一种基于电流差动保护的短路电流阻断系统的制作方法

1.本实用新型属于电力保护技术领域，特别涉及一种基于电流差动保护的短路电流阻断系统。


背景技术：

2.随着科技的发展，传统能源的利用导致了对环境的严重影响，因此，人们越来越多的开始重视和使用新型清洁能源，促进了太阳能发电、风力发电等微电网的发展。微电网保护是微电网发展、应用中需要解决的关键问题之一。与大电网相比，微电网系统容量较小，电力电子设备较多，敏感负荷和敏感电源较多，耐受短路故障的能力较差。由于传统交流断路器的动作时间多在10ms以上，如此长的时间会导致交流微电网中一些基于电力电子技术的敏感设备退出工作，造成故障范围的扩大。因此，研究快速的短路电流阻断策略对提高交流微电网的供电可靠性具有重要的意义。
3.本实用新型提出一种基于电流差动保护的短路电流阻断系统，正常工作时对交流电网无影响，在故障发生后迅速切断故障支路，在故障排除后能快速恢复供电。相比于传统继电器，响应速度快，控制方法灵活，具有较好的应用前景。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种基于电流差动保护的短路电流阻断系统，能够快速阻断短路电流，切断故障支路。
5.本实用新型具体为一种基于电流差动保护的短路电流阻断系统，所述短路电流阻断系统包括第一信号采集单元、第一滤波器、第二信号采集单元、第二滤波器、控制处理单元、电流阻断单元，所述第一信号采集单元与所述第一滤波器、所述控制处理单元顺序连接，所述第二信号采集单元与所述第二滤波器、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还与所述电流阻断单元相连接，所述第一信号采集单元与所述电流阻断单元输入端连接，所述第二信号采集单元与所述电流阻断单元输出端连接；所述短路电流阻断系统根据所述第一信号采集单元、所述第二信号采集单元采集的电流信号进行分析计算，进而控制所述电流阻断单元的工作状况。
6.所述第一信号采集单元采用电流传感器采集所述电流阻断单元输入电流信号，所述第二信号采集单元采用电流传感器采集所述电流阻断单元输出电流信号。
7.所述第一滤波器和所述第二滤波器均采用低通滤波器，滤除噪声谐波信号。
8.所述电流阻断单元包括两个二极管、六个晶闸管、一个谐振电容和一个谐振电感，所述电流阻断单元包含两种工作模式：正常工作模式和故障工作模式；
9.所述谐振电感在故障过程中起到限制故障电流的作用，所述谐振电容在故障过程中起到断开故障电路的作用。
10.所述控制处理单元采用微控制器对所述短路电流阻断系统采集的信息进行分析计算，并对所述短路电流阻断系统进行整体控制：
11.正常模式下，所述电流阻断单元输入的电流与输出的电流相等，所述控制处理单元不发出控制指令，第一晶闸管、第二晶闸管导通，第三晶闸管、第四晶闸管、第五晶闸管、第六晶闸管关断；
12.当线路发生短路故障后，所述电流阻断单元输入的电流与输出的电流会出现较大差值，当所述差值大于差值参考值，所述控制处理单元发出控制指令：控制所述第一晶闸管、所述第二晶闸管立即关断，所述第三晶闸管、所述第六晶闸管导通，所述第四晶闸管延时10ms后导通，同时导通所述第五晶闸管，阻断lc进一步谐振。
13.所述控制处理单元还包含存储器和输入输出接口，所述输入输出接口能够与外部设备连接，实现所述短路电流阻断系统数据读取和参数设置。
14.与现有技术相比，有益效果是：所述短路电流阻断系统正常工作时对交流电网无影响，在故障发生后迅速切断故障支路，在故障排除后能快速恢复供电。
附图说明
15.图1为本实用新型一种基于电流差动保护的短路电流阻断系统的结构示意图。
16.图2为本实用新型一种基于电流差动保护的短路电流阻断系统电流阻断单元的结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本实用新型一种基于电流差动保护的短路电流阻断系统的具体实施方式做详细阐述。
