CN110445116B - 泄流控制电路及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种泄流控制电路及装置，电路包括：主次泄流通道的泄流装置，主泄流通道的开关包括主机械开关和第一固态开关；次泄流通道的开关包括次机械开关及第二固态开关；故障识别模块，识别故障支路的状态，发出识别结果；泄流状态识别模块，判断泄流装置是否过电流，发出判断结果；控制模块，在识别结果为未解除时，控制机械开关导通；在机械开关导通后且识别结果转为已解除和判断结果为未过电流时，依次断开每条通道上的次机械开关和导通第二固态开关，之后再控制通道中第二固态开关开断；依次控制所述主机械开关开断以及所述第一固态开关导通。本发明通过硬件电路结构设置，减少了机械开关电弧的产生，有利于泄流装置的快速切除。

Description

泄流控制电路及装置

技术领域

本发明涉及电路电子领域，尤其涉及泄流控制电路及装置。

背景技术

随着电网规模不断扩大、互联程度不断增加及大容量机组的不断投入运行，现代电力系统中短路故障电流不断增长。为了减少短路故障电流所带来的危害，传统的方法主要依靠加装故障限流器实现对短路电流的限制和约束，但由于加装故障限流器采用的是串联接入的形式，实际大大增加了输电线路的能量损失。因此目前的故障限流器虽然降低了短路故障电流所带来的的危害，但实际存在其它问题影响了电力系统的能耗和经济运行。

为此通过并联加入电网的泄流装置应运而生，参见图1，其采用机械开关串联电阻的拓扑结构，借此控制故障电流经电阻流向大地，直至断路器切断故障线路为止。从另一方面来说，泄流装置虽然采用并联的方式使得避免了损耗大的问题，但是机械开关的加入也相应带来了电弧问题，不利于泄流装置的快速切除。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种泄流控制电路及装置，旨在解决使用泄流装置泄流时由于机械开关的加入带来电弧，不利于泄流装置快速切除的技术问题的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种泄流控制电路，所述泄流控制电路包括：

包括主泄流通道以及若干条次泄流通道组成的泄流装置，所述主泄流通道中的开关包括主机械开关、与所述主机械开关并联的第一固态开关以及与所述主机械开关并联的脉冲放电电路；每条次泄流通道中的开关包括次机械开关以及对应与次机械开关并联的第二固态开关；

故障识别模块，用于识别对应故障支路的故障状态，并发出故障状态的识别结果；

泄流状态识别模块，用于判断所述泄流装置所在支路是否过电流，并发出对应的判断结果；

控制模块，与所述故障识别模块以及所述泄流状态识别模块连接，所述控制模块，用于在接收到所述识别结果为未解除时，控制所述主机械开关，或所述主机械开关和若干个次机械开关导通；

所述控制模块，还用于在控制所述主机械开关，或所述主机械开关和若干个次机械开关导通后且接收到所述识别结果转为已解除和所述判断结果为未过电流时，发出分断信号和导通信号至每条次泄流通道中分别对应的次机械开关和第二固态开关，并在发出分断信号至每条次泄流通道中分别对应的次机械开关，并发出导通信号至每条次泄流通道中分别对应的第二固态开关后，再控制对应次泄流通道中的第二固态开关开断，直至所有次泄流通道中的开关开断为止；

所述控制模块，还用于在所有次泄流通道中的开关开断之后，依次发出分断信号给所述主机械开关控制所述主机械开关开断以及发出导通信号控制所述第一固态开关导通，再控制第一固态开关开断。

可选地，所述若干条次泄流通道上还并联有用于转移过电流的保护装置；

所述控制模块，还用于在控制所述主机械开关，或所述主机械开关和若干个次机械开关导通后且接收到所述判断结果为过电流时，控制保护装置启动。

可选地，所述控制模块，还用于在控制保护装置启动后且接收到所述识别结果转为已解除时，控制已导通的次机械开关开断。

可选地，所述控制模块，还用于在控制已导通的次机械开关开断后，控制所述保护装置关闭。

可选地，所述控制模块，还用于在控制已导通的次机械开关开断后且接收到所述故障识别模块识别结果转为已解除和所述泄流状态识别模块发送的判断结果为过电流时，控制脉冲放电电路在所述主机械开关开断前导通，以在所述主机械开关触头分离时形成人工电流过零点。

