CN104092202A - 一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统控制领域，具体涉及一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置及方法。本发明装置包括中央监控单元、A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元、C相分布式电源故障保护单元和变换器。本发明利用故障保护电路中的电感来限制故障电流瞬间故障电流上升变化率和故障穿越期间短路电流幅值，能在正常运行与系统故障状态下，减少故障电流对设备的冲击；故障期间分流耗能电阻和限流电感的投入实现分布式电源在维持原运行状态不变的情况下，确保低电压穿越技术的实现；避免保护设备投切的响应延时，对故障电流瞬时峰值和故障穿越期间短路电流幅值能够及时有效的抑制，避免其对源端设备造成损坏。

Description

一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置及方法

技术领域

本发明属于电力系统控制领域，具体涉及一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置及方法。

背景技术

随着新能源发电技术的不断成熟，大量分布式电源接入电网，对于含多类分布式电源电网而言，要求出现电网电压跌落严重故障时，如三相短路故障等，分布式电源尽可能不要进行切机操作，分布式电源的切出可能会造成大量分布式电源从电网解列的连锁反应，引发更大的后续扰动和更严重的故障，而分布式电源故障恢复后的重新并网投入也会造成网内潮流突变，对网内负荷带来很大的冲击，同时对网内电力电子设备的损害性也是巨大的，因此要求网内分布式电源要具有一定的低电压穿越能力；截止目前，故障穿越技术还仅仅停留在对于分布式源采用单一的Crowbar撬棒保护电路，发生故障时进行过剩功率释放，或是仅仅依靠调节分布式电源变流器控制方式来抑制故障电流的作用；这些技术存在严重的局限性，首先，以双馈风机为例，Crowbar撬棒保护电路的并联接入发电机转子侧，在检测到电网系统发生故障出现电压跌落时，为了限制过变流器的电流和转子绕组过电压，要求闭锁双馈感应发电机转子侧变流器，发电机同时切换运行状态为感应电动机方式运行，才能维持发电机不脱网运行；其次故障电流瞬时峰值最大出现在故障发生和故障排除两个瞬间，对设备冲击最大，而保护设备投切受控制影响而有延时，对故障电流瞬时峰值的抑制不及时；因此设计出结合控制方法与控制系统硬件结构，能够在电网故障状态下有效保护分布式电源维持原有运行状态不脱网，同时抑制故障电流瞬时峰值和故障期间短路电流幅值，避免其对源端设备造成损坏的研究工作显得极其重要。

发明内容

针对现有技术中存在的的缺点，本发明提出一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置及方法，以达到使抑制短路电流瞬时峰值和故障期间短路电流幅值，避免变流器损坏，实现分布式电源故障穿越的目的。

本发明是通过以下方式实现发明目的的：

一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置，该装置包括中央监控单元、A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元、C相分布式电源故障保护单元和变换器，其中，

所述的A相分布式电源故障保护单元的第一输入端、B相分布式电源故障保护单元的第一输入端和C相分布式电源故障保护单元的第一输入端均连接分布式电源的输出端，A相分布式电源故障保护单元的第一输出端、B相分布式电源故障保护单元的第一输出端和C相分布式电源故障保护单元的第一输出端均连接变换器的三路输入端，变换器的输出端接入电网；

所述的A相分布式电源故障保护单元的第二输入端、B相分布式电源故障保护单元的第二输入端和C相分布式电源故障保护单元的第二输入端连接中央监控单元的三路输出端，A相分布式电源故障保护单元的第二输出端、B相分布式电源故障保护单元的第二输出端和C相分布式电源故障保护单元的第二输出端连接中央监控单元的三路输入端；

