CN1042990C - 电力变换器用保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以阻止电力系统故障电流流入交直流变换器，使交直流变换器尽快免于过大的故障电流的电力变换器用保护装置。它包括：初级绕组71C与电力系统48C串联连接，次级绕组72C上连接电压型交直流变换器50a的串联变压器49C；与初级绕组并联连接的常开型第一电流偏流装置10C、13C；检测电力系统故障电流的电流变量器64C；电流变量器检测出故障电流时向第一电流偏流装置输出偏流控制信号的控制装置60a，检测出电力系统异常时，使初级绕组所流的故障电流在第一电流偏流装置上分流。

Description

电力变换器用保护装置

本发明涉及一种利用系统故障时所流的故障电流来保护与电力系统串联连接的电压型交直流变换器的电力变换器用保护装置。

图15是例如美国专利5,309,346(1994年5月3日)所示的电压型交直流变换器用保护装置(TRANSMISSION LINE FAULTCURRENT DYNAMIC INVERTER CONTROL)，利用系统故障电流来保护与电力系统串联连接的电压型交直流变换器。图15示出的是三相电力系统内的某一相C相以及三相共同部分(未加标号C的部分)。

对于电压型交直流变换器用保护装置和构成电力系统的串联系统连接装置46来说，串联变压器49C的初级绕组71C一侧串联连接在C相电力系统(母线)48C之间，次级绕组72C一例连接有电压型交直流变换器50。该电力系统48C连接有检测系统电流ic的电流变量器(CT)64C、和检测电力系统电压的电压变量器(PT)62C，而且，还有造成压降VL的系统感抗XL59C。

电压型交直流变换器50是分别反向并接有续流二极管54C1、、54C2、58C1、58C2的GTO之类的自消弧型半导体元件(以下记为自消弧型元件)52C1、52C2、56C1、56C2桥式连接构成的。电压型交直流变换器50的直流输出端连接有作为直流电压源的直流电容器55(a相、b相和c相共同)，直流电容器55的两端子间连接有检测直流电压的电压变量器31。

而且，电流变量器(CT)64C、电压变量器(PT)62C以及电压变量器31的检测输出均输入控制装置60，以提供给自消弧型元件52C1、52C2和56C1、56C2导通/截止用控制极信号。控制装置60按照这些检测输出，向自消弧型元件52C1、52C2提供控制极信号61C，向自消弧型元件56C1、56C2提供控制极信号63C。

接下来说明现有装置的动作。动作说明当中只要无特殊问题，以下均只对某一相(C相)作说明。

串联系统连接装置46为了补偿电力系统48C C相存在的系统感抗XL59C所造成的压降VL，其构成为，串联变压器49C的初级绕组71C与电力系统48C串联连接，该次级绕组72C加上电压型交直流变换器50所产生的电压V2。

控制装置60通过电流变量器64(也包含C相的64C)检测系统电流i(三相ia、ib、ic)，并通过电压变量器62(也包含C相62C)检测电力系统电压，运算补偿系统电压和相位的输出电流。

接着，根据运算结果，就C相而言，向自消弧型元件52C1、52C2输出开关信号61C，向自消弧型元件56C1、56C2输出开关信号63C，控制电压型交直流变换器50，补偿系统电压和相位。

电压变量器31的直流电压输出，输入至控制装置60。控制装置60对直流电容器55所加的直流电压Vd超过或低于某个设定值进行监视，检测电力系统48C所发生的故障。若检测出发生故障，控制装置60就对自消弧型元件52C1、52C2、56C1、56C2进行点弧控制加以保护。

现有的电压型交直流变换器用保护装置如上所述构成，因而，系统故障的电力系统所产生的过大系统电流(以下称为故障电流)流过串联变压器初级绕组时，次级线圈则产生与匝数比成正比的故障电流。这种故障电流也流过电压型交直流变换器的半导体元件(示出的是自消弧型元件和续流二极管等)。

