[发明专利]一种直流配电网的限流阻断装置及方法

说明书

本发明涉及一种直流配电网的限流阻断装置及方法，由限流阻断回路(1)和预充电回路(2)组成。故障电流限流阻断回路(1)由第一电容器(C)、第一避雷器(Z)、第一电力电子开关器件(S1)、第二电力电子开关器件(S2)、第三电力电子开关器件(S3)、第四电力电子开关器件(S4)和第一限流电感(L)组成。该装置可实现直流配电网中故障电流的快速限流和阻断，大幅降低直流配电网故障电流对电源和负荷的冲击。

技术领域

本发明涉及一种直流配电网的限流阻断装置及方法，属于直流配电网技术领域。

背景技术

考虑中压配网中储能系统、电动汽车充电站和信息数据中心等直流负荷的不断接入，具有高可靠性和高电能质量的直流配网技术将配电领域具有良好的应用前景。直流配网用直流断路器、DC/DC变换器和直流限流器是构建直流配网的关键设备。国内外已建的直流配网示范项目由于其电压等级较低，主要研究直流配网的系统架构、控制与保护等方面，对直流装备研究较少。

直流故障分断技术是构建安全、稳定直流配电网所必需解决的关键技术。直流电流分断与交流电流分断最大的区别在于直流电流不存在过零点，直流断路器需要依靠自身来创造电流零点，熄灭电弧。为满足应用系统需求，串联应用于直流配电网中的直流电流阻断装置应具备以下基本特点：通态损耗低、分断迅速、抑制分断过压和吸收能量大。

针对目前正在应用的开断速度可达到毫秒级的固态断路器在直流电力系统中的应用开始受到广泛关注。该断路器完全由半导体器件组成，通态损耗和制造成本高、耐受电压低及控制复杂等缺点限制了其在高压直流输电领域的应用。但在中低压配电系统中，不需要半导体器件进行大量串并联，固态断路器可以更快速切断故障电流，减小分断时间。如若采用宽禁带器件，降低断路器通态损耗，采用纯固态断路器也是解决直流配网故障电流的一种解决方案，专利201110154838.2给出了一种固态断路器的拓扑结构，可以实现故障电流的快速阻断。

故障电流限制装置是直流配电网的另一关键设备，其基本特性为：系统正常运行时，限流器呈现低阻抗，电压降落和损耗都很低；当发生短路故障时，限流器又呈现为足够高的阻抗以限制短路电流，使设备免受大短路电流的冲击，从而可以有效保证设备的安全运行，专利201610638360.3给出了一种直流限流的拓扑结构，实现直流电网故障下限流功能。

现有限流开断装置均只具备单一功能，装置的利用率低，同时针对直流配电网中的故障，需要提升对故障电流的限流和阻断速度，因此如何降低限流阻断时间，提升设备的综合利用率，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种直流配电网的限流阻断装置及方法，同时具备故障下限流和阻断能力，并具有响应迅速、稳态运行时损耗小、出现短路故障时无电弧切断、可靠性高等特点。

本发明的直流限流阻断装置共有以下三种结构：

1、方案一：所述的直流限流开断装置包括：限流阻断回路和预充电回路；所述限流阻断回路包括第一电容器、第一避雷器、第一电力电子开关器件、第二电力电子开关器件、第三电力电子开关器件、第四电力电子开关器件和第一限流电感，串联接入直流配电线路中；预充电回路包括第一预充电装置。

第一限流电感的第二引出端子在直流配电线路第三连接点连接；第二电力电子开关器件的第二引出端子和第四电力电子开关器件的第一引出端子在直流配电线路的第四连接点连接；第一限流电感的第一引出端子、第三电力电子开关器件的第一引出端子和第一电力电子开关器件的第二引出端子在第五连接点连接；第一电力电子开关器件的第一引出端子、第二电力电子开关器件的第一引出端子、第一避雷器的第一引出端子、第一电容器的第一引出端子和第一预充电装置的第一引出端子在第六连接点连接；第三电力电子开关器件的第二引出端子、第四电力电子开关器件的第二引出端子、第一避雷器的第二引出端子、第一电容器的第二引出端子和第一预充电装置的第二引出端子在第七连接点连接。