[发明专利]一种用于冲击负荷电流补偿的智能断路器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种用于冲击负荷电流补偿的智能断路器及其控制方法，所述智能断路器包括电能计量模块、边缘计算网关、驱动模块和冲击负荷补偿模块，所述电能计量模块的输出端与所述边缘计算网关的第一输入端连接，所述边缘计算网关的输出端与驱动模块的控制端连接，所述驱动模块与所述冲击负荷补偿模块相连接。本发明通过边缘计算网关、驱动模块和冲击负荷补偿模块，从而根据各相的电流和电压情况实现通过电流补偿方式提高断路器对冲击负荷的承载能力的效果，不仅能有效的降低冲击电流峰值，而且能延缓冲击时间，进而减少断路器器件因发热产生的损耗，延长断路器使用寿命。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种用于冲击负荷电流补偿的智能断路器及控制方法。

背景技术

冲击负荷及波动负荷(如短路试验负荷、电气化铁路、电弧炉、电焊机、轧钢机等)由于自身的随机性、间歇性和大负荷性，其接入电网时，产生的过载、谐波、电压等问题，会给良好的电能质量构成严重威胁。特别在低压配电系统中冲击负荷的频繁投切对电能质量的影响更加明显，在配网层面通常采用无功补偿等方式来解决冲击负荷，目前电网无功补偿方式大多数所采取的均是 SVC，但是其存在较多问题，首先，它的补偿的精度较差，难以及时的补偿电网的无功功率；其次，由于其本身的特性所限，其动态特性较差，难以实现精度跟踪，并且其补偿方式无法实现连续的无功输出。

随着我国供电网络逐渐实现智能化，在现有供电网络终端中，应用最多的还是传统断路器，也有一些智能电网终端用到智能断路器。智能断路器可以实时监控用电情况，收集用电信息、还可以远程控制断路器，对断路器进行分、合闸操作。在现有技术中对于冲击负荷的频繁投切所产生的冲击电流对断路器的影响研究较少，一般从继电保护层面考虑或是断路器本身技术参数及容量选型问题，并不能从本质上有效降低冲击电流所带来的影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于冲击负荷电流补偿的智能断路器及控制方法，旨在解决上述对冲击负荷的承载能力较低的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例第一方面提供了一种用于冲击负荷电流补偿的智能断路器，所述智能断路器包括电能计量模块、边缘计算网关、驱动模块和冲击负荷补偿模块，所述电能计量模块的输出端与所述边缘计算网关的第一输入端连接，所述边缘计算网关的输出端与驱动模块的控制端连接，所述驱动模块与所述冲击负荷补偿模块相连接。

在第一方面的一种实施方式中，所述冲击负荷补偿模块包括第一半导体开关T1、第二半导体开关T2、第三半导体开关T3、第四半导体开关T4、第一电力二极管D1、第二电力二极管D2、第三电力二极管D3、第四电力二极管D4、电感和蓄能电容，所述第一半导体开关T1的集电极分别与所述第一电力二极管 D1的负极端、所述第二电力二极管D2的负极端和所述第二半导体开关T2的集电极相连接，所述第三半导体开关T3的发射极分别与所述第三电力二极管D3 的正极端、所述第四电力二极管D4的正极端和所述第四半导体开关T4的发射极相连接，所述第一半导体开关T1的发射极分别与所述第一电力二极管D1的正极端、所述第三半导体开关T3的集电极和所述第三电力二极管D3的负极端相连接，所述第二半导体开关T2的发射极分别与所述第二电力二极管D2的正极端、所述第四半导体开关T4的集电极和所述第四电力二极管D4的负极端相连接，所述第一半导体开关T1的集电极通过所述电感和所述蓄能电容与所述第三半导体开关T3的发射极连接，所述第一半导体开关T1的发射极连接到所述可变电容的第一端，所述第二半导体开关T2的发射极连接到所述可变电容的第二端，所述第一半导体开关T1的发射极与所述驱动模块连接。

在第一方面的一种实施方式中，所述驱动模块包括第五半导体开关，所述第五半导体开关的基极与所述边缘计算网关的输出端连接，所述第五半导体开关的集电极与所述冲击负荷补偿模块相连接。

在第一方面的一种实施方式中，所述第一半导体开关、所述第二半导体开关、所述第三半导体开关和所述第四半导体开关均采用晶体管。