模块化直流配电系统的制作方法

本发明属于直流配电领域，具体涉及一种模块化直流配电系统。

背景技术：

1、随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。

2、目前，直流输电技术已经得到的广泛应用。而且，随着分布式电源的快速发展越来越多的新能源系统开始并网发电。太阳能发电、燃料电池发电等系统均直接产生直流电能，其与现有电网系统之间需要进行逆变转换；而风电、水电等发电系统，其由于产生的交流电与电网系统之间存在频率差异，因此也需要进行逆变后再并网。但是，现有的逆变器的损耗较大，增加的逆变环节也极大的降低了电力系统的可靠性和效率。而直流配电系统具有传输功率高、线路损耗小、电能质量高等优点，因此在配电过程中采用直流配电系统，将极大的提升电力系统的可靠性和效率。

3、但是，目前确实缺乏一种有效、可靠的直流配电系统，来实现直流配电的功能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可靠性高且有效性好的模块化直流配电系统。

2、本发明提供的这种模块化直流配电系统，包括直流断路器模块、电压传感器模块、电流传感器模块和自动化终端；直流断路器连接在直流母线与直流负载之间，用于实现对直流负载的保护；电压传感器模块连接在直流母线与直流负载之间的电连接线上，用于采集电压信息并上传自动化终端；电流传感器模块连接在直流母线与直流负载之间的电连接线上，用于采集电流信息并上传自动化终端；自动化终端用于根据接收到的电压信息和电流信息，对直流断路器模块进行控制，从而实现直流配电。

3、所述的电压传感器模块包括母线电压霍尔传感器和馈线电压霍尔传感器；母线电压霍尔传感器连接在直流母线与直流断路器模块的进线端之间，用于采样直流母线的电压数据，并上传自动化终端；馈线电业霍尔传感器连接在直流断路器模块的出线端与负载之间，用于采样直流馈线的电压数据，并上传自动化终端。

4、所述的电流传感器模块包括保护电流霍尔传感器、采样电流霍尔传感器和漏电流霍尔传感器；保护电流霍尔传感器连接在直流断路器模块的出线端，用于检测直流断路器模块的输出电流，并上传自动化终端；采样电流霍尔传感器连接在直流断路器模块的出线端与负载之间，用于采样直流馈线的电流数据，并上传自动化终端；漏电流霍尔传感器连接在负载的进线端，用于采样负载端的漏电流数据，并上传自动化终端。

5、所述的自动化终端包括信号调理电路、ad转换电路、控制器电路、i/o控制电路、上位机、显示屏、存储电路和保护电路；信号调理电路、ad转换电路、i/o控制电路、上位机、显示屏、存储电路和保护电路均与控制器电路连接；信号调理电路同时还连接保护电路和ad转换电路；信号调理电路用于接收电压传感器模块和电流传感器模块上传的信号，并将信号进行调理后，发送到保护电路、控制器电路和ad转换电路；ad转换电路用于将接收到的模拟量信号转换为数字信号，并上传控制器电路；i/o控制电路用于接收控制器输出的控制信号，并输出i/o控制信号；上位机用于接收控制器电路下发的信号，并进行显示和对应控制；显示屏用于接收控制器电路下发的信号，并进行显示；存储电路用于存储所述自动化终端的数据信息；保护电路用于形成保护信号，并上传控制器电路；控制器电路用于控制所述自动化终端工作。

