一种回路投切控制装置、短路故障保护装置及方法与流程

本发明属于短路保护，尤其涉及一种回路投切控制装置、短路故障保护装置及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、对于采用组串式逆变器的光伏发电站，mppt(maximum power poi nt tracki ng，最大功率点跟踪)的每个组串回路的正负极电缆经mc4头(光伏连接器)连接后沿敷设路径至逆变器，同样通过mc4头连接进入逆变器mppt的组串回路。随着技术的发展，组串式的逆变器容量越来越大，其所带的回路数也越来越多。在地面光伏发电站的施工过程中，组串回路直流缆通常在光伏组件支架檩条的内部敷设，檩条多为镀锌的金属材质，其生产过程中不可避免的会出现毛刺等容易损伤直流缆的缺陷，加之敷设过程中可能出现的不规范操作，很容易造成直流缆的损伤进而破坏绝缘。虽然大部分逆变器都有回路绝缘阻抗的检测及报警功能，但由于路由较长排查工作较难有效开展，导致随时间推移绝缘老化越来越厉害，从而在某个时刻造成极间短路；又或者在刚出现绝缘阻抗低的报警不久便极间短路。光伏组件的短路电流会在短路处形成无法自熄的电弧，导致火势蔓延，殃及其他回路，甚至烧毁逆变器。

3、发明人发现，目前缺乏组件至逆变器的电缆回路出现极间短路时能够迅速切断故障电流的回路投切控制装置及短路故障保护装置。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种回路投切控制装置、短路故障保护装置及方法，其能够通过功能回路投切控制装置、储能装置及释能控制装置的组合应用，实现了组件至逆变器的电缆回路出现极间短路时迅速切断故障电流的目的。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供一种回路投切控制装置。

4、一种回路投切控制装置，其包括：回路投切主动轮和回路投切从动轮；所述回路投切主动轮与回路投切从动轮均为扇形结构；所述回路投切主动轮与回路投切从动轮均可分别绕各自转轴转动，且两者相互啮合；

5、所述回路投切主动轮的一侧设有第一回路触点，沿所述回路投切主动轮旋转的弧形轨迹线上还设有第二回路触点，第二回路触点可与第一回路触点接触；

6、所述回路投切从动轮的一侧设有第三回路触点，沿所述回路投切从动轮旋转的弧形轨迹线上还设有第四回路触点，第四回路触点可与第三回路触点接触；

7、所述第四回路触点与第三回路触点之间的弧线距离小于第二回路触点与第一回路触点之间的弧线距离；

8、所述回路投切主动轮和回路投切从动轮还分别与其各自对应的弹性结构连接；所述弹性结构用于带动回路投切主动轮和回路投切从动轮恢复原位。

9、作为一种实施方式，在外力控制作用下，所述回路投切主动轮可向第二回路触点方向旋转，从而带动回路投切主动轮转动，先使得第四回路触点与第三回路触点接触，再使得第二回路触点与第一回路触点接触。

10、作为一种实施方式，当外力控制消失时，所述弹性结构用于带动回路投切主动轮朝向初始位置转动，先断开第二回路触点与第一回路触点，再断开第四回路触点与第三回路触点。

11、作为一种实施方式，与所述回路投切主动轮连接的弹性结构包括：

12、第一弹性元件和第二弹性元件，所述第一弹性元件和第二弹性元件分别与回路投切主动轮的两个侧边连接。

13、作为一种实施方式，与所述回路投切从动轮连接的弹性结构包括：

14、第三弹性元件，其与回路投切主动轮的一个侧边相连，该侧边为设置第三回路触点的侧边。

15、作为一种实施方式，所述第一回路触点、第二回路触点、第三回路触点和第四回路触点均为磁性结构。

16、本发明的第二个方面提供一种如上述所述的回路投切控制装置的控制方法。

17、一种如上述所述的回路投切控制装置的控制方法，其包括：

18、在外力控制作用下，控制回路投切主动轮向第二回路触点方向旋转，从而带动回路投切主动轮转动，以使得第四回路触点与第三回路触点先接触，第二回路触点与第一回路触点后接触；

19、当外力控制消失时，弹性结构带动回路投切主动轮朝向初始位置转动，以使得第二回路触点与第一回路触点先断开，第四回路触点与第三回路触点后断开。

20、本发明的第三个方面提供一种短路故障保护装置。

21、一种短路故障保护装置，其通过转换接头与光伏组件串两端的组件正负极出线及回路的直流电缆正负极相连；

22、所述短路故障保护装置，包括：

23、释能控制装置回路和释能回路；

24、所述释能控制装置回路和释能回路的通断受如上述所述的回路投切控制装置控制。

25、作为一种实施方式，所述短路故障保护装置上还设置有检修回路，所述检修回路上串接有检修开关；在检修保护装置时，通过先将释能控制装置拆下，再闭合检修开关，以释放储能装置的能量。

