[发明专利]机械式高压直流断路器控制与保护系统及其控制方法

说明书

本发明涉及机械式高压直流断路器控制与保护系统及其控制方法，该系统包括中央处理器模块以及与其连接的电流采集判断模块、电压信息采集模块、动作控制模块、斥力电容充电模块、状态反馈指示模块、电源模块、信息交互与记录模块、防死机模块；本发明电流采集判断模块，保障了短路电流检测判断的可靠性。硬件上，系统使用双电源供电，保证电源供应稳定性。增加防死机模块防止系统出现死机。机械式高压直流断路器不同工作状态的动作流程清晰合理，便于控制。

技术领域

本发明涉及机械式高压直流断路器控制与保护系统及其控制方法，属于柔性直流输配电技术领域以及直流配电领域。

背景技术

随着传统化石能源短缺与环境问题的不断加剧，能够实现间歇式可再生能源大规模接入的多端高压直流输电技术得到了快速的发展，也在一定程度上激励了柔性直流技术在配电侧的延伸，促进了直流配电网应用的增强。直流电网的发展对可靠性与稳定性提出了更高的要求，其中面临的巨大挑战就是短路电流的开断问题。迫切的需求与巨大的挑战促进了高压直流断路器的研究与发展。

直流断路器可分为三种类型：固态直流断路器、机械式直流断路器和混合式直流断路器。其中，机械式直流断路器由于成本低、损耗小、分断能力强等优势有着良好的研究和应用背景。

机械式高压直流断路器的控制与保护系统涉及到短路电流的快速识别、电磁斥力机构的快速动作、系统状态反馈指示、信息交互传输等方面，对机械式高压直流断路器控制与保护系统的可靠性与稳定性提出了较高的要求。近年来对机械式高压直流断路器控制与保护系统虽有研究，但存在整体功能不完善，性能可靠性低，不能直接应用到产品中，无法满足挂网使用的需求。

发明内容

为了保证短路电流的快速识别与判断，保证系统的可靠性与稳定性，维持直流电网的平稳运行，本发明提供了一种机械式高压直流断路器控制与保护系统及其控制方法。

为保证机械式高压直流断路器控制与保护系统的技术效果，本发明提供的技术方案如下：一种机械式高压直流断路器控制与保护系统，包括中央处理器模块以及与其连接的电流采集判断模块、电压信息采集模块、动作控制模块、斥力电容充电模块、状态反馈指示模块、电源模块、信息交互与记录模块、防死机模块；

所述的中央处理器模块，负责信息的统一处理与相关动作指令的发出；

所述的电流采集判断模块，包括电流信息采集单元和电流检测处理单元，电流信息采集单元由罗氏线圈与霍尔电流传感器及其对应的信号调理电路组成，其中罗氏线圈负责采集电流变化率，霍尔电流传感器负责采集电流幅值，采集参数通过信号调理电路后进入电流检测处理单元；电流检测处理单元综合电流变化率与电流幅值判断是否发生短路并将相应的状态量反馈给中央处理器模块；

所述的电压信息采集模块，采集机械式高压直流断路器拓扑结构中换流电容的电压并将电压信息数字量传输给中央处理器模块；所述的动作控制模块，包括光纤隔离单元及与其连接的主断路器永磁机构、主断路器电磁斥力机构、辅助断路器和换流开关，根据中央处理器模块的指令实现主断路器永磁机构的分合闸、主断路电磁斥力机构的分闸、辅助断路器的分合闸和换流开关的导通或关断；主断路器电磁斥力机构负责故障电流下的分闸，主断路器永磁机构负责合闸和额定电流下的分闸。动作控制模块通过光纤隔离输出相应指令，实现良好的电气隔离，保障系统安全；

所述的斥力电容充电模块,通过充电机给斥力电容充电，其中斥力电容与主断路器电磁斥力机构配套，为斥力线圈提供电流，中央处理器模块通过串口通信控制充电机实现斥力电容充电，并获取斥力电容电压信息；

所述的状态反馈指示模块，显示主断路器分合闸状态、辅助断路器的分合闸状态、温湿度、斥力电容电压信息、换流电容电压信息并设置按钮完成主断路器分合闸、辅助断路器分合闸操作；

所述的电源模块，为整个控制与保护系统提供电源；