可选地，所述控制模块，还用于在控制已导通的次机械开关开断后且接收到所述泄流状态识别模块发送的判断结果为未过电流时，发出分断信号给所述主机械开关控制所述主机械开关开断，并发出导通信号控制所述第一固态开关导通，待主机械开关上的电弧电流被转移至第一固态开关所在支路上后，控制所述第一固态开关分断。

可选地，所述保护装置为MOV避雷器或放电间隙。

可选地，所述控制模块，具体用于按照预设顺序依次选择次泄流通道；在每选择到次泄流通道时，发出分断信号给该次泄流通道中的次机械开关，并发出导通信号给该次泄流通道中的第二固态开关，再控制该次泄流通道中的第二固态开关分断；在控制该次泄流通道中的所有开关开断后，判断累计选择的次泄流通道数量是否达到次泄流通道所需导通的总量；当累计选择的次泄流通道数量达到次泄流通道所需导通的总量时，停止选择次泄流通道；当累计选择的次泄流通道数量未达到次泄流通道所需导通的总量时，继续选择下一条次泄流通道。

为了实现上述目的，本发明还提供一种泄流控制装置，所述泄流控制装置包括泄流控制电路，所述泄流控制电路被配置为上所述的泄流控制电路。

本方案可以实现如下有益效果：

1、相比传统的故障泄流装置，通过泄流支路的电流状态和故障支路的故障状态的不同，由控制模块使用不同的开关控制策略实现机械开关的断开，避免了机械开关产生电弧，有利于泄流装置的快速切除，避免故障切除后人为故障点成为真正的故障点。

2、设置的故障识别模块、泄流状态识别模块以及控制模块可以适应于多种情况下泄流装置的快速切除需求，有利于电网系统的安全稳定运行。

3、相比传统的故障限流器，对于正常运行的电网系统不产生影响，故障时可以将大的故障电流分为几个断路器可切除的故障电流，实现快速切除故障线路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术中泄流装置在短路故障时的作用示意图；

图2为本发明泄流控制电路一实施例的电路结构示意图；

图3为图2中主泄流通道中开关的结构示意图；

图4为图2中次泄流通道中开关的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种泄流控制电路，参见图2，在一实施例中，泄流装置10包括主泄流通道11(或称为主泄流装置)和次泄流通道12(或称为次泄流装置)，主泄流通道11的开关S1可以称为主泄流开关，次泄流通道12中的开关S1～Sn可以称为次泄流开关，其中主泄流开关与主电阻R1串联，主泄流通道11靠近主泄流开关的一端与母线连接，主泄流通道11靠近主电阻R1的一端接地。次泄流通道12相应也为开关与电阻串联的结构，次泄流通道12的一端与主电阻R1和主泄流开关连接的结点连接，次泄流通道12的另一端接地。电网故障时泄流装置10能够对大故障电流进行分流，将超出断路器开端范围的大电流分解为多个小故障电流，从而大幅减小原始短路点支路的短路电流，使断路器可以安全高效地切除故障电路。可以理解的是，主泄流开关决定了泄流装置10是否接入电网系统，次泄流通道12的开关开闭决定了分解的小故障电流的多少。当电网系统正常时，主泄流开关断开，泄流装置10支路无电流流过，对电网无不良影响；相反当电网系统出现短路故障时，可以首先闭合主泄流开关，然后逐步闭合次泄流开关，每闭合一个泄流开关，即投入一个泄流电阻，部分故障电流经泄流电阻流入大地，从而降低故障线路上的电流，直到故障线路电流小于断路器额定开断电流，断路器切除故障线路为止。相比传统的故障限流器，对于正常运行的电网系统不产生影响，故障时可以将大的故障电流分为几个断路器可切除的故障电流，实现快速切除故障线路。

请一并参看图2至图4，在本实施例中，还对于泄流装置10中的开关进行了细节设置。其中，主泄流通道11中的主泄流开关由主机械开关S11、脉冲放电电路S13和第一固态开关S12并联组成，主机械开关S11用于泄流电路长时间的导通，第一固态开关S12用于避免电流相对较小时主机械开关S11开断的电弧问题，脉冲放电电路S13则用于避免过电流时的主机械开关S11开断的电弧问题。次泄流通道12中的次泄流开关由于单条次泄流通道12上流过的电流相对较小，可以由次机械开关S14和对应的第二固态开关S15并联组成。

