[發明專利]用于超導電纜備用電源線路的自動切換裝置及其運行方法

在審

• 申請號: 202011308544.6
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112491040A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 李超群;翁之浩;陳俊琰
• 申請（專利權）人: 上海電力設計院有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02H7/22
• 代理公司: 上海知義律師事務所 31304
• 代理人: 劉峰;倪奇巍

1.用于超導電纜備用電源線路的自動切換裝置，包括超導電纜線路和備用線路；所述超導電纜線路與負荷側變電站母線之間設有第二斷路器(DL21)，且所述第二斷路器(DL21)與第二線路保護(21)連接，由所述第二線路保護(21)控制開合；所述備用線路與負荷側變電站母線之間設有第四斷路器(DL22)，且所述第四斷路器(DL22)與第四線路保護(22)連接，由所述第四線路保護(22)控制開合；所述負荷側變電站設有超導電纜本體保護、備用電源自動切換裝置；其特征在于：所述第二線路保護(21)、第四線路保護(22)、超導電纜本體保護、備用電源自動切換裝置共同構成超導電纜備用電源線路的自動切換系統；

所述超導電纜本體保護通過電氣量和非電氣量判別所述超導電纜線路的故障的嚴重程度，當所述超導電纜發生嚴重故障時向所述第二線路保護(21)輸出跳閘信號，當所述超導電纜發生輕微故障時向所述備用電源自動切換裝置發出告警信號；

所述備用電源自動切換裝置通過外部輸入的電壓采樣值和開關量來判斷是否應自動投入或切換至備用線路，并通過開關量輸出備用電源投入、切換分合閘命令。

2.根據權利要求1所述的用于超導電纜備用電源自動切換裝置，其特征在于，所述超導電纜線路與電源側變電站母線之間設有第一斷路器(DL11)；所述備用線路與所述電源側變電站母線之間設有第三斷路器(DL12)；

在正常運行時，所述第一斷路器(DL11)和所述第二斷路器(DL21)均為閉合狀態；所述第三斷路器(DL12)為閉合狀態，所述第四斷路器(DL22)為分閘狀態；

所述負荷側變電站母線和所述備用線路上均分別設有母線三相壓變(PT21)和三相線路壓變(PT22)；

所述第一斷路器(DL11)和所述第三斷路器(DL12)分別與第一線路保護(11)和第三線路保護(12)連接；所述第一線路保護(11)控制所述第一斷路器(DL11)的開合，所述第三線路保護(12)控制所述第三斷路器(DL12)的開合；

所述第一線路保護(11)和所述第二線路保護(21)之間，以及所述第三線路保護(12)和所述第四線路保護(22)之間均通過專用光纖通道連接，實現通訊。

3.根據權利要求2所述的用于超導電纜備用電源自動切換裝置，其特征在于，所述第一線路保護(11)、所述第二線路保護(21)、所述第三線路保護(12)和所述第四線路保護(22)均為微機型分相電流差動保護裝置，含完整的后備保護模塊、測控模塊及操作箱模塊；

每一所述微機型分相電流差動保護裝置均用于相應的所述超導電纜線路或者相應的所述備用線路的主保護和后備保護。

4.根據權利要求3所述的用于超導電纜備用電源線路的自動切換裝置，其特征在于，所述電氣量包括電流值和/或電壓值；所述非電氣量包括液氮溫度、管道壓力值和/或制冷系統和循環系統故障告警信息；

所述電壓采樣值是指通過數據采集系統輸入的所述超導電纜線路和所述備用線路的三相交流電壓值；

所述開關量輸入是指通過開關量輸入/輸出系統輸入的所述超導本體保護故障告警接點、所述第二斷路器(DL21)和所述第四斷路器(DL22)的跳閘位置等信號；

所述輸出命令是指通過開關量輸入/輸出系統輸出的所述備用電源自動投入、切換分合閘命令。

5.根據權利要求3所述的用于超導電纜備用電源線路的自動切換裝置的運行方法，其特征在于，所述備用電源自動切換裝置運行邏輯如下：

當所述超導電纜線路發生短路故障時，超導電纜兩側線路保護裝置根據預置算法邏輯及時判斷線路故障并跳開兩側斷路器；

當所述超導電纜線路發生短路故障或嚴重的非電氣量故障(如超導電纜本體短路故障、超導電纜入口液氮壓力低于下限、超導電纜入口液氮溫度高于上限、液氮管道泄漏)時，所述超導電纜本體保護發送跳閘信號給所述第二線路保護(21)；所述第二線路保護(21)跳開所述第二斷路器(DL21),同時通過專用光纖通道向所述第一線路保護(11)發出跳閘命令跳開所述第一斷路器(DL11)；

當所述備用電源自動切換裝置通過外部輸入的所述電壓采樣值檢測到所述負荷側母線的三相交流電壓失去且所述備用線路的三相交流電壓正常時，發跳閘命令至所述第二線路保護(21)跳開所述第二斷路器(DL21)；

當所述備用電源自動切換裝置通過開關量輸入檢測到所述第二斷路器(DL21)確實跳開時，發合閘命令至所述第四線路保護(22)合上備所述第四斷路器(DL22)；

當所述超導電纜線路發生不必立即跳閘的輕微故障如液氮泵故障、制冷系統失效輕微故障時，在能夠繼續運行1至30分鐘的情況下，則所述超導電纜本體保護發送告警信號至所述備用電源自動切換裝置；

所述備用電源自動切換裝置通過外部輸入的電壓采樣值檢測到備用線路的三相交流電壓正常，通過開關量輸入檢測到所述第四斷路器(DL22)確實斷開時，發合閘命令至所述第四線路保護(22)合上所述第四斷路器(DL22)；

當檢測到所述第四斷路器(DL22)確實合上后，再發跳閘命令給所述第二線路保護(21)跳開所述第二斷路器(DL21)，同時向所述第一線路保護(11)發出跳閘命令跳開所述第一斷路器(DL11)。