[发明专利]一种基于固态开关的配网中压负荷无缝切换装置

权利要求书

1.一种基于固态开关的配网中压负荷无缝切换装置，其特征在于，所述配网中压负荷无缝切换装置包括工作电源、第一传感器、第一固态开关、备用电源、第二传感器、第二固态开关、智能微处理器控制系统、第三传感器和用电设备，所述工作电源通过所述第一传感器连接到所述第一固态开关，所述备用电源通过所述第二传感器连接到所述第二固态开关，所述第一固态开关和所述第二固态开关还连接到所述第三传感器，所述第三传感器连接到所述用电设备，所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器还连接到所述智能微处理器控制系统，所述第一固态开关和所述第二固态开关还与所述智能微处理器控制系统双向连接，所述智能微处理器控制系统发送触发脉冲至所述第一固态开关和所述第二固态开关以控制所述第一固态开关和所述第二固态开关的通断，所述第一固态开关和所述第二固态开关将状态信息反馈至所述智能微处理器控制系统，所述智能微处理器控制系统还与远程计算机和联络开关双向连接，所述智能微处理器控制系统包括微控制器、开关量输入电路、开关量输出电路、模数转换电路、键盘、液晶显示器、电源、控制器局域网总线接口以及触发信号光纤接口电路；正常状态下，第二固态开关处于断开状态，当所述智能微处理器控制系统检测到所述工作电源故障时，发出控制指令给所述第一固态开关和所述第二固态开关使得所述第一固态开关断开且所述第二固态开关导通，同时所述第一固态开关和所述第二固态开关将状态信息反馈回所述智能微处理器控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于固态开关的配网中压负荷无缝切换装置，其特征在于，所述第一固态开关和所述第二固态开关包括主开关、辅助开关、晶闸管开关、检测电路、控制单元和避雷器，所述检测电路、所述晶闸管开关和所述辅助开关依次顺序连接，所述主开关并联连接在所述晶闸管开关和所述辅助开关的两端，所述避雷器并联连接在所述晶闸管开关和所述辅助开关的两端，所述检测电路连接到所述控制单元，所述控制单元还连接到所述主开关、所述辅助开关和所述晶闸管开关以对所述主开关、所述辅助开关和所述晶闸管开关的通断进行控制。

3.根据权利要求2所述的一种基于固态开关的配网中压负荷无缝切换装置，其特征在于，所述主开关和所述辅助开关为IGBT或IGCT。

4.根据权利要求1所述的一种基于固态开关的配网中压负荷无缝切换装置，其特征在于，所述第一固态开关和所述第二固态开关包括主开关、检测电路、控制单元和避雷器，所述检测电路与所述主开关连接，所述避雷器并联连接在所述主开关两端，所述检测电路还连接到所述控制单元，所述控制单元还连接到所述主开关以对所述主开关的通断进行控制。

5.根据权利要求4所述的一种基于固态开关的配网中压负荷无缝切换装置，其特征在于，所述主开关为IGBT或IGCT。

6.根据权利要求3所述的一种基于固态开关的配网中压负荷无缝切换装置，其特征在于，固态开关的关断过程具体为：

(1)当检测到故障电流上升到额定值的1.2倍左右时，关断所述辅助开关，电流开始向主回路转移并继续上升；

(2)随着电流转移，辅助支路中的电流逐渐减小，当流过所述晶闸管开关的电流降低到维持电流以下后，所述晶闸管开关关断；

(3)所述晶闸管开关成功关断后，能够承受1.5倍过电压，当检测到辅助支路中电流为零时，主回路开关断开，关断电压过冲由所述晶闸管开关承受，电流开始向避雷器支路转移并逐渐下降；

(4)故障电流在避雷器中的衰减时间为2ms，电流减小到零时，固态开关完成一次成功的关断。

7.根据权利要求5或6所述的一种基于固态开关的配网中压负荷无缝切换装置，其特征在于，电源电压发生故障的瞬时检测采用三相d-q坐标变换改进算法：

当出现电压不对称故障时，经过d-q坐标变换得出的电压幅值是个变化量，而三相d-q坐标变换算法无法对此变化量作出定量分析，为此利用电压信号正负序分解概念与d-q算法结合后，产生一些变化将abc坐标下的系统三相电压变换到d-q坐标系下，将基波正序分量变为直流分量，负序分量变为二次谐波分量，零序分量仍为零：

将上述abc坐标下的系统三相电压进行d-q变换后，得到：

其中，U_a、U_b、U_c为abc坐标下的系统三相电压，U₁为基波分量，U₂为二次谐波分量，U₀为零序电压，U_d、U_q分别为d轴、q轴电压；

当发生接地或短路故障时，U_d和U_q除了包含正序的直流分量，还包含负序的两倍频交流分量，为分离出d-q坐标系下的直流分量，将d-q变换后的信号通过低通滤波器，输出的结果作为判断是否发生电压跌落的标准，即：

Udq=3(U12+U22).]]>