一種短路故障限流裝置制造方法
【專利摘要】一種短路故障限流裝置，包括變阻抗變壓器、整流濾波電路、瞬時功率吸收電路、雙向直流/直流轉換電路、并網(wǎng)逆變電路、智能測控單元、報警與分閘控制裝置； 本發(fā)明是一種智能環(huán)保型短路故障限流裝置,具有限制短路電流、過電流報警提示、降電流分閘、實時監(jiān)測等功能，能有效保護電力變壓器、配電線路和用電設備，且兼顧高可靠性、快速響應、低成本等性能優(yōu)勢，其正常工作時將從線路吸收的大量電能反饋給電網(wǎng)，在保護線路的同時，不造成能量損耗。本發(fā)明可實現(xiàn)工業(yè)化廣泛應用。
【專利說明】一種短路故障限流裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術，具體來說，涉及一種短路故障限流裝置。
【背景技術】
[0002]隨著人類社會的發(fā)展和技術的進步，電力系統(tǒng)設備容量和單臺設備的容量日益擴大，對配電線路的控制性能和安全性能也提出了更高的要求，配電線路容量的擴大使得配電線路的電流大范圍增加，但目前采用的開關技術只是在線路出現(xiàn)短路故障時跳閘，對于工作于高負荷狀況下的線路，直接分合閘使電流的變化率非常高，過高的電流變化率將產生危險的高壓并出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，使設備或線路絕緣擊穿，或損壞開關觸點。
[0003]由于制造成本等原因，傳統(tǒng)的機械開關仍大量使用在現(xiàn)代的電力系統(tǒng)當中，但機械開關有著其固有的缺陷，就是動作速度緩慢，無法實現(xiàn)在電流過零時切斷線路，在線路出現(xiàn)短路故障時分閘容易損壞開關設備，因此在配電線路中加入先進的短路故障限流設備是十分必要的。
[0004]目前眾多的短路限流設備在可靠性、快速性、低成本均表現(xiàn)不佳，而且在正常工作時能量損耗巨大，難以達到工業(yè)化應用。因此需設計一種新型的短路故障限流器以滿足現(xiàn)代供電需要。
【發(fā)明內容】
[0005]為解決以上問題，本發(fā)明提出了一種短路故障限流裝置，用于對配電線路進行實時監(jiān)測，在線路出現(xiàn)短路故障時限制短路電流，并提供降電流分閘，保護用電設備和開關設備。
[0006]本發(fā)明采用的技術方案:一種短路故障限流裝置，其特征在于:其主電路組成包括變阻抗變壓器、整流濾波電路、瞬時功率吸收電路、雙向直流/直流轉換電路、并網(wǎng)逆變電路；其中阻抗變壓器串聯(lián)在需要保護的母線上，阻抗變壓器的輸出與整流濾波電路連接，整流濾波電路與瞬時功率吸收電路連接，瞬時功率吸收電路與雙向直流/直流轉換電路連接，雙向直流/直流轉換電路與并網(wǎng)逆變電路連接。
[0007]上述變阻抗變壓器、整流濾波電路、報警與分閘控制裝置均采用市場上已有的成熟廣品。
[0008]所述的瞬時功率吸收電路由全控型電力電子器件IGBT和電容陣列組成，充電可控，自動放電。瞬時功率吸收及電壓變換電路可在短時間內存儲大量電能并將所存儲電能的電壓調整到合適的電壓輸出到并網(wǎng)逆變電路；
所述的雙向直流/直流轉換電路由全控型電力電子器件IGBT、高頻電感線圈、電容組成，可作為正向升壓或逆向降壓電路，并可連續(xù)調整輸出的直流電壓。
[0009]所述的并網(wǎng)逆變電路由全控型電力電子器件IGBT、電感、電容組成，可根據(jù)需要調整為逆變狀態(tài)或整流狀態(tài)；并網(wǎng)逆變電路將變阻抗變壓器從母線上吸收的能量反饋給電網(wǎng)。
[0010]所述的智能測控單元由高速數(shù)字信號處理芯片DSP及其外圍輔助電路組成。負責存儲用戶設定，系統(tǒng)電量參數(shù)采集，根據(jù)系統(tǒng)工作情況計算產生并輸出控制信號。智能測控單元實時監(jiān)測母線回路的電流、電壓、頻率、相位等信息，并根據(jù)獲取的信息和用戶設定的保護值輸出控制信號，報警與分閘控制裝置提供報警輸出和執(zhí)行分閘的功能。