这时，令例如串联变压器初级绕组相对于次级绕组的匝数比为KTR，通常电力系统所流电流(浪涌电流)最大值为Io，故障电流最大值为Im，则故障时流过的是 $\mathrm{KTR}\&times;\mathrm{Im}\&times;\sqrt{2}$ 的电流，因而半导体元件的额定值需要设计为 $\mathrm{KTR}\&times;\mathrm{Im}\&times;\sqrt{2}$ 因此，相对于正常时半导体元件流过 $\mathrm{KTR}\&times;\mathrm{Io}\&times;\sqrt{2}$ 电流，半导体元件的额定值为 $\mathrm{KTR}\&times;\mathrm{Im}\&times;\sqrt{2},$ ，因而只使用了 $(\mathrm{KTR}\&times;\mathrm{Io}\&times;\sqrt{2})/(\mathrm{KTR}\&times;\mathrm{Im}\&times;\sqrt{2})=\mathrm{Io}/\mathrm{Im}(<1)$ 比例的半导体元件性能。

所以，即便电压型交直流变换器中有故障电流流过，而要避免故障，就需要相对于正常时所需的电压型交直流变换器的电力容量的Im/Io(＞1)倍的容量。一般考虑电压型交直流变换器电力容量与元件个数成正比的话，元件个数也要Im/Io(＞1倍)，外围部件和构件也按相同比值增加，因而存在电压型交直流变换器成本、设置面积和体积增加，可靠性却下降这种问题。

再者，电力系统发生故障，流有故障电流的话，串列变压器次级一侧便流过与匝数比成正比的故障电流。此故障电流流过电压型交直流变换器的半导体元件，因而存在半导体元件因流过过电流而发热，甚至于发生熔融这种问题。

或者相反，有将电压型交直流变换器与串联变压器次级绕组一侧系统断开的断路器，靠电压型交直流变换器使串联变压器成开路时，串联变压器的次级绕组便处于开路状态。这时，串防变压器的初级绕组一侧的阻抗就变为无穷大。因此，串联变压器初级绕组两端的电力系统就断开，存在电力系统和变换器系统两个系统都断开直到电压型交直流变换器故障解除为止，有麻烦发生这种问题。

本发明正是着力于解决如上所述问题的，因而其目的存于提供一种电力系统可以采用电压型交直流变换器的电力容量不必考虑系统故障时所流的过电流，只考虑正常时所需的电力容量的电压型交直流变换器，而且可以阻止电力系统的故障电流流入电压型交直流变换器，使得电压型交直流变换器尽早避开过大的故障电流的电力变换器用保护装置。

权利要求1发明的电力变换器用保护装置，包括：初级绕组与电力系统串联连接、次级绕组连接电力变换器的变压器；与所述初级绕组并联连接的常开型第一电流偏流装置；检测所述电力系统异常的异常检测装置；该异常检测装置检测出异常时向所述第一电流偏流装置输出偏流控制信号的控制装置，检测出电力系统异常时由所述第一电流偏流装置使所述初级绕组所流的故障电流分流。

权利要求2发明的电力变换器用保护装置，是权利要求1中第一电流偏流装置由高压偏流半导体断路器和高压偏流机械式断路器的并联体构成，检测出异常时使所述高压偏流半导体断路器导通动作一定时间，使所述高压偏流机械式断路器持续导通动作直到异常检测解除为止。

权利要求3发明的电力变换器用保护装置，是权利要求1中第一电流偏流装置由高压偏流机械式断路器构成，检测出异常时导通动作，并持续导通动作至异常检测解除为止。

权利要求4发明的电力变换器用保护装置，是权利要求1中第一电流偏流装置由高压偏流半导体断路器构成，检测出异常时导通动作，并持续导通动作至异常检测解除为止。

权利要求5发明的电力变换器用保护装置，包括：初级绕组与电力系统串联连接、次级绕组连接有电力变换器的变压器；与所述次级绕组并联连接的常开型第二电流偏流装置；检测所述电力系统异常的异常检测装置；该异常检测装置检测出异常时向所述第二电流偏流装置输出偏流控制信号的控制装置，检测出电力系统异常时由所述第二电流偏流装置使所述次级绕组所流的故障电流分流。