所述的A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和C相分布式电源故障保护单元结构相同，均包括一个电压互感器、一个电流互感器、第一反向二极管、第二反向二极管、第三反向二极管、第四反向二极管、第五反向二极管、第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第七绝缘栅双极晶体管、一个电感、第一交流断路器、第二交流断路器、第一门极可控晶闸管、第二门极可控晶闸管、第三门极可控晶闸管、第四门极可控晶闸管、第五门极可控晶闸管、第六门极可控晶闸管、第一能耗电阻、第一能耗电阻和一个避雷器，其中，

所述的第一交流断路器的一端同时连接第一门极可控晶闸管的阳极、第一反向二极管的阴极、第二反向二极管的阳极、第一绝缘栅双极晶体管的集电极和第二绝缘栅双极晶体管的发射极，所述的第一门极可控晶闸管的阴极同时连接第二门极可控晶闸管的阴极、第三门极可控晶闸管的阴极、电感的一端、第五绝缘栅双极晶体管的集电极、电压互感器的一端、避雷器的一端、第六绝缘栅双极晶体管的发射极、第七绝缘栅双极晶体管的集电极和第五反向二极管的阴极，所述的第二门极可控晶闸管的阳极同时连接第一反向二极管的阳极和第一绝缘栅双极晶体管的发射极；所述的第二反向二极管的阴极同时连接第二绝缘栅双极晶体管的集电极和第四门极可控晶闸管的阴极，第四门极可控晶闸管的阳极同时连接电流互感器的一端、第五门极可控晶闸管的阳极和第六门极可控晶闸管的阳极，所述的电流互感器的另一端同时连接电感的另一端、第五绝缘栅双极晶体管的发射极、电压互感器的另一端、避雷器的另一端和第一能耗电阻的一端，第一能耗电阻的另一端连接第六绝缘栅双极晶体管的集电极；所述的第七绝缘栅双极晶体管的发射极同时连接第五反向二极管的阳极和第二能耗电阻的一端，第二能耗电阻的另一端接地；所述的第五门极可控晶闸管的阴极同时连接第四绝缘栅双极晶体管的集电极和第四反向二极管的阴极，第四绝缘栅双极晶体管的发射极同时连接第四反向二极管的阳极、第三反向二极管的阴极、第三绝缘栅双极晶体管的集电极、第二交流断路器的一端和第六门极可控晶闸管的阴极；所述的第三反向二极管的阳极同时连接第三绝缘栅双极晶体管的发射极和第三门极可控晶闸管的阳极。

所述的第一交流断路器的另一端作为分布式电源故障保护单元的第一输入端；

所述的第二交流断路器的另一端作为分布式电源故障保护单元的第一输出端；

所述的第一绝缘栅双极晶体管的基极、第二绝缘栅双极晶体管的基极、第三绝缘栅双极晶体管的基极、第四绝缘栅双极晶体管的基极、第五绝缘栅双极晶体管的基极、第六绝缘栅双极晶体管的基极、第七绝缘栅双极晶体管的基极、第一门极可控晶闸管的门极、第二门极可控晶闸管的门极、第三门极可控晶闸管的门极、第四门极可控晶闸管的门极、第五门极可控晶闸管的门极、第六门极可控晶闸管的门极、第一交流断路器的控制端和第二交流断路器的控制端作为分布式电源故障保护单元的第二输入端；

所述的电压互感器输出端和电流互感器输出端作为分布式电源故障保护单元的第二输出端。

所述的分布式电源故障保护单元为A相分布式电源故障保护单元或B相分布式电源故障保护单元或C相分布式电源故障保护单元。

采用适用于多源电网的分布式电源故障保护装置进行的保护方法，包括以下步骤：

步骤1、采用中央监控单元同时控制A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和C相分布式电源故障保护单元的内部元件，具体为：

采用中央监控单元控制第一交流断路器和第二交流断路器闭合，发送控制信号至第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第二门极可控晶闸管、第三门极可控晶闸管、第四门极可控晶闸管和第五门极可控晶闸管，使其导通，并发送控制信号至第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第七绝缘栅双极晶体管、第一门极可控晶闸管和第六门极可控晶闸管，使其关断；