返回继续参看图2，泄流控制电路中还设置有控制模块40、泄流状态识别模块30以及故障识别模块20。其中泄流状态识别模块30与串联在泄流装置10所在支路上的第二电流互感器CT2连接，可以接收第二电流互感器CT2采集的泄流装置10所在支路的电流，并根据采集的电流判断泄流装置10所在支路是否过电流，然后由泄流状态识别模块30将判断结果，即未过电流或者过电流发送给连接的控制模块40。同样的，故障识别模块20也是与母线分支中的故障支路上串联的第一电流互感器CT1连接，用于接收第一电流互感器CT1采集的故障支路的电流信号，以根据故障支路上电流的大小，确定故障识别结果，故障识别结果可以包括故障已解除以及故障未解除，由故障识别模块20将识别结果发送给连接的控制模块40，对于故障识别模块20来说，当反馈的识别结果为未解除时，将持续检测直至转为已解除时，控制模块20才将进行下一步动作。还需要说明的是，故障识别模块20，可以通过电流判断故障是否顺利切除以对应确定故障识别结果，若顺利切除即认为故障解除，除此之外，还可以通过电流判断故障处是否恢复正常、重合闸成功，或与断路器连接，及时了解断路器的情况。以重合闸成功为例，在重合闸成功时可以确定故障已解除。其中重合闸是指线路故障清除后，在短时间闭合断路器，实现自恢复供电。而控制模块40作为中枢，能够接收到故障支路的故障状态情况，也能够及时了解到泄流装置10所在支路是否过电流，进而根据不同状态灵活控制泄流装置10的开关开闭。因此通过设置的故障识别模块20、泄流状态识别模块30以及控制模块40可以适应于多种情况下泄流装置10的快速切除需求，有利于电网系统的安全稳定运行。

进一步地，在泄流控制电路中还可以设置有保护装置50，所述保护装置50与次泄流通道12并联，所述保护装置50的开闭由控制模块40进行控制。所述保护装置50是可以转移泄流装置10上过电流的元件，例如MOV(Metal Oxide Varistors，金属氧化物压敏电阻)避雷器或者放电间隙。基于保护装置50的作用可知，保护装置50可以是在控制模块40确定泄流装置10所在支路过电流时，发出控制信号控制保护装置50启动，在未过电流时停止动作。通过保护装置50的设置，能够使泄流装置10免受过电流冲击，对应本方案主要是防止次泄流通道12并联导致的泄流支路过电流。

基于上述硬件结构，以下将进一步阐述控制模块结合故障识别模块以及泄流状态识别模块进行灵活策略控制的过程及技术原理。

故障识别模块采集故障支路的电流信号，以识别故障支路的故障状态，即确定故障支路的故障是否已解除；泄流状态识别模块采集泄流装置所在支路的电流信号以判断泄流装置所在支路是否过电流。控制模块会接收故障识别模块发送的故障状态的识别结果以及泄流状态识别模块发送的判断结果。当识别结果为未解除时，即故障支路处于故障状态，泄流装置正常工作，可以根据故障电流的大小，选择性导通主机械开关，或者主机械开关和若干个次机械开关，此时主泄流通道的泄流电流流经主机械开关，脉冲放电电路和第一固态开关均为开断状态；若某条次泄流通道导通，则次泄流通道的次泄流电流流经次机械开关，对应第二固态开关为开断状态；若某条次泄流通道未导通，则对应开关结构均开断。

在此基础上，若泄流装置运行正常，所在支路未出现过电流，控制模块接收到识别结果转为已解除，即故障已顺利切除或断路器自动重合闸时，控制模块将在发出分断信号和导通信号至每条次泄流通道中分别对应的次机械开关和第二固态开关后，控制对应次泄流通道中的第二固态开关开断，直至所有次泄流通道中的开关开断为止。

