǒng)提供電源；

所述的信息交互與記錄模塊，根據(jù)需要實現(xiàn)與外部的通信以及系統(tǒng)運行信息的記錄；

所述的防死機模塊，防止中央處理器模塊進入死機狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式高壓直流斷路器控制與保護系統(tǒng)，其特征在于：所述的機械式高壓直流斷路器拓撲結(jié)構(gòu)包括用于切斷剩余電流的輔助斷路器(BCB)及三條并聯(lián)支路，第一條支路由用于導(dǎo)通系統(tǒng)正常工作電流的主斷路器(VCB)構(gòu)成，主斷路器(VCB)采用電磁斥力和永磁相耦合的操動機構(gòu)，主斷路器(VCB)出線端與輔助斷路器(BCB)的進線端相連；第二條支路為換流支路，包括換流電抗(Lc)、換流開關(guān)(Sc)、充電電阻(Rc)、換流電容(Cc)，換流電抗(Lc)一端接主斷路器(VCB)進線端，換流電抗(Lc)另一端與換流開關(guān)(Sc)的一端相連，換流開關(guān)(Sc)的另一端接換流電容(Cc)正極與充電電阻(Rc)的一端，充電電阻(Rc)的另一端接地，換流電容(Cc)負極與輔助斷路器(BCB)的進線端相連；第三條支路為能量釋放支路，包括避雷器(MOV)，避雷器(MOV)一端與主斷路器(VCB)進線端相連，避雷器(MOV)另一端與輔助斷路器(BCB)的進線端相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機械式高壓直流斷路器控制與保護系統(tǒng)，其特征在于：主斷路器(VCB)采用真空斷路器。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機械式高壓直流斷路器控制與保護系統(tǒng)，其特征在于：避雷器(MOV)采用系統(tǒng)電壓等級相配合的金屬氧化物避雷器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式高壓直流斷路器控制與保護系統(tǒng)，其特征在于：所述的電流采集判斷模塊中的電流檢測處理單元負責短路電流檢測與相應(yīng)狀態(tài)量輸出，其工作流程是，當電流上升率高于整定值E時，啟動短路電流檢測；在規(guī)定的延時時間內(nèi)，如果電流上升率di/dt始終高于整定值E時，則輸出短路電流保護信號；如果電流上升率di/dt回落，但電流上升率di/dt高于整定值F，低于整定值E，且電流增量高于整定值K，同樣輸出短路電流保護信號；如果電流上升率di/dt低于整定值F，則退出短路電流檢測保護。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式高壓直流斷路器控制與保護系統(tǒng)，其特征在于：所述的電源模塊包括工作電源單元、備用電源單元和電源轉(zhuǎn)換單元，為整個控制與保護系統(tǒng)提供電源，并在工作電源工作異常的情況下提供備用電源。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式高壓直流斷路器控制與保護系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一、電流采集判斷模塊是否檢測到系統(tǒng)出現(xiàn)短路電流，若否，則繼續(xù)檢測；若是，則將狀態(tài)量發(fā)送給中央處理器模塊并進入步驟二；

步驟二、中央處理器模塊發(fā)送分閘信號給主斷路器電磁斥力機構(gòu)；

步驟三、主斷路器觸頭達到一定開距，中央處理器模塊發(fā)送導(dǎo)通信號給換流開關(guān)；

步驟四、按照相關(guān)時序，中央處理器模塊發(fā)送分閘信號給輔助斷路器進行關(guān)斷，切斷剩余電流；

步驟五、檢測主斷路器是否分閘，若是，進入步驟六，若否，進入步驟八；

步驟六、檢測輔助斷路器是否分閘，若是，進入步驟七，若否，進入步驟八；

步驟七、狀態(tài)反饋指示模塊顯示短路電流開斷成功；

步驟八、狀態(tài)反饋指示模塊顯示短路電流開斷失敗。