步骤2、同时采用A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和C相分布式电源故障保护单元内部的电压互感器对电感两侧电压值进行实时采集，采用电流互感器对电感上的电流进行实时采集，并将采集的电压值和电流值发送至中央监控单元中；

步骤3、中央监控单元判断电压值是否超过电压设定值的±5V，电流值是否超过1.5倍设定值，当其中任意一者超过或两者同时超过时，执行步骤4，否则返回执行步骤2；

步骤4、采用中央监控单元发送控制信号至发生故障的分布式电源故障保护单元中，控制其第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管和第七绝缘栅双极晶体管，使其导通，发送控制信号至第一门极可控晶闸管和第六门极可控晶闸管，使其导通；发送控制信号至第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第二门极可控晶闸管、第三门极可控晶闸管、第四门极可控晶闸管和第五门极可控晶闸管，使其关断；发送控制信号至第五绝缘栅双极晶体管和第七绝缘栅双极晶体管，使其关断，实现在不切机的情况下，将电感接入；

步骤5、采用中央监控单元判断发生故障的分布式电源故障保护单元中电感两侧电压值是否恢复至额定电压，且电感上电流值是否恢复值额定电流，若是，则返回执行步骤1，否则，当超过设定的故障穿越时间时，执行步骤6；

步骤6、采用中央监控单元发送控制信号至第一门极可控晶闸管和第六门极可控晶闸管，使其关断，并控制第一交流断路器和第二交流断路器断开，完成切机动作。

所述的设定的故障穿越时间取值范围为0～3s。

本发明优点及有益效果是：

本发明一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置及方法，与传统的短路保护(Crowbar Protection)技术相比，本发明首先利用故障保护电路中的电感来限制故障电流瞬间故障电流上升变化率和故障穿越期间短路电流幅值，抑制电流瞬时峰值时是利用电感对电流变化的抑制作用，无需控制系统响应，瞬时自动投入，能够在正常运行与系统故障状态下，减少故障电流对设备的冲击；其次，故障期间分流耗能电阻和限流电感的投入实现分布式电源在维持原运行状态不变的情况下，不切机状态下持续运行，无需闭锁变流器设备，确保了低电压穿越技术的实现；最后本发明独有的控制方法与控制系统硬件结构能够避免保护设备投切的响应延时，对故障电流瞬时峰值和故障穿越期间短路电流幅值能够及时有效的抑制，避免其对源端设备造成损坏。

附图说明

图1为本发明装置整体结构示意图；

图2为本发明一种实施例的接入双馈型风力发电机的装置整体结构示意图；

图3为本发明一种实施例的A相分布式电源故障保护装置电路原理图；

图4为本发明一种实施例的信号调理电路的电路原理图；

图5为本发明一种实施例的中央监控单元电路原理图；

图6为本发明一种实施例的运放电路模块电路原理图；

图7为本发明一种实施例的适用于多源电网的分布式电源故障保护方法方法流程图；

图8为本发明一种实施例的在故障电流峰值抑制阶段电路原理图；

图9为本发明一种实施例的在模式切换阶段转化电路原理图；

图10为本发明一种实施例的在故障穿越阶段电路原理图；

图11为本发明一种实施例的在切机状态下电感释放能量电路图；

图12为本发明安装分布式电源故障保护装置前三相电流有效值曲线图；

图13为本发明安装分布式电源故障保护装置后三相电流有效值曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。

如图1所示适用于多源电网的分布式电源故障保护装置包括中央监控单元、A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元、C相分布式电源故障保护单元和变换器；如图2所示，本发明实施例中，将双馈型风力发电机作为分布式电源，变换器采用型号为ZX18-0.97/4V；中央监控单元采用TMS320F28335型号。

