[发明专利]具有快速继电保护的海底观测网高压电切换型分支器

摘要

本发明涉及一种具有快速继电保护的海底观测网高压电切换型分支器，其包括监测与控制单元、高压电切换单元、供电单元和启动单元。本发明通过全固态开关实现高压电切换功能，能够实时监测分支器的海底主干缆电压，在海缆发生接地故障时通过监测与控制单元中微控制器内部实现的海缆故障隔离方法，自动识别故障模式并控制切断高压电切换开关，快速在线地隔离故障海缆段。本发明具有故障自动识别和隔离速度快等特点，可为海底观测网的长期运行提供保障。

主权项

1.一种具有快速继电保护的海底观测网高压电切换型分支器，由监测与控制单元、高压电切换单元、供电单元和启动单元组成，其特征在于：所述监测与控制单元由三个电流传感器、电压传感器及微控制器组成，所述三个电流传感器两两通过高压电切换单元的高压电切换开关连接，所述二个电流传感器被测电流端口分别连接海底主干缆，第三个电流传感器被测电流端口连接海底分支缆，所述三个电流传感器输出端口分别连接至微控制器输入端口，用于监测高压电切换单元三端的电流，并将所测的电流数据输入所述微控制器；所述电压传感器被测电压端口连接至海底主干缆，所述电压传感器的输出端口连接至微控制器输入端口，通过分压的方式用于检测主干缆电压，并将所测的电压数据输入所述微控制器；所述微控制器输出端口连接至所述高压电切换单元，用于接收所述电流传感器与电压传感器的输出模拟量和岸基的控制信号，并根据所述电流传感器与电压传感器的输出模拟量或岸基的控制信号，控制高压电切换单元的状态；所述高压电切换单元由四个高压电切换开关组成，所述高压电切换开关由N个串联的IGBT（ N ≥ 2）、N个驱动控制电路（N ≥ 2）、N个静态均压电阻（N ≥ 2）、N个RCD缓冲均压电路（ N ≥ 2）、钳位吸收压敏电阻Rmov和机械隔离开关S组成，所述N个串联的IGBT通过串联的方式达到所需的高压电切换电压等级；所述N个驱动控制电路一一对应地连接至相应的IGBT的门极，用于驱动IGBT导通与关断；所述N个静态均压电阻一一对应地并联连接在IGBT两端，用于使N个串联的IGBT在开断后所承受的静态电压基本相同；所述RCD缓冲均压电路由电容、电阻和第一二极管组成，所述第一二极管与电阻并联连接后，与电容串联连接，所述N个RCD缓冲均压电路一一对应地并联在IGBT两端，用于使N个串联的IGBT在开断时所承受的动态电压基本相同；所述钳位吸收压敏电阻Rmov并联连接在N个串联的IGBT的首尾两端，用于钳位尖峰电压并吸收能量；所述机械隔离开关S连接在母线中，用于在所述N个IGBT完全关断之后实现物理隔离；所述供电单元由N个稳压二极管（N ≥ 1）组成，串联连接入海底主干缆中，其输出端连接至监测与控制单元的电流传感器和高压电切换单元的高压传感器，用于获取海底主干缆中的电能给监测与控制单元和高压电切换单元供电；所述启动单元由继电器SA、虚拟负载和第二二极管组成，所述继电器SA连接至所述虚拟负载，输入端连接至所述微控制器，用于启动后隔离虚拟负载，所述虚拟负载连接至第二二极管，所述第二二极管连接至设备外壳接地；所述启动单元用于为所述具有快速继电保护的海底观测网高压电切换型分支器启动时提供电流回路，从而为监控与控制单元提供能量。