[发明专利]自升式平台钻井变频驱动直流配电过流保护系统和方法

摘要

本发明披露了一种自升式平台钻井变频驱动直流配电过流保护系统，包括可关断整流器、直流母线、可关断逆变器、以及母线隔离开关。两个可关断整流器位于直流母线的两端；4个可关断逆变器连接直流母线；可关断逆变器驱动钻井设备电机；两段母线之间通过直流母线隔离开关连接。保护控制器连接第2个可关断整流器以及4个可关断逆变器。本发明进一步披露了一种自升式平台钻井变频驱动直流配电过流保护方法，包括电流与电压实时监测、交流负荷区过流判别与保护处理、直流母线区过流判别与保护处理、交流输入区过流判别与保护处理、故障复位信号监测、故障复位处理等步骤。本发明能够在数十微秒内中断故障电流并隔离故障点。

主权项

1.一种自升式平台钻井变频驱动直流配电过流保护系统，包括第一可关断整流器、第二可关断整流器、第一直流母线、第二直流母线、4个可关断逆变器、以及直流母线隔离开关；其特征在于，第一可关断整流器和第二可关断整流器分别位于第一直流母线和第二直流母线的一端；4个可关断逆变器中的两个连接第一直流母线，另外两个连接第二直流母线；每个可关断逆变器驱动一台钻井设备电机；第一直流母线和第二直流母线之间通过直流母线隔离开关连接，直流母线隔离开关在非故障期间处于闭合状态；保护控制器连接第一可关断整流器、第二可关断整流器以及四个可关断逆变器；第一可关断整流器和第二可关断整流器都内置输出端电流传感器、电压传感器和输出端电容放电断路器；电压传感器和串联一个输出端滤波电容的输出端电容放电断路器并联，并且按顺时针方向依次串联三相全控整流电路、输出端电流传感器和隔离二极管；三相全控整流电路通过交流侧熔断器组连接三相交流电源；三相全控整流电路将交流电变换成直流电，经输出端滤波电容滤波后分别向第一直流母线和第二直流母线提供直流电；三相全控整流电路由三组三相全控整流电路组件并联而成；每组三相全控整流电路组件由两个二级三相全控整流电路组件串联而成；各个二级三相全控整流电路组件由IGBT整流开关元件串联一个二极管后与一个续流发射极关断晶闸管反向并联而成；每组三相全控整流电路组件连接交流侧熔断器组中的一个熔断器；输出端电流传感器和电压传感器分别实时监测三相全控整流电路与输出端电流传感器之间的整流输出电流和输出端电容放电断路器与输出端滤波电容串联支路两端的直流输出电压，并将所述整流输出电流和直流输出电压传输至保护控制器；可关断逆变器由三相全控逆变电路串联一个输入端电流传感器后与串联输入端滤波电容的输入端电容放电断路器并联而成；三相全控逆变电路的三相电流经过正弦波滤波器滤波后驱动钻井设备电机；三相全控逆变电路由三组三相全控逆变电路组件并联而成；每组三相全控逆变电路组件由两个二级三相全控逆变电路组件串联而成；各个二级三相全控逆变电路组件由一个续流二极管与一个逆变发射极关断晶闸管反向并联而成；每组三相全控逆变电路组件构成三相全控逆变电路的一相电流；输入端电流传感器实时监测输入端直流电流，并将信号传输至保护控制器；电容放电断路器串联连接在可关断整流器的输出端滤波电容和可关断逆变器的输入端滤波电容中；电容放电断路器的放电发射极关断晶闸管为滤波电容提供直流放电通路，与放电发射极关断晶闸管并联的二极管为滤波电容充电提供通路，放电发射极关断晶闸管和二极管与阻容缓冲电路并联，提升断路器开断能力；放电发射极关断晶闸管作为开关器件，控制滤波电容放电电路的通断；放电发射极关断晶闸管串联一个放电电流传感器；放电电流传感器实时监测滤波电容放电电流，并将信号传输到保护控制器；一旦滤波电容的放电电流超越设定的阈值，保护控制器立即向放电发射极关断晶闸管发出关断信号，迅速关断滤波电容的放电电路，保护滤波电容免遭大电流烧毁。