一种直流无弧故障限流器及控制方法与流程

1.本技术涉及限流器技术领域，尤其涉及一种直流无弧故障限流器及控制方法。


背景技术：

2.全球可再生能源开发利用规模不断扩大，应用成本快速下降，已成为许多国家推进能源转型的核心内容和应对气候变化的重要途径，也是我国推进能源生产和消费革命、推动能源转型的重要措施。因风能、太阳能等新能源发电具有间隙性和随机性特点，同时电力系统的自身消纳能力有限，导致出现“弃风”和“弃光”等现象。因此，新能源发展的最大瓶颈是电力的输送与消纳。
3.随着分布式可再生能源和直流负荷高占比增长，传统的交流供用电系统在运行模式、可靠性、能量损耗等方面均面临挑战。基于直流输电的直流电网及交直流混合输电得到越来越多的应用和推广。但是直流电也存在故障时电流上升率快，切换故障等缺点。如果直流电网能够抑制故障电流的上升，并能够迅速切除直流设备或直流线路故障，保证直流系统的稳定运行对于对于构建柔性直流电网，提高整个交直流混合电力系统的运行可靠性和灵活性具有重要意义。
4.目前，主要采用爆炸式熔断器限流器抑制故障电流的上升，但是爆炸式熔断器限流器结构复杂、动作后需更换器件；而采用无损限流器，则动作时间长、寿命短。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种直流无弧故障限流器及控制方法，用于解决现有技术结构复杂、动作时间长、寿命短的技术问题。
6.有鉴于此，本技术第一方面提供了一种直流无弧故障限流器，包括：
7.第一二极管、第二二极管、第一快速机械开关、第二快速机械开关、直流电抗器、直流互感器、控保设备；
8.所述第一快速机械开关的第一侧与所述第一二极管的正极串接；
9.所述直流电抗器的第一端连接于所述第一快速机械开关的第二侧，第二端连接于所述第一二极管的负极；
10.所述第二快速机械开关的第一侧与所述第二二极管的正极串接；
11.所述第二二极管的负极连接于所述第一快速机械开关的第二侧，所述第二快速机械开关的第二侧连接于所述第一二极管的负极；
12.所述直流互感器：穿过所述第一快速机械开关的第二侧的电力线，或穿过所述第一二极管的负极一侧的电力线；
13.所述控保设备的输入端与所述直流互感器相连，第一输出端与所述第一快速机械开关相连，第二输出端与所述第二快速机械开关相连。
14.可选地，所述第一快速机械开关为：电磁斥力机构。
15.可选地，所述第二快速机械开关为：电磁斥力机构。
16.可选地，所述直流互感器为：霍尔传感器。
17.可选地，所述直流互感器为：光学电流互感器。
18.本技术第二方面提供了一种直流无弧故障限流器的控制方法，应用于第一方面所述的直流无弧故障限流器，方法包括：
19.s1、直流互感器连续获取电力线的电流信号，并输入到控保设备；
20.s2、所述控保设备判断所述电流信号是否为故障电流信号，若是，执行步骤s3，否则执行步骤s4；
21.s3、所述控保设备发送分闸命令至第一快速机械开关和第二快速机械开关，使得所述第一快速机械开关和所述第二快速机械开关分闸而产生弧压，从而使得第一二极管和第二二极管均截止；
22.s4、所述控保设备发送合闸命令至所述第一快速机械开关和所述第二快速机械开关，使得所述第一快速机械开关和所述第二快速机械开关合闸。
23.与现有技术相比，本技术实施例的优点在于：
24.本技术提供了一种直流无弧故障限流器及控制方法，采用快速机械开关与二极管串接，正反向各设计一组，再并联限流电抗器。正常运行时，机械开关通流无损耗。发生故障时，由直流互感器将检测到的故障电流信号发送给控保装置，控保装置判断分析，发出动作命令，同时机械开关接收到分闸命令开始分闸，同时机械开关开始燃弧产生弧压，同时产生反向电压使二极管截止，从而使机械开关的电弧熄灭，将限流电抗器投入回路中进行限流，整个过程在3ms以内完成。
25.本发明的显著特点是：本装置集信号采集、控制保护及限流器本体于一体，可实现故障的自动识别与判断。机械开关为通流回路，运行时零损耗，故障时由二极管反向截止进行截流，解决了了灭弧室开断直流电流困难的难题，且延长了灭弧室的使用寿命，有效的限制故障电流的上升，整个过程时间在3ms以内完成，速度极快。故障切除后自动旁路电抗器，恢复系统供电。与爆炸式熔断器限流器相比具有结构简单，容易实现，动作后无需更换器件，免维护等优点。对于其他无损限流器具有智能化、动作时间短、且寿命长等优点。从而解决了现有技术结构复杂、动作时间长、寿命短的技术问题。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本技术实施例提供的一种直流无弧故障限流器的结构示意图；
28.图2为本技术实施例提供的一种直流无弧故障限流器的控制方法的流程示意图；
29.图3为本技术实施例提供的一种直流无弧故障限流器的电流流向示意图；
