[发明专利]一种直流配电网的限流阻断装置及方法

摘要

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。

主权项

1.一种直流配电网的限流阻断装置，其特征在于，包括：限流阻断回路(1)和预充电回路(2)；所述限流阻断回路包括第一电容器(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)，串联接入直流配电线路中；预充电回路(2)包括第一预充电装置(8)；/n第一限流电感(L)的第二引出端子在直流配电线路第三连接点(3)连接；第二电力电子开关器件(S2)的第二引出端子和第四电力电子开关器件(S4)的第一引出端子在直流配电线路的第四连接点(4)连接；第一限流电感(L)的第一引出端子、第三电力电子开关器件(S3)的第一引出端子和第一电力电子开关器件(S1)的第二引出端子在第五连接点(5)连接；第一电力电子开关器件(S1)的第一引出端子、第二电力电子开关器件(S2)的第一引出端子、第一避雷器(Z)的第一引出端子、第一电容器(C)的第一引出端子和第一预充电装置(8)的第一引出端子在第六连接点(6)连接；第三电力电子开关器件(S3)的第二引出端子、第四电力电子开关器件(S4)的第二引出端子、第一避雷器(Z)的第二引出端子、第一电容器(C)的第二引出端子和第一预充电装置(8)的第二引出端子在第七连接点(7)连接；/n(1)当直流电流由第三连接点(3)流入第四连接点(4)时，在直流配电线路正常运行时，第二电力电子开关器件(S2)闭合，直流配电线路电流经第一限流电感(L)、第一电力电子开关器件(S1)反并联二极管和第二电力电子开关器件(S2)流入到第四连接点(4)，同时第一预充电装置(8)为第一电容器(C)进行预充电；当检测到直流配电线路短路故障时，第二电力电子开关器件(S2)迅速关断，故障电流经第一限流电感(L)、第一电力电子开关器件(S1)反并联二极管、第一电容器(C)和第四电力电子开关器件(S4)的反并联二极管流入到第四连接点(4)，由于第一电容器(C)初始电压大于直流配电线路电压，故障电流开始下降，实现直流配电网故障电流阻断，当第一电容器(C)电压升高到阈值，第一避雷器(Z)开始动作，吸收故障能量；/n(2)当直流电流由第四连接点(4)流入第三连接点(3)时，在直流配电线路正常运行时，第一电力电子开关器件(S1)为导通状态，直流配电线路电流经第二电力电子开关器件(S2)反并联二极管、第一电力电子开关器件(S1)和第一限流电感(L)流入到第三连接点(3)，同时第一预充电装置(8)为第一电容器(C)进行预充电；当检测到直流配电线路短路故障时，第一电力电子开关器(S1)迅速关断，故障电流经第二电力电子开关器件(S2)反并联二极管、第一电容器(C)、第三电力电子开关器件(S3)的反并联二极管和第一限流电感(L)流入到第三连接点(3)，由于第一电容器(C)初始电压大于直流配电线路电压，故障电流开始下降，实现直流配电网故障电流阻断；当第一电容器(C)电压升高到阈值，第一避雷器(Z)开始动作，吸收故障能量；/n(3)当直流电流由第三连接点(3)流入第四连接点(4)时，在直流配电线路正常运行时，第二电力电子开关器件(S2)闭合，线路电流经第一限流电感(L)、第一电力电子开关器件(S1)反并联二极管和第二电力电子开关器件(S2)流入到第四连接点(4)，同时第一预充电装置(8)为第一电容器(C)进行预充电；当检测到直流配电网线路短路故障时，第二电力电子开关器(S2)迅速关断，故障电流经第一限流电感(L)、第一电力电子开关器件(S1)反并联二极管、第一电容器(C)和第四电力电子开关器件(S4)的反并联二极管流入到第四连接点(4)，由于第一电容器(C)初始电压大于直流配电线路电压，故障电流开始下降，限制故障电流上升；当故障电流下降到恢复阈值时，闭合第二电力电子开关器件(S2)，如果此时故障已经消除，故障电流恢复至额定负荷状态，完成瞬时故障穿越；如果此时故障依然存在，故障电流继续升高，当再次达到电流动作阈值时，封锁第二电力电子开关器(S2)脉冲信号，故障电流下降至零，完成故障电流最后阻断；/n(4)当直流电流由第四连接点(4)流入第三连接点(3)时，在直流配电线路正常运行时，第一电力电子开关器件(S1)闭合，直流配电线路电流经第二电力电子开关器件(S2)反并联二极管、第一电力电子开关器件(S1)和第一限流电感(L)流入到第三连接点(3)，同时第一预充电装置(8)为第一电容器(C)进行预充电；当检测到线路短路故障时，第一电力电子开关器(S1)迅速关断，故障电流经第二电力电子开关器件(S2)反并联二极管、第一电容器(C)、第三电力电子开关器件(S3)的反并联二极管和第一限流电感(L)流入到第三连接点(3)，由于第一电容器(C)初始电压大于直流配电线路电压，故障电流开始下降，限制故障电流上升；当电流下降到恢复阈值时，闭合第一电力电子开关器件(S1)，如果此时故障已经消除，故障电流恢复至额定负荷状态，完成瞬时故障穿越；如果此时故障依然存在，故障电流继续升高，当再次达到电流动作阈值时，封锁第一电力电子开关器(S1)脉冲信号，故障电流下降至零，完成故障电流最后阻断。/n