18.如图1所示，本实用新型的短路电流阻断系统包括第一信号采集单元、第一滤波器、第二信号采集单元、第二滤波器、控制处理单元、电流阻断单元，所述第一信号采集单元与所述第一滤波器、所述控制处理单元顺序连接，所述第二信号采集单元与所述第二滤波器、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还与所述电流阻断单元相连接，所述第一信号采集单元与所述电流阻断单元输入端连接，所述第二信号采集单元与所述电流阻断单元输出端连接；所述短路电流阻断系统根据所述第一信号采集单元、所述第二信号采集单元采集的电流信号进行分析计算，进而控制所述电流阻断单元的工作状况。
19.所述第一信号采集单元采用电流传感器采集所述电流阻断单元输入电流信号，所述第二信号采集单元采用电流传感器采集所述电流阻断单元输出电流信号。
20.所述第一滤波器和所述第二滤波器均采用低通滤波器，滤除噪声谐波信号。
21.如图2所示，所述电流阻断单元包括两个二极管(第一二极管1、第二二极管2)、六个晶闸管(第一晶闸管3、第二晶闸管4、第三晶闸管5、第四晶闸管6、第五晶闸管7、第六晶闸管8)、一个谐振电容9和一个谐振电感10，所述电流阻断单元包含两种工作模式：正常工作模式和故障工作模式；
22.正常工作模式：控制所述第一晶闸管3、所述第二晶闸管4导通，所述第三晶闸管5、所述第四晶闸管6、所述第五晶闸管7、所述第六晶闸管8关断，所述第三晶闸管5、所述第四晶闸管6、所述第五晶闸管7、所述第六晶闸管8双向电流均无法导通，视为开路；所述第一二极管1与所述第一晶闸管3并联，双向电流均可导通；所述第二极管2与所述第二晶闸管4并联，双向电流均可导通；
23.故障工作模式：控制所述第一晶闸管3、所述第二晶闸管4关断，在下一个电流为零的时刻导通所述第三晶闸管5、所述第四晶闸管6、所述第五晶闸管7、所述第六晶闸管8；整流电压加在所述谐振电容9上并对所述谐振电容9充电，系统中短路电流的能量由所述谐振电容9吸收，当所述谐振电容9的电压达到最大值后电路断开，即当所述整流电压使所述谐振电容9电压比微网的峰值电压稍高时，电路被切断并捕获故障电流；
24.所述谐振电感10在故障过程中起到限制故障电流的作用，所述谐振电容9在故障过程中起到断开故障电路的作用。
25.所述控制处理单元采用微控制器对所述短路电流阻断系统采集的信息进行分析计算，并对所述短路电流阻断系统进行整体控制：
26.正常模式下，所述电流阻断单元输入的电流与输出的电流相等，所述控制处理单元不发出控制指令，所述第一晶闸管3、所述第二晶闸管4导通，所述第三晶闸管5、所述第四晶闸管6、所述第五晶闸管7、所述第六晶闸管8关断；
27.当线路发生短路故障后，所述电流阻断单元输入的电流与输出的电流会出现较大差值，当所述差值大于差值参考值，所述控制处理单元发出控制指令：控制所述第一晶闸管3、所述第二晶闸管4立即关断，所述第三晶闸管5、所述第六晶闸管8导通，所述第四晶闸管6延时10ms后导通，同时导通所述第五晶闸管7，阻断lc进一步谐振；
28.在故障初始阶段，所述谐振电容9会对所述谐振电感10反向充电产生振荡谐波，影响阻断性能，故在所述第四晶闸管6支路反向并联所述第五晶闸管7将所述谐振电容9反向电流引出。
29.所述控制处理单元还包含存储器和输入输出接口，所述输入输出接口能够与外部设备连接，实现所述短路电流阻断系统数据读取和参数设置。
30.最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本实用新型的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。