30.图4为本技术实施例提供的一种直流无弧故障限流器的产生的反向电压示意图；
31.图5为本技术实施例提供的一种直流无弧故障限流器的动作过程示意图。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.请参阅图1，图1为本技术实施例提供的一种直流无弧故障限流器的结构示意图。
36.本技术实施例提供的一种直流无弧故障限流器，包括：第一二极管d1、第二二极管d2、第一快速机械开关k1、第二快速机械开关k2、直流电抗器l、直流互感器dct、控保设备；
37.第一快速机械开关k1的第一侧与第一二极管d1的正极串接；直流电抗器l的第一端连接于第一快速机械开关k1的第二侧，第二端连接于第一二极管d1的负极；第二快速机械开关k2的第一侧与第二二极管d2的正极串接；第二二极管d2的负极连接于第一快速机械开关k1的第二侧，第二快速机械开关k2的第二侧连接于第一二极管的负极；直流互感器dct：穿过第一快速机械开关k1的第二侧的电力线，或穿过第一二极管d1的负极一侧的电力线；控保设备的输入端与直流互感器dct相连，第一输出端与第一快速机械开关k1相连，第二输出端与第二快速机械开关k2相连。
38.需要说明的是，本实施例的第一快速机械开关和第二快速机械开关均采用电磁斥力机构，电磁斥力机构的具有速度快且可靠的优点。直流互感器可以选用霍尔传感器或光学电流互感器，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，在此不再赘述。二极管的型号选择不做限定，主要根据主通流回路的电流大小进行选择。
39.如图3所示，由于限流器双向通流，以一侧为例，箭头代表电流流通路径和方向，在正常工作时，第一快速机械开关k1和第二快速机械开关k2为闭合状态，此时只有极少部分电流流过直流电抗器l和二极管d1或二极管d2。在故障时，电流开始快速上升，限流开关在收到动作命令后，第二机械开关k2先开始分闸，并开始燃弧，此时部分电流转移到第一快速机械开关k1、二极管d1回路，然后第一快速机械开关k1收到命令开始分闸，此时由于弧压产生的反向电压加在第一二极管d1上(如图4所示)，使二极管两侧承受反向正电压，使第一二极管d1截止，此时第一快速机械开关k1开关由于没有电流通过，所有电流全部换流至直流电抗器l回路，从而抑制电流的快速上升。故障消除后，电流恢复正常，此时控制保护系统下发第一快速机械开关k1和第二快速机械开关k2的合闸命令，合闸完成后将直流电抗器l旁路，进入正常运行模式。
40.如图5所示，图5为直流无弧故障限流器的动作过程示意图。
41.t0时刻时发生故障，此时电流开始上升。t1时刻收到机械开关分闸命令，机械开关
开始分闸，电流开始转移至二极管和电抗器回路，t2时刻时机械开关大部分电流转移至电抗器回路，仅有很小电流流过，t3时刻二极管关断截流，机械开关回路的电流归零，电流全部转移至电抗器回路。整个过程在3ms以内完成。
42.本技术提供了一种直流无弧故障限流器，采用快速机械开关与二极管串接，正反向各设计一组，再并联限流电抗器。正常运行时，机械开关通流无损耗。发生故障时，由直流互感器将检测到的故障电流信号发送给控保装置，控保装置判断分析，发出动作命令，同时机械开关接收到分闸命令开始分闸，同时机械开关开始燃弧产生弧压，同时产生反向电压使二极管截止，从而使机械开关的电弧熄灭，将限流电抗器投入回路中进行限流，整个过程在3ms以内完成。本技术的直流无弧故障限流器与爆炸式熔断器限流器相比具有结构简单，容易实现，动作后无需更换器件，免维护等优点。对于其他无损限流器具有智能化、动作时间短、且寿命长等优点。从而解决了现有技术结构复杂、动作时间长、寿命短的技术问题。
43.以上为本技术实施例中提供的一种直流无弧故障限流器的实施例，以下为本技术实施例中提供的一种直流无弧故障限流器的控制方法的实施例。
44.请参阅图2，图2为本技术实施例提供的一种直流无弧故障限流器的控制方法的流程示意图。
45.本技术实施例提供的一种直流无弧故障限流器的控制方法，包括：
46.步骤201、直流互感器连续获取电力线的电流信号，并输入到控保设备。
47.步骤202、控保设备判断电流信号是否为故障电流信号，若是，执行步骤203，否则执行步骤204。
48.步骤203、控保设备发送分闸命令至第一快速机械开关和第二快速机械开关，使得第一快速机械开关和第二快速机械开关分闸而产生弧压，从而使得第一二极管和第二二极管均截止。
49.步骤204、控保设备发送合闸命令至第一快速机械开关和第二快速机械开关，使得第一快速机械开关和第二快速机械开关合闸。
50.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
51.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。