[发明专利]一种用于串联设备的可靠旁路保护系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于串联设备的可靠旁路保护系统，包括旁路开关QF、隔离开关QS1和QS2、旁路晶闸管VT，隔离开关QS1和QS2分别位于串联设备的两侧串联接入电路，旁路晶闸管VT串联旁路电感Ls后并联在串联设备两端，旁路开关QF并联在隔离开关QS1和QS2的两端，当串联设备异常时，若主控单元运行正常，则主控单元输出控制命令经旁路控制单元传送至旁路执行单元，若主控单元运行异常，则旁路控制单元输出控制命令传送至旁路执行单元，旁路执行单元根据控制命令：闭合旁路开关QF、使能旁路晶闸管VT、断开隔离开关QS1和QS2，实现将串联设备旁路。本发明实现串联设备故障时的可靠旁路隔离保护，保护电网系统安全运行。

技术领域

本发明属于配电网的串联型电能质量治理设备的故障旁路和隔离保护技术领域，具体涉及一种用于串联设备的可靠旁路保护系统及方法。

背景技术

当前配电网系统中，解决电能质量的电力电子设备主要分为并联型和串联型。其中，并联型大功率电力电子设备已经广泛应用，如静止无功发生器(SVG)、变流器、变频器等。串联型大功率电力电子设备仍处于推广应用阶段，如动态电压调节器(DVR)、统一电能质量调节器(UPQC)等。

动态电压调节器(DVR)串联在供电电源和受保护的敏感负载之间，是一种采用电力电子技术实现电压补偿的装置。其主要的补偿对象是电压扰动，如电压暂降和电压暂升，也能够对谐波、闪变、不对称等多种电压质量问题提供补偿。由于DVR串联在配电网线路中，当设备本身故障时，将影响电网的安全运行。为了保证串联设备本身故障时不影响电网安全运行，必须配置完善可靠的旁路隔离保护系统。

旁路隔离保护系统，是隔离故障的执行机构，从检测设备故障至完成故障设备旁路，必须在毫秒级内完成。传统断路器通断电流大，性价比高，但其动作时间长，一般都大于100ms，不能独立承担故障隔离任务。大功率电力电子器件晶闸管(Thyristor)额定电流大，导通时间一般小于100us，满足快速旁路要求。

现有技术中，一般旁路隔离保护功能都配置在控制系统内，检测到设备故障时，控制系统按照预设的旁路策略输出命令，触发晶闸管导通和闭锁旁路断路器，实现故障设备隔离，但是当控制系统异常时，无法实现故障设备的旁路隔离，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于串联设备的可靠旁路保护系统及方法，实现串联设备故障时的可靠旁路隔离保护，解决控制系统异常时无法实现故障设备有效隔离的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于串联设备的可靠旁路保护系统，其特征是，包括主控单元、旁路控制单元和旁路执行单元，主控单元的输出端连接旁路控制单元，旁路控制单元的输出端连接旁路执行单元，

其中旁路执行单元包括旁路开关QF、隔离开关QS1和QS2、旁路晶闸管VT，隔离开关QS1和QS2分别位于串联设备的两侧串联接入电路，旁路晶闸管VT串联旁路电感Ls后并联在串联设备两端，旁路开关QF并联在隔离开关QS1和QS2的两端，

初始时，旁路开关QF断开、旁路晶闸管VT闭锁、隔离开关QS1和QS2闭合，使串联设备为投入状态；

当串联设备异常时，若主控单元运行正常，则主控单元输出控制命令经旁路控制单元传送至旁路执行单元，若主控单元运行异常，则旁路控制单元输出控制命令传送至旁路执行单元，旁路执行单元根据控制命令：闭合旁路开关QF、使能旁路晶闸管VT、断开隔离开关QS1和QS2，实现将串联设备旁路。

优选的，旁路晶闸管VT包括两个反并联晶闸管。

优选的，旁路执行单元中还包括晶闸管驱动模块，晶闸管驱动模块接收控制命令，将控制命令转换为晶闸管触发信号，以驱动旁路晶闸管VT的使能和闭锁。

相应的，本发明的基于上述系统的一种用于串联设备的可靠旁路保护方法，包括以下过程：