权利要求6发明的电力变换器作保护装置，包括：初级绕组与电力系统串联连接、次级绕组连接有电力变换器的变压器；同所述初级绕组两端中的各端和电力系统串联连接的机械式断路器；同所述初级绕组与所述两个机械式断路器的串联电路并联连接的高压偏流机械式断路器；与所述次级绕组并联连接的常开型第二电流偏流装置；检测所述电力系统异常的异常检测装置；该异常检测装置检测出异常时向第二电流偏流装置输出偏流控制信号的控制装置，检测出电力系统异常时由所述第二电流偏流装置使所述次级绕组所流的故障电流分流。

权利要求7发明的电力变换器用保护装置，是权利要求5或6中第二电流偏流装置由低压偏流半导体断路器与低压偏流机械式断路器的并联体构成，检测出异常时使所述低压偏流半导体断路器导通动作一定时间，并且使所述低压偏流机械式断路器持续导通动作直到异常检测解除为止。

权利要求8发明的电力变换器用保护装置，是权利要求5或6中第二电流偏流装置由低压偏流机械式断路器构成，检测出异常时导通动作，并持续导通动作至异常检测解除为止。

权利要求9发明的电力变换器用保护装置，是权利要求5或6中第二电流偏流装置由低压偏流半导体断路器构成，检测出异常时导通动作，并持续导通动作至异常检测解除为止。

权利要求10发明的电力变换器用保护装置，包括：初级线圈与电力系统串联连接、次级绕组连接有电力变换器的变压器；同所述初级绕组两端中的各端和电力系统串联连接的机械式断路器；同所述初级绕组与两个机械式断路器的串联电路并联连接的高压偏流机械式断路器；与所述初级绕组并联连接的高压偏流半导体断路器；检测所述电力系统异常的异常检测装置；该异常检测装置检测出异常时使所述高压偏流半导体断路器导通动作一定时间，并使所述高压偏流机械式断路器持续导通动作至异常检测解除为止的控制装置，检测出电力系统异常时由所述高压偏流机械式断路器使所述初级绕组所流的故障电流分流。

权利要求11发明的电力变换器用保护装置，是权利要求1至10中任一项中异常检测装置是由变压器次级一侧系统对电力系统的异常进行检测的。

图1是示意本发明实施例1的电力变换器用保护装置构成的电路图。

图2是说明本发明实施例1动作的时序图。

图3是示意本发明实施例2的电力变换器用保护装置构成的电路图。

图4是说明本发明实施例2动作的时序图。

图5是示意本发明实施例3的电力变换器用保护装置构成的电路图。

图6是说明本发明实施例3动作的时序图。

图7是示意本发明实施例4的电力变换器用保护装置构成的电路图。

图8是说明本发明实施例4动作的时序图。

图9是示意本发明实施例5的电力变换器用保护装置构成的电路图。

图10是说明本发明实施例5动作的时序图。

图11是示意本发明实施例6的电力变换器用保护装置构成的电路图。

图12是说明本发明实施例6动作的时序图。

图13是示意本发明实施例7的电力变换器用保护装置构成的电路图。

图14是说明本发明实施例7动作的时序图。

图15是示意现有的串联系统连接装置的电路图。

实施例1

以下就附图说明本发明实施例1。图1是本实施例电力变换器用保护装置的构成图。图中，与图15相同标号表示相同或相应部分。本实施例中，串联变压器49C的初级绕组71C的各个端子通过串联机械式断路器11C、12C与构成电力系统48C的电力母线串联连接。初级绕组71C、串联机械式断路器11C、12C的串联电路，并联连接有高压偏流机械式断路器10C，此外，高压偏流机械式断路器10C并联连接有反向并联连接一对半导体开关元件(可控硅和GTO等)构成的高压偏流半导体断路器13C与机械式断路器15C的串联电路。

串联变压器49C次级一侧设有电流变量器33C、由电流变量器33C检测的电流检测值输入控制装置60a。而且，电压型交直流变换器50a直流一侧还设有电流变量器34，电流变量器34检测的电流检测值输入至控制装置50a。

接下来根据图2的时序图说明本实施例动作。

图中，电力系统48C所流的系统电流ic低于通常额定电流时，高压偏流机械式断路器10C处于断开状态，串联机械式断路器11C和12C处于导通状态，高压偏流半导体断路器13C处于截止状态。

