[發明專利]一種混合式直流快切裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 202010059848.7
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111245087A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 楊騉;楊景剛;郭佳豪;黃強;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（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;國網江蘇省電力有限公司;東南大學;江蘇省電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種混合式直流快切裝置及其控制方法，包括主電源、備用電源、第一主開關、第二主開關，主電源通過第一主開關向負載供電，備用電源通過第二主開關向負載供電；第一主開關所在支路串聯第一電流傳感器，第二主開關所在支路串聯第二電流傳感器，第一電流傳感器、第二電流傳感器用于測量所在支路電流；第一主開關和第二主開關兩端并聯一個分斷支路，分斷支路用于分斷額定電流及短路電流，包括隔離器件和固態開關。本發明實現了正常工況下備用電源與工作電源間的雙向快速切換，及事故或非正常工況下工作電源向備用電源的單向快速切換，保證了負載的供電可靠性和連續性。

技術領域

本發明屬于電力系統配電網技術，具體涉及一種混合式直流快切裝置及其控制方法。

背景技術

直流配電網近年來得到了快速發展，主要因為光伏、風電等新能源具有波動性，適合通過直流并網；數據中心、電動汽車充電樁等負荷也是直流負荷，適合接入直流配電網，因此，發展低壓直流配電網具有很好的工程實際意義。但是，直流配電網一旦形成，如何構建適用的直流配電網控制保護方案，快速切換電源，快速恢復供電，提高直流電網可靠性，就變得至關重要。快切裝置用于正常工況下備用電源與工作電源間的雙向切換，及事故或非正常工況下工作電源向備用電源的單向切換。使用時，兩路工作電源同時運行且均帶有各自負荷，其中一條電源跳閘，快切裝置將其負荷快速切換至另外一路電源，由另一路電源向兩路負荷供電。但是，目前的低壓直流開關采用的框架斷路器、塑殼斷路器的開斷時間在20ms至50ms，不能滿足直流電源快速切換的需要。

發明內容

發明目的：本發明的第一目的在于提供一種供電可靠性強、能夠實現在備用電源與主電源之間進行雙向快速切換的混合式直流快切裝置；本發明的第二目的在于提供一種能夠實現主電源和備用電源的雙向快速切換的混合式直流快切裝置的控制方法。

技術方案：本發明的混合式直流快切裝置包括主電源S1、備用電源S2、第一主開關K1、第二主開關K2，主電源S1通過第一主開關K1向負載供電，備用電源S2通過第二主開關K2向負載供電；第一主開關K1所在支路串聯第一電流傳感器A1，第二主開關K2所在支路串聯第二電流傳感器A2，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K1和第二主開關K2兩端并聯一個分斷支路，分斷支路用于分斷額定電流及短路電流，包括隔離器件和固態開關K5。

所述隔離器件為下述中的一種：采用永磁機構的雙斷口接觸器；采用電磁機構驅動的雙斷口接觸器；具有單向隔離功能的功率二極管；能夠實現電源的快速切換。

所述雙斷口接觸器包含兩個輔助開關，其中，第一輔助開關K3一端連接于第一主開關K1所在支路的進線處，另一端連接固態開關K5；第二輔助開關K4一端連接于第二主開關K2所在支路的進線處，另一端連接固態開關K5，第一輔助開關K3、第二輔助開關K4分別控制分斷支路的接通和斷開。

所述功率二極管數量為四個，第一功率二極管D1的輸入端連接第一主開關K1所在支路的輸入端，輸出端連接固態開關K5；第二功率二極管D2的輸入端連接固態開關K5，輸出端連接第一主開關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K2所在支路的輸入端，輸出端連接固態開關K5；第四功率二極管D4的輸入端連接固態開關K5，輸出端連接二主開關K2所在支路的輸出端，采用具有單向隔離功能的功率二極管能夠進一步縮短電源切換的時間，且無需手動操作。

所述第一主開關K1和第二主開關K2為采用斥力機構驅動的機械開關。

所述第一主開關K1和第二主開關K2的滅弧介質為真空滅弧室或氣體滅弧室。

所述固態開關K5為電力電子式固態開關。

所述固態開關K5采用下述中的一種：IGBT；IEGT；IGCT；GTO。

本發明所述的混合式直流快切裝置的控制方法，包括以下步驟：