具体实现时，即是控制模块按照预设顺序依次选择次泄流通道；在每选择到次泄流通道时，发出分断信号给该次泄流通道中的次机械开关，并发出导通信号给该次泄流通道中的第二固态开关；控制该次泄流通道中的第二固态开关开断，并判断累计选择的次泄流通道数量是否达到次泄流通道所需导通的总量；当累计选择的次泄流通道数量达到次泄流通道所需导通的总量时，停止选择次泄流通道；当累计选择的次泄流通道数量未达到次泄流通道所需导通的总量时，继续选择下一条次泄流通道。需要说明的是，预设顺序的选择根据控制模块的实际需要进行设置，只要实现依次开断次泄流通道即可。次泄流通道所需导通的总量是指满足泄流需求所需导通的次泄流通道的通道条数。此外，在本实施例中控制该次泄流通道中的第二固态开关开断，即是在次机械开关开断，第二固态开关导通后，再次控制该条次泄流通道上的第二固态开关开断。通过第二固态开关与对应次机械开关逐个断开次泄流通道开关的开断方式，避免了次机械开关关闭时的电弧，将次机械开关上的电弧电流快速转换至对应的第二固态开关所在支路上，由第二固态开关对电流进行快速分断。

在次泄流通道中的开关全部断开后，需要进行主泄流通道开关的断开，控制模块可以依次发出分断信号给所述主机械开关控制所述主机械开关开断以及发出导通信号控制所述第一固态开关导通，由此将主泄流通道中主机械开关上的电弧电流快速转换至第一固态开关所在支路上，由第一固态开关对电流进行快速分断，在完成之后可以将第一固态开关开断，即将主泄流通道上的全部开关关闭。通过此设置，避免了主机械开关的电弧，有利于主泄流开关的快速切除。

另一方面，在泄流装置运行正常，泄流装置所在支路出现过电流时，可以通过控制模块发出控制信号以启动保护装置。在保护装置启动时，次泄流通道上的电流完全转移至保护电路上，次泄流通道上的开关上没有电流流过，主泄流通道的开关上则仍然有过电流。在进行泄流装置的快速切除时，可以先直接断开次泄流通道上的所有机械开关，此时不需要对应第二固态开关的参与，控制模块发出开断信号，控制所有处于导通状态的次机械开关直接开断。在次机械开关全部断开后，与主泄流电阻并联的次泄流电阻退出，泄流通道上接入电力系统的电阻只剩主泄流电阻，即电阻增大，此时退出保护装置的作用，流过泄流通道的电流将大幅减小。在保护装置退出作用后，执行再次判断，若仍然有过电流，则主泄流通道立即采用脉冲放电电路与主机械开关配合的开断方式进行主泄流开关的开断，即控制脉冲放电电路在所述主机械开关开断前导通，以在所述主机械开关触头分离时形成人工电流过零点。其实现可以是控制模块先向主机械开关发出分断信号，再在主机械开关触头开始分离前给脉冲放电电路发出导通信号，导通顺序可以同时也可以先后，或者根据实际需要进行时序设置，但需要保证脉冲放电电路在所述主机械开关开断前导通，以在所述主机械开关触头分离时形成人工电流过零点。通过控制脉冲放电开始的时刻，使得主机械开关上形成人工电流过零点和主机械开关触头分离的时刻刚好重合，即在零电流时打开机械开关的触头，达到改善开关开断出现的电弧问题的目的，通过脉冲放电电路的配合设置避免了过电流时的主机械开关开断的电弧问题。进一步地，在完成主机械开关的开断，主机械开关上的电弧电流被转移至第一固态开关所在支路上之后，还可以断开第一固态开关，实现主泄流通道开关的全开断。

还需要说明的是，在泄流装置运行正常，泄流装置所在支路出现过电流，通过去除次泄流通道可能存在的过电流情况之后，发现泄流支路上不存在过电流，即主泄流通道上不存在过电流，可以参照前述控制模块依次发出分断信号给所述主机械开关控制所述主机械开关开断以及发出导通信号控制所述第一固态开关导通的方案执行开关控制，在此不作赘述。

本方案在泄流器正常运行后，泄流装置对应泄流通道上出现过电流以及泄流器正常运行后故障解除正常关闭时，通过控制模块不同的控制策略先后关闭次泄流通道中的次机械开关和主泄流通道中的主机械开关，避免了电弧的产生，实现了泄流装置的快速切除，避免故障切除后人为故障点成为真正的故障点。相比现有技术，高效安全地切除泄流装置支路的问题，确保电力系统安全稳定运行。

