[發(fā)明專利]直流變壓器固態(tài)開關(guān)電路、風(fēng)冷固態(tài)開關(guān)模塊及故障保護(hù)系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011639666.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112821354B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁宇波;張宸宇;劉云;龐清帥;李奔;袁曉冬;楊景剛;史明明;劉瑞煌;葛雪峰;繆惠宇;姜云龍
• 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;西安西電電力系統(tǒng)有限公司;江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H02H7/04
• 分類號(hào): H02H7/04;H02H3/087;H02H9/02;H05K7/20
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 張倩倩

1.一種線路故障保護(hù)系統(tǒng)的短路保護(hù)方法，其特征是：

線路故障保護(hù)系統(tǒng)包括：閥控系統(tǒng)，至少一個(gè)固態(tài)開關(guān)電路，串接于直流變壓器的直流正極母線低壓線路側(cè)的電抗器，以及設(shè)置于直流變壓器的直流正極母線上或直流正極母線及直流負(fù)極母線上的第一母線電流傳感器，第一母線電流傳感器至少包括設(shè)置于直流正極母線低壓線路側(cè)的線路側(cè)電流傳感器；

各固態(tài)開關(guān)電路分別包括：控制器，串聯(lián)在直流正極母線閥側(cè)與低壓線路側(cè)之間的IGBT開關(guān)單元，以及并聯(lián)在直流正極母線與直流負(fù)極母線之間的第一續(xù)流二極管、放電電阻和直流電容；IGBT開關(guān)單元包括控制輸入端，控制器連接IGBT開關(guān)單元的控制輸入端；第一續(xù)流二極管的負(fù)極連接直流正極母線低壓線路側(cè)，放電電阻和直流電容的正極母線連接端連接直流正極母線閥側(cè)；各固態(tài)開關(guān)電路中，所述IGBT開關(guān)單元由至少2個(gè)IGBT開關(guān)管并聯(lián)組成，各IGBT開關(guān)管的源極和漏極串聯(lián)在直流正極母線上，柵極作為所述控制輸入端分別連接控制器；各IGBT開關(guān)管的源極和漏極上分別并聯(lián)有續(xù)流二極管，所述第一續(xù)流二極管的續(xù)流方向與各IGBT開關(guān)管上的續(xù)流二極管的續(xù)流方向相同；

所述第一母線電流傳感器的輸出端連接閥控系統(tǒng)，閥控系統(tǒng)根據(jù)接收到的母線電流信號(hào)向所述控制器發(fā)送開斷指令信號(hào)，控制器根據(jù)接收到的開斷指令信號(hào)控制IGBT開關(guān)單元的通斷狀態(tài)；

所述短路保護(hù)方法包括：

接收所述線路側(cè)電流傳感器輸出的母線電流信號(hào)；

響應(yīng)于母線電流信號(hào)超出第四閾值時(shí)，控制直流變壓器的低壓側(cè)開關(guān)和高壓側(cè)開關(guān)均跳開；

響應(yīng)于母線電流信號(hào)超出第一閾值時(shí)，在預(yù)設(shè)的故障允許時(shí)間范圍內(nèi)執(zhí)行：響應(yīng)于接收到的母線電流信號(hào)超出第二閾值時(shí)，控制固態(tài)開關(guān)中的IGBT開關(guān)單元關(guān)斷；響應(yīng)于母線電流信號(hào)從第二閾值下降至第一閾值時(shí)，控制固態(tài)開關(guān)中的IGBT開關(guān)單元導(dǎo)通；響應(yīng)于母線電流信號(hào)下降至第三閾值時(shí)，控制固態(tài)開關(guān)中的IGBT開關(guān)單元維持導(dǎo)通或切換至導(dǎo)通狀態(tài)；

響應(yīng)于母線電流信號(hào)超出第一閾值的持續(xù)時(shí)間超出所述預(yù)設(shè)的故障允許時(shí)間范圍，控制直流變壓器的低壓側(cè)開關(guān)和高壓側(cè)開關(guān)均跳開。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)方法，其特征是，所述第四閾值為1.5pu，第一閾值為1.15pu，第二閾值為1.35pu，第三閾值為1.0pu，預(yù)設(shè)的故障允許時(shí)間范圍為100ms。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)方法，其特征是，線路故障保護(hù)系統(tǒng)中，所述第一母線電流傳感器的數(shù)量為2個(gè)，分別設(shè)置于直流負(fù)極母線上和直流正極母線低壓線路側(cè)；

各固態(tài)開關(guān)電路分別還包括第二母線電流傳感器，所述第二母線電流傳感器設(shè)置于直流正極母線閥側(cè)，第二母線電流傳感器的信號(hào)輸出端連接控制器，控制器根據(jù)接收到的母線電流信號(hào)判斷母線電流是否超出預(yù)設(shè)閾值，若超出則控制器向閥控系統(tǒng)傳輸線路故障信號(hào)，閥控系統(tǒng)根據(jù)接收到的線路故障信號(hào)向控制器傳輸開斷指令信號(hào)，或者，若超出則控制器控制IGBT開關(guān)單元閉鎖開斷。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)方法，其特征是，所述固態(tài)開關(guān)電路還包括：

并聯(lián)在直流正極母線與直流負(fù)極母線之間的取能電源，取能電源的電源輸出端連接控制器的電源輸入端；

和/或，串接于低壓線路側(cè)正極母線上的電抗器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)方法，其特征是，固態(tài)開關(guān)電路中，所述控制器還用于接收線路運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，所述線路運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)包括母線電流信號(hào)；

固態(tài)開關(guān)電路還包括用于采集所述母線電流信號(hào)的母線電流傳感器，所述母線電流傳感器的輸出端連接控制器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的短路保護(hù)方法，其特征是，固態(tài)開關(guān)電路中，控制器包括光纖通信端口，控制器根據(jù)接收到的所述母線電流信號(hào)判斷是否發(fā)生線路故障，通過光纖通信端口向外部閥控系統(tǒng)傳輸線路故障信號(hào)，并接收外部閥控系統(tǒng)響應(yīng)于接收到所述線路故障信號(hào)后返回的外部指令信號(hào)。