因此，电压型交直流变换器50a由串联变压器49C的次级绕组72C通过初级绕组71C与电力系统48C连接。构成电压型交直流变换器50a电路单元(未图示)的自消弧型元件52C1、52C2和56C1、56C2通过检测装置60a输出的控制极信号61C、63C执行导通/截止这种开关动作。

而当电力系统48C所流的系统电流ic变成异常的超过额定电流的过电流(故障电流)时，电流变量器64C检测系统电流ic，将该检测电流输出至检控制装置60a。控制装置60a输入故障时电流检测值的话，便迅速(1ms)以内向高压偏流半导体断路器13C输出控制极信号，使之导通动作，一定动作延迟时间之后，向高压偏流机械式断路器10C输出导通信号，在几十ms以内使之导通动作。

因此，故障电流在高压偏流半导体断路器13C上进行分流，一定时间之后则在高压偏流机械式断路器10C上进行分流，故而可阻止故障电流流到串联变压器49C的初级绕组71C。而且，控制装置60a是使所有相电力系统串联连接的电压型交直流变换器50a的电路单元的自消弧型元件52和56截止的，因而要向每一相自消弧型元件52和56输出开关信号61。

或者，控制装置60a不使自消弧型元件52和56截止，而将交流输出电压控制为零电压继续运行。象这样可以有时由串联变压器49C对电力系统48C所流的故障电流进行分流控制，有时对自消弧型元件52和56进行输出控制，来阻止过电流流过电压型交直流变换器50a的半导体元件以进行保护，并使包含串联变压器49C初级绕组70C在内的串联系统连接装置46免于系统故障。

通过如上所述构成电压型交直流变换器50a，电压型交直流变换器50a的容量设计时可以不必假定故障电流，而只要考虑正常时自消弧型元件52C1、52C2、56C1、56C2和续流二极管54C1、54C2、58C1、58C2所流最大电流。因而，可以将半导体元件个数减到所需最下限，因此可以使得成本便宜，而且可使装置的设置面积、体积小型化，可靠性提高。

另外，控制装置60a除了通过电流变量器64C检测电力系统48C故障电流之外，还通过电压变量器62(包含62C在内的三相)监视系统电压。根据此监视结果，控制装置60a还可以检测电压低下、过电压、各相电压的平衡异常、频率异常、含有高次谐波的变化，检知系统故障的发生，对电力系统进行保护动作，

或者，控制装置60a还可以根据对电压型交直流变换器50a的交流电流i2进行检测的电流变量器33C所检测出的过电流、和对电压型交直流变换器50的直流电流id进行检测的电流变量器34所检测出的过电流、和对电压型交直流变换器50a的直流电压进行检测的电压变量器31所检测出的直流过电压、直流低电压等，来检测是电力系统中发生故障还是电压型交直流变换器50a中发生故障。控制装置60a根据此检测结果，就可以迅速地保护电力系统48C和电压型交直流变换器50a。

之所以将高压偏流半导体断路器13C与高压偏流机械式断路器10C一起使用，是因为高压偏流半导体进行断路器13C是能够高速导通的器材，而且，若将故障电流通电时间设定得较短，就可以减小所构成的半导体元件的额定功率、额定热容量。但如果处于长时间导通故障电流的状态，就有可能因可控硅和GTO等半导体元件自身微小的电阻而发热，使半导体元件发生故障。

因此，热方面必然要加大半导体元件和冷却装置的额定值，致使装置成本上升，而且装置大型化，因而要将造成发热的故障电流从高压偏流半导体断路器13C上加到热容量高的高压偏流机械式断路器10C上。因此，不需要价格高、装置大型化的半导体元件和冷却装置。

高压偏流机械式断路器10C导通时，串联连接在串联变压器49C初级绕组71C两端的串联机械式断路器11C和12C可以一直导通。一旦断开，需要过一定的时间以后才能导通，这就是系统故障解除时不能迅速将串联系统连接装置46与系统连接的原因。串联机械式断路器11 C和12C当串联系统连接装置46停止或故障时，可配置作为从电力系统48C脱开的装置。

