[发明专利]远供电源模块、直流电力系统和直流电力系统故障检测方法

说明书

本发明提供了一种远供电源模块(1)，用于为直流电力系统(4)中的远供电力接收器(2)提供直流电。一种剩余电流保护电路(12)包括打开正电压轨(16a)的第一开关(13a)和打开负电压轨(16b)的第二开关(13b)。第一电流传感器(14a)在所述第一开关(13a)闭合且所述第二开关(13b)断开时测量所述第一开关(13a)与所述远供电力接收器(2)之间的第一剩余电流。第二电流传感器(14b)在所述第二开关(13b)闭合且所述第一开关(13a)断开时测量所述第二开关(13b)与所述远供电力接收器(2)之间的第二剩余电流。控制器(15)在所述第一剩余电流和/或所述第二剩余电流高于剩余电流阈值时检测剩余电流事件。

技术领域

本发明涉及一种包括远供电源模块和远供电力接收器的高压直流(highervoltage direct current，HVDC)电力系统。另外，本发明涉及一种直流电力系统故障检测方法。

背景技术

近年来，直流电力系统的电压有不断升高的趋势。电压已经从相对安全的–48VDC转变到数百伏。这导致了严重的电击危险，需要进行补救。同时，需要提高这种电力系统的可用性。因此，故障检测不应过度敏感，以免不必要地降低系统可用性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种远供电源模块、一种直流电力系统和一种直流电力系统故障检测方法，可以在有效防止电击危险的同时实现高系统可用性。

根据本发明第一方面，提供了一种远供电源模块，用于为直流电力系统，尤其是HVDC电力系统，中的远供电力接收器提供直流电。所述远供电源模块包括剩余电流保护电路，所述剩余电流保护电路又包括：电源接口，用于从电源接收直流电；直流接口，用于通过正电压线和负电压线将所述远供电源模块连接到所述远供电力接收器；以及第一开关，用于打开所述电源接口与所述直流接口之间的正电压轨。此外，所述剩余电流保护电路包括第二开关，用于打开所述电源接口与所述直流接口之间的负电压轨。另外，所述剩余电流保护电路包括：第一电流传感器，用于在所述第一开关闭合且所述第二开关断开时测量所述第一开关与所述直流接口之间的第一剩余电流；以及第二电流传感器，用于在所述第二开关闭合且所述第一开关断开时测量所述第二开关与所述直流接口之间的第二剩余电流。此外，所述剩余电流保护电路包括控制器，用于在所述第一剩余电流和/或所述第二剩余电流高于剩余电流阈值时检测剩余电流事件。由此，可以很容易地检测所述电压轨中的一个与地面之间是否存在不需要的导电连接，例如其形式为用户触摸火线。换言之，能够更有效地进行剩余电流检测，从而更有效地防止电击危险。

根据所述第一方面的第一实施例，所述控制器用于以周期性并交替的方式控制所述第一开关和所述第二开关的运行。由此，可以在短时间内检测出两个电压轨上的故障。

根据所述第一方面的第二实施例或所述第一方面的所述第一实施例，所述控制器用于周期性并交替地闭合所述第一开关和所述第二开关、断开所述第一开关并闭合所述第二开关，和/或闭合所述第一开关并断开所述第二开关。由此，在以下两种情况之间切换：所述第一开关和所述第二开关均闭合的正常运行，以及在所述第一开关断开且所述第二开关闭合和/或所述第一开关闭合且所述第二开关断开时交替测量所述剩余电流。

根据所述第一方面的第三实施形式，所述控制器用于将所述第一开关的断开时间和/或所述第二开关的断开时间设置为1ms至100ms，优选地5ms至20ms，最优选地10ms，和/或将所述第一开关的闭合时间和/或所述第二开关的闭合时间设置为10ms至1000ms，优选地50ms至200ms，最优选地100ms。由此，可以非常快速地检测故障，同时将系统的故障时间减到最短。

根据所述第一方面的第四实施形式，所述控制器用于：如果检测到剩余电流事件，则断开所述第一开关和所述第二开关。这显著提高了安全性，因为当两个开关都断开时，不再有电流流动，防止了任何电击危险。