本发明还提出一种泄流控制装置，所述泄流控制装置包括如上所述的泄流控制电路，所述泄流控制装置的泄流控制电路的电路结构可参照上述实施例，在此不再赘述；可以理解的是，由于本实施例的泄流控制装置采用了上述泄流控制电路的技术方案，因此所述泄流控制装置具有上述所有的有益效果。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种泄流控制电路，其特征在于，所述泄流控制电路包括：

包括主泄流通道以及若干条次泄流通道组成的泄流装置，所述主泄流通道中的开关包括主机械开关、与所述主机械开关并联的第一固态开关以及与所述主机械开关并联的脉冲放电电路；每条次泄流通道中的开关包括次机械开关以及对应与次机械开关并联的第二固态开关；

故障识别模块，用于识别对应故障支路的故障状态，并发出故障状态的识别结果；

泄流状态识别模块，用于判断所述泄流装置所在支路是否过电流，并发出对应的判断结果；

控制模块，与所述故障识别模块以及所述泄流状态识别模块连接，所述控制模块，用于在接收到所述识别结果为未解除时，控制所述主机械开关，或所述主机械开关和若干个次机械开关导通；

所述控制模块，还用于在控制所述主机械开关，或所述主机械开关和若干个次机械开关导通后且接收到所述识别结果转为已解除和所述判断结果为未过电流时，发出分断信号和导通信号至每条次泄流通道中分别对应的次机械开关和第二固态开关，并在发出分断信号至每条次泄流通道中分别对应的次机械开关，并发出导通信号至每条次泄流通道中分别对应的第二固态开关后，再控制对应次泄流通道中的第二固态开关开断，直至所有次泄流通道中的开关开断为止；

所述控制模块，还用于在所有次泄流通道中的开关开断之后，依次发出分断信号给所述主机械开关控制所述主机械开关开断以及发出导通信号控制所述第一固态开关导通，再控制第一固态开关开断。

2.根据权利要求1所述的泄流控制电路，其特征在于，所述若干条次泄流通道上还并联有用于转移过电流的保护装置；

所述控制模块，还用于在控制所述主机械开关，或所述主机械开关和若干个次机械开关导通后且接收到所述判断结果为过电流时，控制保护装置启动。

3.根据权利要求2所述的泄流控制电路，其特征在于，所述控制模块，还用于在控制保护装置启动后且接收到所述识别结果转为已解除时，控制已导通的次机械开关开断。

4.根据权利要求3所述的泄流控制电路，其特征在于，所述控制模块，还用于在控制已导通的次机械开关开断后，控制所述保护装置关闭。

5.根据权利要求4所述的泄流控制电路，其特征在于，所述控制模块，还用于在控制已导通的次机械开关开断后且接收到所述故障识别模块识别结果转为已解除和所述泄流状态识别模块发送的判断结果为过电流时，控制脉冲放电电路在所述主机械开关开断前导通，以在所述主机械开关触头分离时形成人工电流过零点。

6.根据权利要求4所述的泄流控制电路，其特征在于，所述控制模块，还用于在控制已导通的次机械开关开断后且接收到所述泄流状态识别模块发送的判断结果为未过电流时，发出分断信号给所述主机械开关控制所述主机械开关开断，并发出导通信号控制所述第一固态开关导通，待主机械开关上的电弧电流被转移至第一固态开关所在支路上后，控制所述第一固态开关分断。

7.根据权利要求2-6任一项所述的泄流控制电路，其特征在于，所述保护装置为MOV避雷器或放电间隙。

8.根据权利要求1-6任一项所述的泄流控制电路，其特征在于，所述控制模块，具体用于按照预设顺序依次选择次泄流通道；在每选择到次泄流通道时，发出分断信号给该次泄流通道中的次机械开关，并发出导通信号给该次泄流通道中的第二固态开关，再控制该次泄流通道中的第二固态开关分断；在控制该次泄流通道中的所有开关开断后，判断累计选择的次泄流通道数量是否达到次泄流通道所需导通的总量；当累计选择的次泄流通道数量达到次泄流通道所需导通的总量时，停止选择次泄流通道；当累计选择的次泄流通道数量未达到次泄流通道所需导通的总量时，继续选择下一条次泄流通道。

9.一种泄流控制装置，其特征在于，所述泄流控制装置包括泄流控制电路，所述泄流控制电路被配置为如权利要求1-8任一项所述的泄流控制电路。

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