[发明专利]低压直流系统短路保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种短路保护电路，尤指一种应用于低压直流系统的短路保护电路，属于电气工程领域。

背景技术

低压直流系统是电气工程领域中常见供电系统。目前，为低压直流系统配套的保护电器主要有框架式自动空气断路器、塑壳断路器、微型塑壳断路器，其脱扣器有动作电流在8倍至10倍以上额定电流的电磁式瞬时过电流脱扣器、动作电流在3倍以上额定电流的延时过电流脱扣器、动作电流在1.1～1.3倍及以上额定电流、动作时间在1小时以上的热脱扣器等，这些器件均是基于电流检测而为低压直流系统提供一种过电流保护，实现对低压直流系统的短路保护。

随着光伏发电产业的发展，对其内设有的低压直流系统实施精准的短路保护成为一大难题。具体来说，由于光伏发电系统中采用的光伏发电组件的伏安特性极具非线性特征，其输出端在短路时的电流与短路之前的正常工作电流相差无几，因而无法依据光伏发电组件输出端的电流变化来判断外部短路故障，也就是说，若采用目前已有的过电流保护来对光伏发电系统中的低压直流系统实施短路保护，则无法准确有效地切除短路故障，存在很大安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低压直流系统短路保护电路，该电路为低压直流系统提供了差电流保护、过电流保护以及低阻抗保护(即低电压保护)三种短路保护措施，其中的低阻抗保护特别适用于光伏发电系统中的低压直流系统。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种低压直流系统短路保护电路，其特征在于：它包括正极短路保护电路、负极短路保护电路，正极侧电流取样电阻的一端与低压直流系统的正极输出端、该正极短路保护电路的电流取样端连接，该正极侧电流取样电阻的另一端依次经由正极侧电压取样电阻、公共电阻、负极侧电压取样电阻与该低压直流系统的负极输出端连接，该正极侧电流取样电阻与该正极侧电压取样电阻的公共端作为负载正极端，该正极侧电压取样电阻与该公共电阻的公共端与该正极短路保护电路的电压取样端连接，该正极短路保护电路的同步信号输出端与该负极短路保护电路的同步信号输入端连接，该负极侧电压取样电阻与该公共电阻的公共端与该负极短路保护电路的电压取样端连接，该低压直流系统的负极输出端经由负极侧电流取样电阻与该负极短路保护电路的电流取样端连接且该负极短路保护电路的电流取样端同时作为负载负极端，该负极短路保护电路的同步信号输出端与该正极短路保护电路的同步信号输入端连接，该正极短路保护电路、该负极短路保护电路的跳闸信号输出端分别与该低压直流系统中相应的跳闸线圈连接，其中：该正极短路保护电路、该负极短路保护电路同时具有差电流保护子电路和／或低阻抗保护子电路。

在实际应用中，各个所述跳闸线圈为同一跳闸线圈或不同的跳闸线圈。

在实际设计中，对于所述正极短路保护电路：

所述差电流保护子电路包括电流幅值比较器，该电流幅值比较器的一个输入端与所述正极短路保护电路的电流取样端连接而另一个输入端与锯齿波信号发生器的输出端连接，该锯齿波信号发生器的脉冲信号输入端与锁相环时钟脉冲信号发生器的输出端连接，该锁相环时钟脉冲信号发生器的同步控制输入端与所述负极短路保护电路的同步信号输出端连接，电流差比较器的两个输入端分别与该电流幅值比较器的输出端、所述正极短路保护电路的同步信号输入端连接，该电流差比较器的输出端依次经由差电流保护判定电路、时间继电器、差电流保护启动电路与相应所述跳闸线圈连接，

所述低阻抗保护子电路包括电压幅值比较器，该电压幅值比较器的一个输入端经由反相器与所述正极短路保护电路的电压取样端连接而另一个输入端与该锯齿波信号发生器的输出端连接，电流方向鉴别器的一个输入端与所述正极短路保护电路的电流取样端连接而另一个输入端接比较基准电压，该电流方向鉴别器、该电压幅值比较器的输出端分别与电流方向开关的相应信号接收端连接，该电流方向开关的信号输出端依次经由低阻抗保护判定电路、时间继电器、低阻抗保护启动电路与相应所述跳闸线圈连接；

对于所述负极短路保护电路：