所述的A相分布式电源故障保护单元的第一输入端、B相分布式电源故障保护单元的第一输入端和C相分布式电源故障保护单元的第一输入端均连接双馈型风力发电机的输出端，A相分布式电源故障保护单元的第一输出端、B相分布式电源故障保护单元的第一输出端和C相分布式电源故障保护单元的第一输出端均连接变换器的三路输入端，变换器的输出端接入电网。

所述的A相分布式电源故障保护单元的第二输入端、B相分布式电源故障保护单元的第二输入端和C相分布式电源故障保护单元的第二输入端连接中央监控单元的三路输出端，A相分布式电源故障保护单元的第二输出端、B相分布式电源故障保护单元的第二输出端和C相分布式电源故障保护单元的第二输出端连接中央监控单元的三路输入端。

本发明实施例中，A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和C相分布式电源故障保护单元结构相同，本实施例中以A相分布式电源故障保护单元为例，如图3所示，包括电压互感器PT₁、电流互感器CT₁、第一反向二极管VD₁、第二反向二极管VD₂、第三反向二极管VD₃、第四反向二极管VD₄、第五反向二极管VD₅、第一绝缘栅双极晶体管T₁、第二绝缘栅双极晶体管T₂、第三绝缘栅双极晶体管T₃、第四绝缘栅双极晶体管T₄、第五绝缘栅双极晶体管T₅、第六绝缘栅双极晶体管T₆、第七绝缘栅双极晶体管T₇、电感L₁、第一交流断路器K₁、第二交流断路器K₂、第一门极可控晶闸管V₁、第二门极可控晶闸管V₂、第三门极可控晶闸管V₃、第四门极可控晶闸管V₄、第五门极可控晶闸管V₅、第六门极可控晶闸管V₆、第一能耗电阻R₁、第二能耗电阻R₂和一个避雷器Z_NO₁，其中，电压互感器采用JDZ1-1型号；电流互感器CT₁采用KHCT911L-600A/5A型号；避雷器采用HY1.5W-0.5/2.6型号；

如图3所示，本发明实施例中，第一交流断路器K₁的一端同时连接第一门极可控晶闸管V₁的阳极、第一反向二极管VD₁的阴极、第二反向二极管VD₂的阳极、第一绝缘栅双极晶体管T₁的集电极和第二绝缘栅双极晶体管T₂的发射极，所述的第一门极可控晶闸管V₁的阴极同时连接第二门极可控晶闸管V₂的阴极、第三门极可控晶闸管V₃的阴极、电感L₁的一端、第五绝缘栅双极晶体管T₅的集电极、电压互感器PT₁的一端、避雷器Z_NO₁的一端、第六绝缘栅双极晶体管T₆的发射极、第七绝缘栅双极晶体管T₇的集电极和第五反向二极管VD₅的阴极，所述的第二门极可控晶闸管V₂的阳极同时连接第一反向二极管VD₁的阳极和第一绝缘栅双极晶体管T₁的发射极；所述的第二反向二极管VD₂的阴极同时连接第二绝缘栅双极晶体管T₂的集电极和第四门极可控晶闸管V₄的阴极，第四门极可控晶闸管V₄的阳极同时连接电流互感器CT₁的一端、第五门极可控晶闸管V₅的阳极和第六门极可控晶闸管V₆的阳极，所述的电流互感器CT₁的另一端同时连接电感L₁的另一端、第五绝缘栅双极晶体管T₅的发射极、电压互感器PT₁的另一端、避雷器Z_NO₁的另一端和第一能耗电阻R₁的一端，第一能耗电阻R₁的另一端连接第六绝缘栅双极晶体管T₆的集电极；所述的第七绝缘栅双极晶体管T₇的发射极同时连接第五反向二极管VD₅的阳极和第二能耗电阻R₂的一端，第二能耗电阻R₂的另一端接地；所述的第五门极可控晶闸管V₅的阴极同时连接第四绝缘栅双极晶体管T₄的集电极和第四反向二极管VD₄的阴极，第四绝缘栅双极晶体管T₄的发射极同时连接第四反向二极管VD₄的阳极、第三反向二极管VD₃的阴极、第三绝缘栅双极晶体管T₃的集电极、第二交流断路器K₂的一端和第六门极可控晶闸管V₆的阴极；所述的第三反向二极管VD₃的阳极同时连接第三绝缘栅双极晶体管T₃的发射极和第三门极可控晶闸管V₃的阳极。