即便例如为了维护电压型交直流变换器50a而从次级绕组72C上取下，但使串联机械式断路器11C和12C、高压偏流机械式断路器10C处于导通状态的话，串联变压器49C初级绕组71C一侧的阻抗不至变成无穷大。因此没有这种问题，即串联变压器49C初级绕组71C两端的电力系统切断，电压型交直流变换器50a复原之前，电力系统，48c与变换器系统这两个系统都处于切断状态。

控制装置60a待电力系统48c在确认了系统故障后又复原之后，才断开高压偏流机械式断路器10C，使电压型交直流变换器50a如往常一样运行。此外，系统故障在高压偏流机械式断路器10C导通之前复原的话，控制装置60a还可以不使高压偏流机械式断路器10C导通，而使高压偏流半导体断路器13C截止，回到正常时状态(系统再起动)，使串联系统连接装置46重新运行。

这种系统再起动方法可以使串列变压器49C与系统连接时避免偏磁，以避免对电力系统产生干扰，因而不论是系统故障解除时还是系统正常时，起动串联系统连接装置46时都能适用。

另外，高压偏流半导体断路器13C即便截止高压偏流半导体断路器13C两端端子也未电绝缘，因而，高压偏流机械式断路器10C断开时要使两端系统电绝缘，要将机械式断路器15C高压偏流半导体断路器13C串联设置，并使之处于截止状态。

实施例2

上述实施例1中刚检测出系统故障，控制装置60a便首先使高压偏流半导体断路器13C导通，但电力系统48C的C相的系统感抗XL95C较大时，或可以使高压偏流机械式断路器10C导通速度高速化时，电力系统48C故障时的系统电流ic的上升速度如图4所示相对较慢，因而不用高压偏流半导体断路器13C，而用高压偏流机械式断路器10C，就能足够高速地使之导通，分流故障电流。

图3是本实施例电压型交直流变换器用保护装置的构成图。图中，与图1相同标号表示相同或相应部分。电路构成上与实施例1不同之处在于，省略了与高压偏流机械式断路器10C并联连接的高压偏流半导体断路器13C和机械式断路器15C。

因此，高压偏流机械式断路器10C与设于串联变压器49C次级一侧的低压偏流机械式断路器21C相比是相对较高电压，因而接触部分导体所流电流是相对较低电流。因此，可以减小导体接触面积和截面积。因而，其优点在于，可以减轻导体重量，能够使开闭动作速度更快，而且可以省略高压偏流半导体断路器13C和机械式断路器15C，因而可减小装置成本和设备面积。

实施例3

上述实施例1和2中，其构成为，将串联变压器49C初级一侧所流的故障时的系统电流ic在高压偏流半导体断路器13C和高压偏流机械式断路器10C上分流，但本实施例3如图5所示，与实施例2相同将高压偏流机械式断路器10C并联连接在串联变压器49C的衬初级绕组71C上，并且在串联变压器49C次级绕组72C分别连接低压偏流机械式断路器21C和由可控硅和GTO等半导体元件所构成的低压偏流半导体断路器20C。

而且，还设置对串联变压器次级绕组72C所流交流电流进行检测的电流变量器32C，和对电压型交直流交换器50所输出交流电流i2进行检测的电流变量器33C。

根据图6时序图说明本实施例动作。

此动作说明只要不涉及特殊问题，都是对某一相(C相)进行说明的。

电力系统48C所发生的故障引起的过大故障电流流过串联变压器49C初级绕组71C时，与串防变压器49C匝数比成正比数值的故障电流就流过串联变压器次级绕组72C。

系统故障的检出方法除实施例1中所述的以外，控制装置60也能够靠与串联变压器49C的次级绕组72C相串联设置的电流变量器32C的检出电流检出系统故障。

若检测出故障电流，控制装置60b要避免系统故障引起的过电流流到电压型交直流变换器50a，就要迅速向与串联变压器49C的次级绕组72C并联连接的低压偏流半导体断路器20输出控制极信号，使之导通，在动作上不可避免的一定延迟时间之后再使低压偏流机械式断路器21导通。

