[發(fā)明專利]一種混合式直流快切裝置及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010059848.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN111245087A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊騉;楊景剛;郭佳豪;黃強(qiáng);劉洋;趙科;蘇偉;劉瑞煌;車凱;馬勇;賈勇勇;李洪濤;劉詠飛;王靜君;劉媛;宋思齊;李玉杰;肖焓艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司;東南大學(xué);江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H02J9/06
• 分類號(hào): H02J9/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種混合式直流快切裝置，其特征在于：包括主電源S1、備用電源S2、第一主開關(guān)K1、第二主開關(guān)K2；

主電源S1通過第一主開關(guān)K1向負(fù)載供電；

備用電源S2通過第二主開關(guān)K2向負(fù)載供電；

第一主開關(guān)K1所在支路串聯(lián)第一電流傳感器A1，第二主開關(guān)K2所在支路串聯(lián)第二電流傳感器A2，其中，第一電流傳感器A1、第二電流傳感器A2用于測量所在支路電流；

第一主開關(guān)K1和第二主開關(guān)K2兩端并聯(lián)一個(gè)分?jǐn)嘀罚渲兴龇謹(jǐn)嘀酚糜诜謹(jǐn)囝~定電流及短路電流，包括隔離器件和固態(tài)開關(guān)K5。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式直流快切裝置，其特征在于：所述隔離器件為下述中的一種：

采用永磁機(jī)構(gòu)的雙斷口接觸器；

采用電磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的雙斷口接觸器；

具有單向隔離功能的功率二極管。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式直流快切裝置，其特征在于：所述雙斷口接觸器包含兩個(gè)輔助開關(guān)，其中：

第一輔助開關(guān)K3一端連接于第一主開關(guān)K1所在支路的進(jìn)線處，另一端連接固態(tài)開關(guān)K5；

第二輔助開關(guān)K4一端連接于第二主開關(guān)K2所在支路的進(jìn)線處，另一端連接固態(tài)開關(guān)K5，第一輔助開關(guān)K3、第二輔助開關(guān)K4分別控制分?jǐn)嘀返慕油ê蛿嚅_。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式直流快切裝置，其特征在于：所述功率二極管的數(shù)量為四個(gè)，其中：

第一功率二極管D1的輸入端連接第一主開關(guān)K1所在支路的輸入端，輸出端連接固態(tài)開關(guān)K5；

第二功率二極管D2的輸入端連接固態(tài)開關(guān)K5，輸出端連接第一主開關(guān)K1所在支路的輸出端；

第三功率二極管D3的輸入端連接第二主開關(guān)K2所在支路的輸入端，輸出端連接固態(tài)開關(guān)K5；

第四功率二極管D4的輸入端連接固態(tài)開關(guān)K5，輸出端連接二主開關(guān)K2所在支路的輸出端。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式直流快切裝置，其特征在于：所述第一主開關(guān)K1和第二主開關(guān)K2為采用斥力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械開關(guān)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式直流快切裝置，其特征在于：所述第一主開關(guān)K1和第二主開關(guān)K2的滅弧介質(zhì)為真空滅弧室或氣體滅弧室。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式直流快切裝置，其特征在于：所述固態(tài)開關(guān)K5為電力電子式固態(tài)開關(guān)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合式直流快切裝置，其特征在于：所述固態(tài)開關(guān)K5采用下述中的一種：

IGBT；

IEGT；

IGCT；

GTO。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述混合式直流快切裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)切換電源時(shí)，第一主開關(guān)K1打開，開始燃弧，固態(tài)開關(guān)K5觸發(fā)導(dǎo)通，在電弧電壓的作用下，電流向固態(tài)開關(guān)K5所在的分?jǐn)嘀忿D(zhuǎn)移；

(2)第一電流傳感器A1檢測其所在支路的電流，待電流降至0V后，控制系統(tǒng)向第二主開關(guān)K2發(fā)出合閘指令，經(jīng)過一定的延遲之后，控制系統(tǒng)向固態(tài)開關(guān)K5發(fā)出分?jǐn)嘀噶睿?/p>