本发明实施例中，第一交流断路器K₁的另一端作为分布式电源故障保护单元的第一输入端；所述的第二交流断路器K₂的另一端作为分布式电源故障保护单元的第一输出端；所述的第一绝缘栅双极晶体管T₁的基极、第二绝缘栅双极晶体管T₂的基极、第三绝缘栅双极晶体管T₃的基极、第四绝缘栅双极晶体管T₄的基极、第五绝缘栅双极晶体管T₅的基极、第六绝缘栅双极晶体管T₆的基极、第七绝缘栅双极晶体管T₇的基极、第一门极可控晶闸管V₁的门极、第二门极可控晶闸管V₂的门极、第三门极可控晶闸管V₃的门极、第四门极可控晶闸管V₄的门极、第五门极可控晶闸管V₅的门极和第六门极可控晶闸管V₆的门极、第一交流断路器K₁控制端和第二交流断路器K₂控制端作为分布式电源故障保护单元的第二输入端；所述的电压互感器PT₁输出端和电流互感器CT₁输出端作为分布式电源故障保护单元的第二输出端；所述的分布式电源故障保护单元为A相分布式电源故障保护单元或B相分布式电源故障保护单元或C相分布式电源故障保护单元。

图4为信号调理电路原理图，本发明实施例中，包括六个信号调理电路，且结构相同，六个信号调理电路的输入端U/I分别连接三个电压互感器的输出端和三个电流互感器的输出端；如图5所示，六个信号调理电路通过ADS8364型数据采集芯片连接TMS320F28335型号DSP芯片，其中，信号调理电路的输出端+OUT、-OUT、IN端依次连接数据采集芯片的+IN、-IN、REF端；数据采集芯片的CLK、D0～D15分别接入TMS320F28335型号DSP芯片的MCLKX、D0～D15；DSP芯片的GPIO1～10、16～20、41～55、56～62、80～82的45个端口分别连接45个M57962L芯片的13引脚，如图6所示，每15个M57962L芯片对应连接一个分布式电源故障保护单元，包括A相分布式电源故障保护单元或B相分布式电源故障保护单元或C相分布式电源故障保护单元，在每个分布式电源故障保护单元中，并通过7个M57962L芯片的5引脚连接分别连接第一绝缘栅双极晶体管T₁的基极、第二绝缘栅双极晶体管T₂的基极、第三绝缘栅双极晶体管T₃的基极、第四绝缘栅双极晶体管T₄的基极、第五绝缘栅双极晶体管T₅的基极、第六绝缘栅双极晶体管T₆的基极、第七绝缘栅双极晶体管T₇的基极；通过6个M57962L芯片的5引脚连接分别连接第一门极可控晶闸管V₁的门极、第二门极可控晶闸管V₂的门极、第三门极可控晶闸管V₃的门极、第四门极可控晶闸管V₄的门极、第五门极可控晶闸管V₅的门极和第六门极可控晶闸管V₆的门极；通过2个M57962L芯片的5引脚连接分别第一交流断路器K₁控制端和第二交流断路器K₂控制端。

采用适用于多源电网的分布式电源故障保护装置进行的保护方法，方法流程图如图7所示，包括以下步骤：

步骤1、采用中央监控单元同时控制A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和C相分布式电源故障保护单元的内部元件，具体为：