26、本发明的第四个方面提供了一种如上述所述的短路故障保护装置的工作方法。

27、一种如上述所述的短路故障保护装置的工作方法，包括：

28、在光伏组件正常开机发电时，回路电流通过线圈磁场驱动功能回路投切控制装置，使其先接通释能控制装置回路，再接通释能回路，以保障回路的投入安全；

29、出现未开机的工况时，回路无电流，回路投切控制装置在弹性结构的作用下恢复原位，其先断开释能回路，再断开释能控制装置回路；

30、在短路故障时，释能控制装置接通释能回路，向熔断器瞬间放电使其熔断，切断故障电流。

31、本发明的有益效果是：

32、(1)本发明通过回路电流控制功能回路的投切，实现在正常开机发电时，储能装置处于充电状态，释能控制装置处于极间电压监控状态；在正常关机或其他因无阳光等未能使其开机的工况时，释能控制装置退出电压监测，储能装置处于储能状态；在短路故障时，通过储能装置及释能控制装置迅速向熔断器释放能量，使其迅速熔断，切断故障电流；在检修保护装置时，通过检修开关释放储能装置的能量，保障安全。

33、(2)由于组件及直流缆是通过本装置进行连接，其保护范围则是组串回路直流缆的全长。当发生短路故障时会很快切断回路故障电流，防止起火及火势蔓延从而避免造成更大损失，本发明既保护了组串回路及逆变器，又减少了部件及发电量的损失，降低了维护的时间及资金成本。

34、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种回路投切控制装置，其特征在于，包括：回路投切主动轮和回路投切从动轮；所述回路投切主动轮与回路投切从动轮均为扇形结构；所述回路投切主动轮与回路投切从动轮均可分别绕各自转轴转动，且两者相互啮合；

2.如权利要求1所述的回路投切控制装置，其特征在于，在外力控制作用下，所述回路投切主动轮可向第二回路触点方向旋转，从而带动回路投切主动轮转动，先使得第四回路触点与第三回路触点接触，再使得第二回路触点与第一回路触点接触。

3.如权利要求1所述的回路投切控制装置，其特征在于，当外力控制消失时，所述弹性结构用于带动回路投切主动轮朝向初始位置转动，先断开第二回路触点与第一回路触点，再断开第四回路触点与第三回路触点。

4.如权利要求1所述的回路投切控制装置，其特征在于，与所述回路投切主动轮连接的弹性结构包括：

5.如权利要求1所述的回路投切控制装置，其特征在于，与所述回路投切从动轮连接的弹性结构包括：

6.如权利要求1所述的回路投切控制装置，其特征在于，所述第一回路触点、第二回路触点、第三回路触点和第四回路触点均为磁性结构。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的回路投切控制装置的控制方法，其特征在于，包括：

8.一种短路故障保护装置，其特征在于，所述短路故障保护装置通过转换接头与光伏组件串两端的组件正负极出线及回路的直流电缆正负极相连；

9.如权利要求8所述的短路故障保护装置，其特征在于，所述短路故障保护装置上还设置有检修回路，所述检修回路上串接有检修开关；在检修保护装置时，通过先将释能控制装置拆下，再闭合检修开关，以释放储能装置的能量。

10.一种如权利要求8-9中任一项所述的短路故障保护装置的工作方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明属于短路保护技术领域，提供了回路投切控制装置、短路故障保护装置及方法。其中，回路投切控制装置包括回路投切主动轮和回路投切从动轮，其均为扇形结构；回路投切主动轮与回路投切从动轮均可分别绕各自转轴转动，且两者相互啮合；回路投切主动轮的一侧设有第一回路触点，沿所述回路投切主动轮旋转的弧形轨迹线上还设有第二回路触点，第二回路触点可与第一回路触点接触；回路投切从动轮的一侧设有第三回路触点，沿所述回路投切从动轮旋转的弧形轨迹线上还设有第四回路触点，第四回路触点可与第三回路触点接触；回路投切主动轮和回路投切从动轮还分别与其各自对应的弹性结构连接；弹性结构带动回路投切主动轮和回路投切从动轮恢复原位。

技术研发人员：成虎,王双起,张勇,彭程,张亮
受保护的技术使用者：山东电力工程咨询院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11