之所以将低压偏流半导体断路器20C与低压偏流机械式断路器21C一起使用，是因为低压偏流半导体断路器20C属于可以高速导通的器件，而且，故障电流通电时间设定得短就可以减低装置额定值。但如果处于长时间导通故障电流的状态，就有可能因构成低压偏流半导体断路器20C的可控硅和GTO等半导体元件自身微小的电阻而发热，使半导体元件发生故障，热方面必然要加大半导体元件和冷却装置的额定值，不过，在由电流容量和热容量较大的低压偏流机械式断路器21C上分流的话，就可解决如上所述问题。

这时，串联连接在串联变压器49C的初级绕组71C两端的串联机械式断路器11C和12C一直导通。一旦断开，需要过一定时间才导通，这就是系统故障解除时不能迅速将串联系统连接装置46与系统连接的原因。

串联机械式断路器11C和12C在串联系统连接装置46停止或故障时断开，使高压偏流机械式断路器10C导通，将串联系统连接装置46从电力系统48C脱开。

控制装置60b在确认系统故障排除之后，再使低压偏流机械式断路器21C断开，使电压型交直流变换器50a象通常一样运行。此外，系统故障在低压偏流机械式断路器21C导通之前复原的话，控制装置60b还可以不使低压偏流机械式断路器21C导通，而使低压偏流半导体断路器20C截止，回到正常时状态(系统再起动)，使串联系统连接装置46运行。

低压偏流半导体断路器20C与高压偏流半导体断路器13C相比电流相对较大，但电压相对较低，因而可以缩短绝缘距离，因而具有可使装置小型化、成本降低的优点。

实施例4

上述实施例3中刚检测出系统故障，便首先使低压偏流半导体断路器20C导通，但电力系统48C的C相的系统感抗XL59C较大时，或可以使低压偏流机械式断路器21C导通速度高速化时，电力系统48C故障时的系统电流ic的上升速度如图8所示相对较慢，因而不用低压偏流半导体断路器20C，而用低压偏流机械式断路器21C，也能足够高速地使之导通，将故障电流分流。

图7是本实施例电力变换器用保护装置的构成图。图中，与图5相同标号表示相同或相应部分。电路构成上与实施例3所示装置不同之处在于，省略了与低压偏流机械式断路器21C并联连接的低压偏流半导体断路器20C。

就动作而言，控制装置60b若检测出系统故障，要避免系统故障引起的过电流流至电压型交直流变换器50a，就要使与串联变压器49C的次级绕组72C并联连接的低压偏流机械式断路器21C迅速导通。这时，电力系统48C故障时系统电流ic上升速度相对较慢，因而低压偏流机械式断路器21C能足够高速地导通，使故障电流分流。

因此，可省略低压偏流半导体断路器20C，从而有装置成本和设置面积可以减小的优点。

实施例5

上述实施例1中，高压偏流机械式断路器10C与初级绕组71C、串联机械式断路器11C、12C的串联电路并联连接，该高压偏流机械式断路器10C并联连接有高压偏流半导体断路器1 3C与机械式断路器15C的串联电路，但本实施例中除了机械式断路器15C之外还将高压偏流半导体断路器1 3C作为高压短路半导体断路器14C与初级绕组71C并联连接。

以下就附图说明本实施例。图9是本实施例电力变换器用保护装置的构成图。图中，与图1相同标号表示相同或相应部分。由可控硅和GTO等半导体元件构成的高压短路半导体断路器14C与串联变压器49C初级绕组70C并联连接。

按下来，按照图10时序图说明本实施例的动作。各器件的动作时序是控制装置60a在检测出系统故障之后紧接着向高压短路半导体断路器14输出控制极信号，使之迅速导通，待动作上不可避免的一定延迟时间之后，再输出使高压偏流机械式断路器10C导通的导通信号。