采用中央监控单元控制第一交流断路器K₁和第二交流断路器K₂闭合，发送控制信号至第一绝缘栅双极晶体管T₁、第二绝缘栅双极晶体管T₂、第三绝缘栅双极晶体管T₃、第四绝缘栅双极晶体管T₄、第二门极可控晶闸管V₂、第三门极可控晶闸管V₃、第四门极可控晶闸管V₄和第五门极可控晶闸管V₅，使其导通，并发送控制信号至第五绝缘栅双极晶体管T₅、第六绝缘栅双极晶体管T₆、第七绝缘栅双极晶体管T₇、第一门极可控晶闸管V₁和第六门极可控晶闸管V₆，使其关断；

步骤2、同时采用A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和C相分布式电源故障保护单元内部的电压互感器对电感L₁两侧电压值进行实时采集，采用电流互感器对电感L₁上的电流进行实时采集，并将采集的电压值和电流值发送至中央监控单元中；

步骤3、中央监控单元判断电压值是否超过电压设定值的±5V，电流值是否超过1.5倍设定值，当其中任意一者超过或两者同时超过时，执行步骤4，否则返回执行步骤2；

步骤4、采用中央监控单元发送控制信号至发生故障的分布式电源故障保护单元中，控制其第五绝缘栅双极晶体管T₅、第六绝缘栅双极晶体管T₆和第七绝缘栅双极晶体管T₇，使其导通，发送控制信号至第一门极可控晶闸管V₁和第六门极可控晶闸管V₆，使其导通；发送控制信号至第一绝缘栅双极晶体管T₁、第二绝缘栅双极晶体管T₂、第三绝缘栅双极晶体管T₃、第四绝缘栅双极晶体管T₄、第二门极可控晶闸管V₂、第三门极可控晶闸管V₃、第四门极可控晶闸管V₄和第五门极可控晶闸管V₅，使其关断；发送控制信号至第五绝缘栅双极晶体管T₅和第七绝缘栅双极晶体管T₇，使其关断，实现在不切机的情况下，将电感L₁接入；

本发明实施例中，如图8所示，当判断发生故障时，分布式电源故障保护单元中通过电感L₁的电流会发生瞬时改变，此时，电感L₁反向电动势抑制故障发生时电流的瞬时峰值，当通过电感L₁的电流趋于稳定时，同时电流互感器CT₁监测电流达到1.5倍，此时中央监控单元首先发送控制信号至发生故障的分布式电源故障保护单元中，控制其第五绝缘栅双极晶体管T₅、第六绝缘栅双极晶体管T₆和第七绝缘栅双极晶体管T₇，使其导通，第二能耗电阻R₂＝U_a/I_a(I_a表示线路单相电流，U_a表示线路单相电压)即近似系统阻抗，此时，通过第七绝缘栅双极晶体管T₇对故障电流进行模式切换时的分流，通过第五绝缘栅双极晶体管T₅和第七绝缘栅双极晶体管T₇回路将图中电流I₁分为电流I₂和电流I₃，此时分布式电源故障保护单元进入模式切换状态，如图9；此状态为过渡状态，不能持续运行，(目的是不切机不间断运行状态下使得电感上由直流线路接入交流线路抑制短路电流)；然后中央监控单元发送控制信号至发生故障的分布式电源故障保护单元中，依次给门极可控晶闸管V₁、V₆触发信号使其导通状态，给门极可控晶闸管V₂、V₃、V₄、V₅触发信号使其关断状态，给绝缘栅双极晶体管T₁、T₂、T₃、T₄触发信号使其关断状态，给绝缘栅双极晶体管T₅、T₇触发信号使其关断状态，最终，完成在不切机情况下的电感L1串联接入线路，抑制短路电流，此过程中避雷器Z_NO₁一直处于接入状态，防止故障过电压和电感切换引起的操作过电压如图10；

步骤5、采用中央监控单元判断发生故障的分布式电源故障保护单元中电感L₁两侧电压值是否恢复至额定电压，且电感L₁上电流值是否恢复值额定电流，若是，则返回执行步骤1，否则，当超过设定的故障穿越时间时，执行步骤6；