(3)當(dāng)?shù)诙鏖_關(guān)K2完成合閘動(dòng)作，固態(tài)開關(guān)K5完成分?jǐn)鄤?dòng)作時(shí)，電源快速切換動(dòng)作完成；

(4)與第二主開關(guān)K2連接的隔離器件閉合，與第一主開關(guān)K1連接的隔離器件斷開，電源切換裝置動(dòng)作完成；

(5)當(dāng)需要將備用電源S2切換至主電源S1時(shí)，第二主開關(guān)K2打開燃弧，固態(tài)開關(guān)K5觸發(fā)導(dǎo)通，在電弧電壓的作用下，電流向固態(tài)開關(guān)K5所在的分?jǐn)嘀忿D(zhuǎn)移；

(6)第二電流傳感器A2檢測其所在支路的電流，待電流降至0V后，控制系統(tǒng)向第一主開關(guān)K1發(fā)出合閘指令，經(jīng)過一定的延遲之后，控制系統(tǒng)向固態(tài)開關(guān)K5發(fā)出分?jǐn)嘀噶睿?/p>

(7)當(dāng)?shù)谝恢鏖_關(guān)K1完成合閘動(dòng)作，固態(tài)開關(guān)K5完成分?jǐn)鄤?dòng)作，電源快速切換完成；

(8)與第一主開關(guān)K1連接的隔離器件閉合，與第二主開關(guān)K2連接的隔離器件斷開，電源切換裝置動(dòng)作完成。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求4所述混合式直流快切裝置的控制方法，其特征在于，當(dāng)采用功率二極管作為隔離器件時(shí)，控制方法包括以下步驟：

(a)當(dāng)電源需要由主電源S1切換至備用電源S2時(shí)，第一主開關(guān)K1打開，開始燃弧，固態(tài)開關(guān)K5觸發(fā)導(dǎo)通，電流在電弧電壓的作用下向固態(tài)開關(guān)K5轉(zhuǎn)移；

(b)第一電流傳感器A1檢測其所在支路的電流，待電流降至0V后，控制系統(tǒng)向第二主開關(guān)K2發(fā)出合閘指令，經(jīng)過一定的延遲之后，控制系統(tǒng)向固態(tài)開關(guān)K5發(fā)出分?jǐn)嘀噶睿?/p>

(c)當(dāng)?shù)诙鏖_關(guān)K2完成合閘動(dòng)作，第二主開關(guān)K2所在支路產(chǎn)生電流，固態(tài)開關(guān)K5完成分?jǐn)鄤?dòng)作，電源快速切換動(dòng)作完成，此時(shí)，第一功率二極管D1、第二功率二極管D2自動(dòng)斷開，第三功率二極管D3、第四功率二極管D4自動(dòng)導(dǎo)通；

(d)當(dāng)需要將備用電源S2切換至主電源S1時(shí)，第二主開關(guān)K2打開燃弧，觸發(fā)固態(tài)開關(guān)K5導(dǎo)通，電流在電弧電壓的作用下向固態(tài)開關(guān)K5轉(zhuǎn)移；

(e)第二電流傳感器A2檢測其所在支路的電流，待電流降至0V后，向第一主開關(guān)K1發(fā)出合閘指令，經(jīng)過一定的延遲之后，控制系統(tǒng)向固態(tài)開關(guān)K5發(fā)出分?jǐn)嘀噶睿?/p>

(f)當(dāng)?shù)谝恢鏖_關(guān)K1完成合閘動(dòng)作，第一主開關(guān)K1所在支路產(chǎn)生電流，固態(tài)開關(guān)K5完成分?jǐn)鄤?dòng)作，電源快速切換動(dòng)作完成，此時(shí)，第一功率二極管D1、第二功率二極管D2自動(dòng)導(dǎo)通，第三功率二極管D3、第四功率二極管D4自動(dòng)斷開。