因此，通过使故障电流流过高压偏流机械式断路器10C，可以使包含串联变压器49C初级线圈71C在内的串联系统连接装置46免于系统故障。

本实施例的特征在于，高压短路半导体断路器14C在系统故障时的动作大致与实施例1所述的高压偏流半导体断路器13C的动作相同。

但使串联机械式断路器11C和12C断开，会将高压短路半导体断路器14C从电力系统48C上脱离，因而，使高压偏流机械式断路器10C处于导通状态的话，对高压短路半导体断路器14C维护时就可以避免停止向正常状态的电力系统48C送电。

实施例6

上述实施例1中，是将机械式断路器15C与高压偏流半导体断路器13C的串列电路和高压偏流机械式断路器10C并联连接在初线绕组71C、串联机械式断路器11C、12C的串联电路上的，但本实施例中仅将机械式断路器15C与高压扁流半导体断路器13C的串联电路并联连接在初级绕组71C上。

以下就附图说明本实施例。图11是本实施例电压型交直流变换器用保护装置的构成图。图中，与图1相同标号表示相同或相应部分。本实施例不同之处只是省略了实施例1所记载的高压偏流机械式断路器10C，其他构成均与实施例1相同。

接下来按照图12的时序图说明本实施例动作。控制装置60a在检测出系统故障之后紧接着使高压偏流半导体断路器13C迅速导通这一点与实施例1动作相同，但通过使高压偏流半导体断路器13C从系统故障开始导通直到复原为止，来阻止系统电流ic流入串联系统连接装置46这一点与实施例1不同。

因此，对于高压偏流半导体断路器13C来说，需要半导体开关元件在系统故障期间、或串联系统连接装置46维护期间具有尽可能连续导通故障电流的额定值，但可以省略高压偏流机械式断路器10C，因而可以使装置设置面积小型化，成本下降。

实施例7

上述实施例3中，低压偏流机械式断路器21C和低压偏流半导体断路器20C与次级绕组72C并联连接，但本实施例中，仅将低压偏流机械式断路器21C与次级绕组72C并联连接。

以下就附图说明本实施例。图13是本实施例电力变换器用保护装置的构成图。图中，与图5相同标号表示相同或相应部分。本实施例不同之处只是省略了实施例3所记载的低压偏流机械式断路器20C，其他构成与实施例3相同。

接下来按照图14时序图说明本实施例动作。

控制装置60b在检测出系统故障之后紧接着使低压偏流半导体断路器20a迅速导通这一点与实施例3相同，但若检出系统故障，为了避免过电流流过电压型交直流变换器50a，使低压偏流半导体断路器20C迅速导通，待动作上不可避免的一定延迟时间以后再使高压偏流机械式断路器导通这一点与实施例3不同。

因此，实施例3中需要高压偏流机械式断路器10和低压偏流机械式断路器21，但本实施例省略了低压偏流机械式断路器21，因而可以使装置小型化，而且成本低。

Claims (11)

1．一种电力变换器用保护装置，包括：

初级绕组(71c)与电力系统串联连接、次级绕组(72c)连接交直流电力变换器(50a)的变压器(49c)；

检测所述交直流电力变换器(50a)输出电压的输出电压引出装置(31)；

由所述输出电压引出装置(31)的检测结果，所述电力系统判定有故障电流时，使所述交直流电力变换器停止工作的异常检测装置(60)，

其特征在于，还包括：

与所述初级绕组(71c)并联连接的常开型第一电流偏流装置(10c)、(13c)；

检测所述次级绕组(72c)所流电流的次级电流检测装置(33c)；

检测所述交直流电力变换器(50a)输出电流的输出电流检测装置(34)；

所述异常检测装置(60)判定电力系统故障电流时，根据次级电流检测装置(33c)检测结果和输出电流检测装置(34)检测结果其中至少之一检测出电力系统异常时，对所述第一电流偏流装置(10c)、(13c)进行导通控制，由所述第一电流偏流装置(10c)、(13c)使所述初级绕组(71c)所流故障电流分流的控制装置(60a)。

2．如权利要求1所述的电力变换器用保护装置，其特征在于，第一电流偏流装置由高压偏流半导体断路器和高压偏流机械式断路器的并联体构成，检测出异常时使所述高压偏流半导体断路器导通动作一定时间，使所述高压偏流机械式断路器持续导通动作直到异常检测解除为止。