所述的设定的故障穿越时间取值范围为0～3s。

步骤6、采用中央监控单元发送控制信号至第一门极可控晶闸管V₁和第六门极可控晶闸管V₆，使其关断，并控制第一交流断路器K₁和第二交流断路器K₂断开，完成切机动作。

本发明实施例中，当完成切机时，形成如图11所示的电路结构，电感L₁和第六绝缘栅双极晶体管T₆形成回路，并通过第一能耗电阻R₁释放能量，实现分布式电源的切除和分布式电源故障保护装置内部能量释放的目的。

如图12和图13所示，从图中曲线可以看出，在2秒至3秒出现故障期间，安装后故障电流得到了明显的抑制，在2秒故障出现和3秒排除时，故障电流瞬时峰值也得到明显的抑制作用。

Claims (6)

1.一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置，其特征在于：该装置包括中央监控单元、A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元、C相分布式电源故障保护单元和变换器，其中，

所述的A相分布式电源故障保护单元的第一输入端、B相分布式电源故障保护单元的第一输入端和C相分布式电源故障保护单元的第一输入端均连接分布式电源的输出端，A相分布式电源故障保护单元的第一输出端、B相分布式电源故障保护单元的第一输出端和C相分布式电源故障保护单元的第一输出端均连接变换器的三路输入端，变换器的输出端接入电网；

所述的A相分布式电源故障保护单元的第二输入端、B相分布式电源故障保护单元的第二输入端和C相分布式电源故障保护单元的第二输入端连接中央监控单元的三路输出端，A相分布式电源故障保护单元的第二输出端、B相分布式电源故障保护单元的第二输出端和C相分布式电源故障保护单元的第二输出端连接中央监控单元的三路输入端。

2.根据权利要求1所述的一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置，其特征在于：所述的A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和C相分布式电源故障保护单元结构相同，均包括一个电压互感器、一个电流互感器、第一反向二极管、第二反向二极管、第三反向二极管、第四反向二极管、第五反向二极管、第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第七绝缘栅双极晶体管、一个电感、第一交流断路器、第二交流断路器、第一门极可控晶闸管、第二门极可控晶闸管、第三门极可控晶闸管、第四门极可控晶闸管、第五门极可控晶闸管、第六门极可控晶闸管、第一能耗电阻、第二能耗电阻和一个避雷器；其中，

所述的第一交流断路器的一端同时连接第一门极可控晶闸管的阳极、第一反向二极管的阴极、第二反向二极管的阳极、第一绝缘栅双极晶体管的集电极和第二绝缘栅双极晶体管的发射极，所述的第一门极可控晶闸管的阴极同时连接第二门极可控晶闸管的阴极、第三门极可控晶闸管的阴极、电感的一端、第五绝缘栅双极晶体管的集电极、电压互感器的一端、避雷器的一端、第六绝缘栅双极晶体管的发射极、第七绝缘栅双极晶体管的集电极和第五反向二极管的阴极，所述的第二门极可控晶闸管的阳极同时连接第一反向二极管的阳极和第一绝缘栅双极晶体管的发射极；所述的第二反向二极管的阴极同时连接第二绝缘栅双极晶体管的集电极和第四门极可控晶闸管的阴极，第四门极可控晶闸管的阳极同时连接电流互感器的一端、第五门极可控晶闸管的阳极和第六门极可控晶闸管的阳极，所述的电流互感器的另一端同时连接电感的另一端、第五绝缘栅双极晶体管的发射极、电压互感器的另一端、避雷器的另一端和第一能耗电阻的一端，第一能耗电阻的另一端连接第六绝缘栅双极晶体管的集电极；所述的第七绝缘栅双极晶体管的发射极同时连接第五反向二极管的阳极和第二能耗电阻的一端，第二能耗电阻的另一端接地；所述的第五门极可控晶闸管的阴极同时连接第四绝缘栅双极晶体管的集电极和第四反向二极管的阴极，第四绝缘栅双极晶体管的发射极同时连接第四反向二极管的阳极、第三反向二极管的阴极、第三绝缘栅双极晶体管的集电极、第二交流断路器的一端和第六门极可控晶闸管的阴极；所述的第三反向二极管的阳极同时连接第三绝缘栅双极晶体管的发射极和第三门极可控晶闸管的阳极。