[0011]本發(fā)明是一種智能環(huán)保型短路故障限流裝置，具有限制短路電流、過電流報警提示、降電流分閘、實時監(jiān)測等功能，能有效保護電力變壓器、配電線路和用電設備，且兼顧高可靠性、快速響應、低成本等性能優(yōu)勢，其正常工作時將從線路吸收的大量電能反饋給電網(wǎng)，在保護線路的同時，不造成能量損耗，可實現(xiàn)工業(yè)化廣泛應用。與現(xiàn)有技術相比具有制造成本低、功能齊全、穩(wěn)定可靠、使用方便、智能環(huán)保等優(yōu)點。本發(fā)明可使用在單相和三相電力系統(tǒng)中，并達到工業(yè)化廣泛應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
圖2為本發(fā)明在單相電力系統(tǒng)中應用的主回路原理圖；
圖3為本發(fā)明在三相電力系統(tǒng)中應用的主回路原理圖；
圖中:1 一瞬時功率吸收電路、2—雙向直流/直流轉換電路、3—并網(wǎng)逆變電路。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步描述。
[0014]實施例一:本發(fā)明在單相電力系統(tǒng)中應用；
實施例二:本發(fā)明在三相電力系統(tǒng)中應用；
以上實施例，如圖1所示:一種短路故障限流裝置包括變阻抗變壓器、整流濾波電路、瞬時功率吸收電路、雙向直流/直流轉換電路、并網(wǎng)逆變電路、智能測控單元、報警與分閘控制裝置；變阻抗變壓器一次側作為調整母線回路阻抗和后續(xù)電路的能量來源串聯(lián)在被保護的母線回路中，二次側輸出到整流濾波電路，整流濾波電路將變阻抗變壓器輸出的交流電整流濾波為直流電后輸出到瞬時功率吸收電路進行存儲，然后輸出到雙向直流/直流轉換電路進行電壓調整，調整后的直流電輸出到并網(wǎng)逆變電路，逆變?yōu)榕c電網(wǎng)電壓相等、頻率、相位相同的的正弦交流電后反饋給電網(wǎng)。
[0015]上述的變阻抗變壓器、整流濾波電路、報警與分閘控制裝置均采用市場上已有的成熟廣品。
[0016]所述的瞬時功率吸收電路I由全控型電力電子器件IGBT和電容陣列組成，IGBT與電容串聯(lián)連接。IGBT (圖2中為Q2，圖3中為Q10)的發(fā)射極與電容(圖2中為Cl，圖3中為C5)陣列的正極相連，使用時IGBT的集電極連接到電路的正極，電容的負極連接到電路中的地，其連接方式如圖2在單相電力系統(tǒng)中應用的主回路原理圖和圖3在三相電力系統(tǒng)中應用的主回路原理圖中瞬時功率吸收電路I所示。
[0017]所述的雙向直流/直流轉換電路2由全控型電力電子器件IGBT、高頻電感線圈、電容組成，其中電感(圖2中為LI，圖3中為L4)的一端為輸入，電感的另一端與一個IGBT(圖2中為Q1，圖3中為Q8)串聯(lián)接地后，電感與IGBT的中間連接點再與一個反向的IGBT (圖2中為Q2，圖3中為Q9)串聯(lián)，反向IGBT并聯(lián)電容后輸出。其連接方式如圖2和圖3中雙向直流/直流轉換電路2所示。
[0018]所述的并網(wǎng)逆變電路3由全控型電力電子器件IGBT、電感、電容組成，其連接方式采用常規(guī)的單相或三相全橋逆變電路連接方式，如圖2和圖3中并網(wǎng)逆變電路3所示，輸出端采用LC電路濾除高次諧波。
[0019]本發(fā)明的工作過程:如圖2將變阻抗變壓器串入單相交流母線中，并網(wǎng)逆變輸出端接入電網(wǎng)，開機即可自動投用。如圖3所示將3個變阻抗變壓器的一次側分別串入三相交流母線的相線中，并網(wǎng)逆變電路的輸出端接入三相交流電網(wǎng)，開機即可自動投用。