3．如权利要求1所述的电力变换器用保护装置，其特征在于，第一电流偏流装置由高压偏流机械式断路器构成，检测出异常时导通动作，并持续导通动作至异常检测解除为止。

4．如权利要求1所述的电力变换器用保护装置，其特征在于，第一电流偏流装置由高压偏流半导体断路器构成，检测出异常时导通动作，并持续导通动作至异常检测解除为止。

5．一种电力变换器用保护装置，包括：

初级绕组(71c)与电力系统串联连接、次级绕组(72c)连接交直流电力变换器(50a)的变压器(49c)；

检测所述交直流电力变换器(50a)输出电压的输出电压引出装置(31)；

由所述输出电压引出装置(31)的检测结果，所述电力系统判定有故障电流时，使所述交直流电力变换器停止工作的异常检测装置(60)，

其特征在于，还包括：

与所述次级绕组(72c)并联连接的常开型第二电流偏流装置(20c)、(21c)；

检测所述次级绕组(72c)所流电流的次级电流检测装置(32c)、(33c)；

检测所述交直流电力变换器(50a)输出电流的输出电流检测装置(34)；

所述异常检测装置(60)判定电力系统故障电流时，根据次级电流检测装置(32c)、(33c)检测结果和输出电流检测装置(34)检测结果其中至少之一检测出电力系统异常时，对所述第二电流偏流装置(20c)、(21c)进行导通控制，由所述第二电流偏流装置(20c)、(21c)使所述次级绕组(72c)所流故障电流分流的控制装置(60b)。

6．如权利要求5所述的电力变换器作保护装置，其特征在于还包括：同初级绕组两端中的各端和电力系统串联连接的机械式断路器；同所述初级绕组与所述两个机械式断路器的串联电路并联连接的高压偏流机械式断路器。

7．如权利要求5所述的电力变换器用保护装置，其特征在于，第二电流偏流装置由低压偏流半导体断路器与低压偏流机械式断路器的并联体构成，检测出异常时使所述低压偏流半导体断路器导通动作一定时间，并且使所述低压偏流机械式断路器持续导通动作直到异常检测解除为止。

8．如权利要求5所述的电力变换器用保护装置，其特征在于，第二电流偏流装置由低压偏流机械式断路器构成，检测出异常时导通动作，并持续导通动作至异常检测解除为止。

9．权利要求5所述的电力变换器用保护装置，其特征在于，第二电流偏流装置由低压偏流半导体断路器构成，检测出异常时导通动作，并持续导通动作至异常检测解除为止。

10．一种电力变换器用保护装置，包括：

初级绕组(71c)与电力系统串联连接、次级绕组(72c)连接交直流电力变换器(50a)的变压器(49c)；

检测所述交直流电力变换器(50a)输出电压的输出电压引出装置(31)；

由所述输出电压引出装置(31)的检测结果，所述电力系统判定有故障电流时，使所述交直流电力变换器停止工作的异常检测装置(60)，

其特征在于，还包括：

同所述初级绕组(71c)两端中的各端和电力系统串联连接的机械式断路器(11c)、(12c)；

同所述初级绕组(71c)与两个机械式断路器(11c)、(12c)的串联电路并联连接的高压偏流机械式断路器(10c)；

与所述初级绕组(71c)并联连接的高压偏流半导体断路器(14c)；

检测所述次级绕组(72c)所流电流的次级电流检测装置(33c)；

检测所述交直流电力变换器(50a)输出电流的输出电流检测装置(34)；

所述异常检测装置(60)判定电力系统故障电流时，根据次级电流检测装置(33c)检测结果和输出电流检测装置(34)检测结果其中至少之一检测出电力系统异常时，使所述高压偏流半导体断路器(14c)导通动作一定时间，并使所述高压偏流机械式断路器(10c)持续导通动作至异常检测解除为止的控制装置(60a)，

检测出电力系统异常时由所述高压偏流机械式断路器(10c)使所述初级绕组(71c)所流故障电流分流。

11．权利要求1所述的电力变换器用保护装置，其特征在于，异常检测装置是由变压器次级一侧系统对电力系统的异常进行检测的。

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