[发明专利]集成故障定位的固态断路器RCD缓冲电路及故障定位方法

说明书

本发明一种集成了故障定位功能的固态断路器RCD缓冲电路与故障点检测方法。包括RCD缓冲电路，其中电容Cs一端与V1集电极相连，另一端分别连接电阻Rs与二极管Ds的阳极，电阻Rs的另一端连信号地。继电器Ts一端与二极管Ds的阴极相连，另一端连接V2的集电极，与隔离开关T共用同一控制信号，用于控制二极管Ds支路在发挥缓冲作用时导通，在故障定位过程中关断。本发明能够在有效抑制关断过电压的同时，通过控制隔离开关、继电器以及固态断路器的动作，实现对故障点的准确定位，用于直流微网中快速排除故障，保证系统的可靠性与安全性，提高了器件的利用率，降低了保护装置的体积与成本，并且拓扑结构简单，具有应用的可行性。

技术领域

本发明属于直流微电网技术领域，涉及直流微网母线故障的保护及检测，尤其是一种集成了故障定位功能的固态断路器RCD缓冲电路与故障点检测方法。

背景技术

当直流电网发生永久性故障时，由于断路器不能再次重合闸，为了提高供电可靠性与电力系统稳定性，应快速找到故障点位置，排除故障。现有的直流微网传输线路的故障测距方法主要有阻抗法与行波法两种。

阻抗法通常作为微机保护及录波装置的附加功能，具有启动定值量化、投资少等特点；但在直流微网中，由于直流系统中的敏感器件如IGBT等在故障电流很大时需要快速关断以进行保护，动作时间一般在几毫秒以内，而阻抗法是基于稳态值的测量，因此不能满足时间上的要求；同时阻抗法测距精度受过渡电阻、分布电容、系统运行方式等因素的影响较大，精度上不能满足电力系统对测距精度的要求。

行波法测距包括单端法行波测距和双端法行波测距。单端法行波测距不需要传递对侧数据、不受通信技术条件限制，具有投资小、实施简单、测距精度高等特点，但单端法行波测距需要考虑行波的衰减及母线的反射等因素，存在识别放射波困难等情况；双端法测距只识别行波首波头，不用辨别反射波，测距精度高，但双端法测距要求两侧装置要接入统一的、稳定的时钟信号源并且要求两侧通信的线路具有很高的可靠性，否则很容易造成测距失败的情况。另外，无论是单端法行波测距还是双端法行波测距，都需要附加额外的电气设备，增大投资，而且其启动定值均不能量化实际运行中启动门槛设置往往较低，容易误启动。

因此以上两种方测距法在一定条件下都有一定的局限性，

此外，当直流微网发生故障时，由于不像交流系统中存在电流自然过零点，两端固态电子开关(SSCB)在开通过程中的电流上升率di/dt和在关断过程中的断态电压上升率du/dt都非常大，可能会对功率器件造成损坏或击穿。此外，即使固态电子开关完成关断动作，线路上电感所储存的能量将在器件两端产生过大的电压，若不采取有效措施，则直流固态电子开关动作时将是在大电流、高电压下的硬关断，这将使其遭受巨大冲击甚至损坏。因此需要增加一定的缓冲电路来避免SSCB遭到破坏，如RCD缓冲电路。

发明内容

本发明的目的是设计一种具有故障定位功能的缓冲电路，对两者功能进行集成，可以有效提高器件的利用率，减小保护电路的体积，节约直流微电网故障保护系统的成本。

本发明的具有故障定位功能的固态断路器缓冲电路的技术方案是：

一种集成了故障定位功能的固态断路器RCD缓冲电路，应用于直流微电网中，其特征在于，包括固态断路器以及RCD缓冲电路，其中，

所述固态断路器包括两个反串联IGBT组，每个IGBT组由IGBT反并联二极管构成，固态断路器的两端分别为V1端和V2端，其中，V1端口的母线上串联隔离开关T，用于确保故障线路段与微网系统剩余部分隔离；

所述的缓冲电路包括电容Cs，电容Cs一端与V1集电极相连，另一端分别连接缓冲电阻Rs与二极管Ds的阳极，缓冲电阻Rs的另一端连信号地；继电器Ts一端与二极管Ds的阴极相连，另一端连接V2的集电极，与隔离开关T共用同一控制信号，用于控制二极管Ds支路在发挥缓冲作用时导通，在故障定位过程中关断。