3.根据权利要求2所述的一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置，其特征在于：

所述的第一交流断路器的另一端作为分布式电源故障保护单元的第一输入端；

所述的第二交流断路器的另一端作为分布式电源故障保护单元的第一输出端；

所述的第一绝缘栅双极晶体管的基极、第二绝缘栅双极晶体管的基极、第三绝缘栅双极晶体管的基极、第四绝缘栅双极晶体管的基极、第五绝缘栅双极晶体管的基极、第六绝缘栅双极晶体管的基极、第七绝缘栅双极晶体管的基极、第一门极可控晶闸管的门极、第二门极可控晶闸管的门极、第三门极可控晶闸管的门极、第四门极可控晶闸管的门极、第五门极可控晶闸管的门极、第六门极可控晶闸管的门极、第一交流断路器的控制端和第二交流断路器的控制端作为分布式电源故障保护单元的第二输入端；

所述的电压互感器输出端和电流互感器输出端作为分布式电源故障保护单元的第二输出端。

4.根据权利要求3所述的一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置，其特征在于：所述的分布式电源故障保护单元为A相分布式电源故障保护单元或B相分布式电源故障保护单元或C相分布式电源故障保护单元。

5.一种适用于多源电网的分布式电源故障保护方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、采用中央监控单元同时控制A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和C相分布式电源故障保护单元的内部元件，具体为：

采用中央监控单元控制第一交流断路器和第二交流断路器闭合，发送控制信号至第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第二门极可控晶闸管、第三门极可控晶闸管、第四门极可控晶闸管和第五门极可控晶闸管，使其导通，并发送控制信号至第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管、第七绝缘栅双极晶体管、第一门极可控晶闸管和第六门极可控晶闸管，使其关断；

步骤2、同时采用A相分布式电源故障保护单元、B相分布式电源故障保护单元和C相分布式电源故障保护单元内部的电压互感器对电感两侧电压值进行实时采集，采用电流互感器对电感上的电流进行实时采集，并将采集的电压值和电流值发送至中央监控单元中；

步骤3、中央监控单元判断电压值是否超过电压设定值的±5V，电流值是否超过1.5倍设定值，当其中任意一者超过或两者同时超过时，执行步骤4，否则返回执行步骤2；

步骤4、采用中央监控单元发送控制信号至发生故障的分布式电源故障保护单元中，控制其第五绝缘栅双极晶体管、第六绝缘栅双极晶体管和第七绝缘栅双极晶体管，使其导通，发送控制信号至第一门极可控晶闸管和第六门极可控晶闸管，使其导通；发送控制信号至第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、第二门极可控晶闸管、第三门极可控晶闸管、第四门极可控晶闸管和第五门极可控晶闸管，使其关断；发送控制信号至第五绝缘栅双极晶体管和第七绝缘栅双极晶体管，使其关断，实现在不切机的情况下，将电感接入；

步骤5、采用中央监控单元判断发生故障的分布式电源故障保护单元中电感两侧电压值是否恢复至额定电压，且电感上电流值是否恢复值额定电流，若是，则返回执行步骤1，否则，当超过设定的故障穿越时间时，执行步骤6；

步骤6、采用中央监控单元发送控制信号至第一门极可控晶闸管和第六门极可控晶闸管，使其关断，并控制第一交流断路器和第二交流断路器断开，完成切机动作。

6.根据权利要求5所述的一种适用于多源电网的分布式电源故障保护方法，其特征在于：所述的步骤5中设定的故障穿越时间取值范围为0～3s。