[发明专利]直流变压器固态开关电路、风冷固态开关模块及故障保护系统和方法

权利要求书

1.一种线路故障保护系统的短路保护方法，其特征是：

线路故障保护系统包括：阀控系统，至少一个固态开关电路，串接于直流变压器的直流正极母线低压线路侧的电抗器，以及设置于直流变压器的直流正极母线上或直流正极母线及直流负极母线上的第一母线电流传感器，第一母线电流传感器至少包括设置于直流正极母线低压线路侧的线路侧电流传感器；

各固态开关电路分别包括：控制器，串联在直流正极母线阀侧与低压线路侧之间的IGBT开关单元，以及并联在直流正极母线与直流负极母线之间的第一续流二极管、放电电阻和直流电容；IGBT开关单元包括控制输入端，控制器连接IGBT开关单元的控制输入端；第一续流二极管的负极连接直流正极母线低压线路侧，放电电阻和直流电容的正极母线连接端连接直流正极母线阀侧；各固态开关电路中，所述IGBT开关单元由至少2个IGBT开关管并联组成，各IGBT开关管的源极和漏极串联在直流正极母线上，栅极作为所述控制输入端分别连接控制器；各IGBT开关管的源极和漏极上分别并联有续流二极管，所述第一续流二极管的续流方向与各IGBT开关管上的续流二极管的续流方向相同；

所述第一母线电流传感器的输出端连接阀控系统，阀控系统根据接收到的母线电流信号向所述控制器发送开断指令信号，控制器根据接收到的开断指令信号控制IGBT开关单元的通断状态；

所述短路保护方法包括：

接收所述线路侧电流传感器输出的母线电流信号；

响应于母线电流信号超出第四阈值时，控制直流变压器的低压侧开关和高压侧开关均跳开；

响应于母线电流信号超出第一阈值时，在预设的故障允许时间范围内执行：响应于接收到的母线电流信号超出第二阈值时，控制固态开关中的IGBT开关单元关断；响应于母线电流信号从第二阈值下降至第一阈值时，控制固态开关中的IGBT开关单元导通；响应于母线电流信号下降至第三阈值时，控制固态开关中的IGBT开关单元维持导通或切换至导通状态；

响应于母线电流信号超出第一阈值的持续时间超出所述预设的故障允许时间范围，控制直流变压器的低压侧开关和高压侧开关均跳开。

2.根据权利要求1所述的短路保护方法，其特征是，所述第四阈值为1.5pu，第一阈值为1.15pu，第二阈值为1.35pu，第三阈值为1.0pu，预设的故障允许时间范围为100ms。

3.根据权利要求1所述的短路保护方法，其特征是，线路故障保护系统中，所述第一母线电流传感器的数量为2个，分别设置于直流负极母线上和直流正极母线低压线路侧；

各固态开关电路分别还包括第二母线电流传感器，所述第二母线电流传感器设置于直流正极母线阀侧，第二母线电流传感器的信号输出端连接控制器，控制器根据接收到的母线电流信号判断母线电流是否超出预设阈值，若超出则控制器向阀控系统传输线路故障信号，阀控系统根据接收到的线路故障信号向控制器传输开断指令信号，或者，若超出则控制器控制IGBT开关单元闭锁开断。

4.根据权利要求1所述的短路保护方法，其特征是，所述固态开关电路还包括：

并联在直流正极母线与直流负极母线之间的取能电源，取能电源的电源输出端连接控制器的电源输入端；

和/或，串接于低压线路侧正极母线上的电抗器。

5.根据权利要求1所述的短路保护方法，其特征是，固态开关电路中，所述控制器还用于接收线路运行状态信号，所述线路运行状态信号包括母线电流信号；

固态开关电路还包括用于采集所述母线电流信号的母线电流传感器，所述母线电流传感器的输出端连接控制器。

6.根据权利要求5所述的短路保护方法，其特征是，固态开关电路中，控制器包括光纤通信端口，控制器根据接收到的所述母线电流信号判断是否发生线路故障，通过光纤通信端口向外部阀控系统传输线路故障信号，并接收外部阀控系统响应于接收到所述线路故障信号后返回的外部指令信号。