[0020]當電力系統(tǒng)正常工作時，變阻抗變壓器磁路進入飽和狀態(tài)，變阻抗變壓器一次側兩端的電壓很低，不影響電力系統(tǒng)的正常使用，此時，變阻抗變壓器二次側從母線吸收能量較大，電壓較低，經(jīng)過整流濾波后輸入到雙向直流/直流變換電路，智能測控單元根據(jù)輸入的電壓調整PWM脈沖寬度將雙向直流/直流變換電路的輸出電壓調整為穩(wěn)定的較高電壓的直流電，并控制并網(wǎng)逆變電路進行SPWM變換后反饋回交流電網(wǎng)，當電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，智能測控單元控制并網(wǎng)逆變電路停止逆變并輸出報警信號，此時，相當于變阻抗變壓器二次側開路，一次側阻抗增大，從而限制短路電流，當電流降低到合適的值時輸出分閘控制信號，并網(wǎng)逆變電電路停止逆變的同時變?yōu)檎鳛V波電路從交流電網(wǎng)吸收少量電能，經(jīng)過雙向直流/直流變換電路降壓后作為智能測控單元的電源，維持本發(fā)明的系統(tǒng)繼續(xù)正常工作。
[0021]本裝置實時在線檢測母線電流，根據(jù)用戶設定的電流判定母線是否短路或嚴重過載，并根據(jù)情況實時調節(jié)變阻抗變壓器在母線中的阻抗，以限制故障電流，并給出報警提示，瞬時功率吸收電路可以儲存回路中的大功率脈沖電流，雙向直流/直流轉換電路將變阻抗變壓器正常工作時從母線吸收的電能調整到合適的電壓，并網(wǎng)逆變電路將雙向直流/直流轉換電路輸出的直流電逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同相位、等電壓的交流電反饋給電網(wǎng)。
[0022]本發(fā)明通過具體實施過程進行說明的，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明專利進行各種變換及等同代替，因此，本發(fā)明專利不局限于所公開的具體實施過程，而應當包括落入本發(fā)明專利權利要求范圍內的全部實施方案。
【權利要求】
1.一種短路故障限流裝置，其特征在于包括變阻抗變壓器、整流濾波電路、瞬時功率吸收電路、雙向直流/直流轉換電路、并網(wǎng)逆變電路、智能測控單元、報警與分閘控制裝置；變阻抗變壓器一次側作為調整母線回路阻抗和后續(xù)電路的能量來源串聯(lián)在被保護的母線回路中，二次側輸出到整流濾波電路，整流濾波電路將變阻抗變壓器輸出的交流電整流濾波為直流電后輸出到瞬時功率吸收電路進行存儲，然后輸出到雙向直流/直流轉換電路進行電壓調整，調整后的直流電輸出到并網(wǎng)逆變電路，逆變?yōu)榕c電網(wǎng)電壓相等、頻率、相位相同的的正弦交流電后反饋給電網(wǎng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種短路故障限流裝置，其特征在于:瞬時功率吸收電路(1)由與電容串聯(lián)連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種短路故障限流裝置，其特征在于:雙向直流/直流轉換電路(2)由電感、電容和叩81組成，其中電感的一端為輸入，電感的另一端與一個1(?丁串聯(lián)接地后，電感與叩81的中間連接點再與一個反向的叩81串聯(lián)，反向叩81并聯(lián)電容后輸出。
【文檔編號】H02H9/02GK104393583SQ201410707694
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權日:2014年11月27日
【發(fā)明者】雷詩貴, 于楠, 徐黎 申請人:甕福（集團）有限責任公司