6、所述的自动化终端，具体还包括如下保护方法：

7、根据接收到的电压信号和电流信号，进行低压方向过电流保护；

8、根据接收到的电流信号，进行电流增量保护、电流变化率保护和过负荷保护；

9、根据接收到的电压信号，进行过电压保护和低电压保护。

10、所述的根据接收到的电压信号和电流信号，进行低压方向过电流保护，具体包括如下步骤：

11、当检测到的电流信号大于设定值、检测到的电压信号小于设定值且功率方向为正时，进行低压方向过电流保护；所述的低压方向过电流保护包括跳闸和报警。

12、所述的根据接收到的电流信号，进行电流增量保护、电流变化率保护和过负荷保护，具体包括如下步骤：

13、电流增量保护：当检测到的任一路的电流增量值大于设定值且持续设定的时间，则进行电流增量保护；所述的电流增量保护包括跳闸和报警；

14、电流变化率保护：当检测到的任一路的电流变化率大于设定值且持续设定的时间，则进行电流变化率保护；所述的电流变化率保护包括跳闸和报警；

15、过负荷保护：当检测到的任一路的电流值大于设定值且持续设定的时间，则进行过负荷保护；所述的过负荷保护包括跳闸和报警。

16、所述的根据接收到的电压信号，进行过电压保护和低电压保护，具体包括如下步骤：

17、过电压保护：当检测到的任一路的电压值超过设定阈值且持续设定的时间，则进行过电压保护；所述的过电压保护包括报警；

18、低电压保护：当检测到的任一路的电压值低于设定阈值且持续设定的时间，则进行低电压保护；所述的低电压保护包括报警。

19、所述的模块化直流配电系统，还包括对直流母线进行绝缘监测。

20、所述的对直流母线进行绝缘监测，具体包括如下步骤：

21、在直流母线的正极线与地线之间连接第一绝缘监测装置；在直流母线的负极线与地线之间连接第二绝缘监测装置；

22、当正极线发生故障时：投入第一绝缘监测装置进行检测，从而判定正极线的绝缘故障；

23、当地线发生故障时：先投入第一绝缘监测装置进行检测，判定绝缘故障；然后再投入第二绝缘监测装置，从而判定地线的绝缘故障；

24、当负极线发生故障时：先投入第一绝缘监测装置进行检测，判定地线故障；然后再投入第二绝缘检测装置，从而判定负极线的绝缘故障。

25、本发明提供的这种模块化直流配电系统，集断路器和直流微机继电保护单元于一体，集成度高，保护功能齐全，具备完善的保护、测量、控制与监视功能，为直流配电网安全稳定运行提供了有力的保护，而且本发明的可靠性高且有效性好。

技术特征：

1.一种模块化直流配电系统，其特征在于包括直流断路器模块、电压传感器模块、电流传感器模块和自动化终端；直流断路器连接在直流母线与直流负载之间，用于实现对直流负载的保护；电压传感器模块连接在直流母线与直流负载之间的电连接线上，用于采集电压信息并上传自动化终端；电流传感器模块连接在直流母线与直流负载之间的电连接线上，用于采集电流信息并上传自动化终端；自动化终端用于根据接收到的电压信息和电流信息，对直流断路器模块进行控制，从而实现直流配电。

2.根据权利要求1所述的模块化直流配电系统，其特征在于所述的电压传感器模块包括母线电压霍尔传感器和馈线电压霍尔传感器；母线电压霍尔传感器连接在直流母线与直流断路器模块的进线端之间，用于采样直流母线的电压数据，并上传自动化终端；馈线电业霍尔传感器连接在直流断路器模块的出线端与负载之间，用于采样直流馈线的电压数据，并上传自动化终端。

3.根据权利要求2所述的模块化直流配电系统，其特征在于所述的电流传感器模块包括保护电流霍尔传感器、采样电流霍尔传感器和漏电流霍尔传感器；保护电流霍尔传感器连接在直流断路器模块的出线端，用于检测直流断路器模块的输出电流，并上传自动化终端；采样电流霍尔传感器连接在直流断路器模块的出线端与负载之间，用于采样直流馈线的电流数据，并上传自动化终端；漏电流霍尔传感器连接在负载的进线端，用于采样负载端的漏电流数据，并上传自动化终端。

4.根据权利要求3所述的模块化直流配电系统，其特征在于所述的自动化终端包括信号调理电路、ad转换电路、控制器电路、i/o控制电路、上位机、显示屏、存储电路和保护电路；信号调理电路、ad转换电路、i/o控制电路、上位机、显示屏、存储电路和保护电路均与控制器电路连接；信号调理电路同时还连接保护电路和ad转换电路；信号调理电路用于接收电压传感器模块和电流传感器模块上传的信号，并将信号进行调理后，发送到保护电路、控制器电路和ad转换电路；ad转换电路用于将接收到的模拟量信号转换为数字信号，并上传控制器电路；i/o控制电路用于接收控制器输出的控制信号，并输出i/o控制信号；上位机用于接收控制器电路下发的信号，并进行显示和对应控制；显示屏用于接收控制器电路下发的信号，并进行显示；存储电路用于存储所述自动化终端的数据信息；保护电路用于形成保护信号，并上传控制器电路；控制器电路用于控制所述自动化终端工作。

5.根据权利要求1～4之一所述的模块化直流配电系统，其特征在于所述的自动化终端，具体还包括如下保护方法：

6.根据权利要求5所述的模块化直流配电系统，其特征在于所述的根据接收到的电压信号和电流信号，进行低压方向过电流保护，具体包括如下步骤：

7.根据权利要求5所述的模块化直流配电系统，其特征在于所述的根据接收到的电流信号，进行电流增量保护、电流变化率保护和过负荷保护，具体包括如下步骤：

8.根据权利要求5所述的模块化直流配电系统，其特征在于所述的根据接收到的电压信号，进行过电压保护和低电压保护，具体包括如下步骤：

9.根据权利要求1～4之一所述的模块化直流配电系统，其特征在于所述的模块化直流配电系统，还包括对直流母线进行绝缘监测。

10.根据权利要求9所述的模块化直流配电系统，其特征在于所述的对直流母线进行绝缘监测，具体包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种模块化直流配电系统，包括直流断路器模块、电压传感器模块、电流传感器模块和自动化终端；直流断路器实现对直流负载的保护；电压传感器模块采集电压信息并上传自动化终端；电流传感器模块采集电流信息并上传自动化终端；自动化终端根据接收到的电压信息和电流信息对直流断路器模块进行控制，从而实现直流配电。本发明提供的这种模块化直流配电系统，集断路器和直流微机继电保护单元于一体，集成度高，保护功能齐全，具备完善的保护、测量、控制与监视功能，为直流配电网安全稳定运行提供了有力的保护，而且本发明的可靠性高且有效性好。

技术研发人员：谭丽平,章文远,何婧,王立娜,杨力帆,周鲲,李勇,黄芬芳,齐增清,周年光,陈仲伟,杨洪明,夏向阳,葛卫良
受保护的技术使用者：国网湖南省电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15