直流环网系统的主动式短路保护方法及其装置

摘要

本发明涉及直流环网系统的主动式短路保护方法及其装置，该方法包括检测直流环网系统的输入电流、输出电流以及输出电压，以得到采样数据；根据所述采样数据判断所述直流环网系统是否出现短路馈线；若所述直流环网系统出现短路馈线，则关闭所述短路馈线的直流输出。本发明通过检测输入电流、输出电流以及输出电压，进行短路状态的判断，当出现短路馈线时，及时关闭该短路馈线的直流输出，即关闭短路馈线的PWM信号，实现当出现短路故障时可以有效防止短路故障影响其他馈线，降低影响范围。

说明书

技术领域

本发明涉及直流环网系统，更具体地说是指直流环网系统的主动式短路保护方法及其装置。

背景技术

作为电力二次系统的重要组成部分，直流环网系统是继电保护、自动装置、监控、遥控通讯、操作回路、信号回路、微机及五防系统、安全稳定装置等的直流供电电源，是继保、安稳装置运行的“血液”。

在电网运行过程中，直流环网系统出现故障导致继电保护不正确动作的事故仍会发生，对电力系统的安全、稳定运行危害很大，尤其是超高压系统的继电保护不正确动作，往往使事故扩大、造成电网稳定破坏、大面积停电、设备损坏等，对国民经济造成严重损失，教训是沉痛的。

在直流环网系统中，短路故障将会直接熔断直流熔断器，导致保护系统因掉电而引起保护装置报警，若没及时进行故障处理，很容易造成保护及自动装置的误动或拒动，引起事故或事故扩大。若是正负极短路，则会导致直流消失，影响范围更大。

因此，有必要设计一种新的方法，实现当出现短路故障时可以有效防止短路故障影响其他馈线，降低影响范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供直流环网系统的主动式短路保护方法及其装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：直流环网系统的主动式短路保护方法，包括：

检测直流环网系统的输入电流、输出电流以及输出电压，以得到采样数据；

根据所述采样数据判断所述直流环网系统是否出现短路馈线；

若所述直流环网系统出现短路馈线，则关闭所述短路馈线的直流输出。

其进一步技术方案为：所述根据所述采样数据判断所述直流环网系统是否出现短路馈线之后，还包括：

若所述直流环网系统没出现短路馈线，则开启PWM信号的输出。

其进一步技术方案为：所述根据所述采样数据判断所述直流环网系统是否出现短路馈线，包括：

判断所述采样数据是否满足动作条件；

若所述采样数据满足动作条件，则所述直流环网系统出现短路馈线；

若所述采样数据不满足动作条件，则所述直流环网系统没出现短路馈线。

其进一步技术方案为：所述动作条件包括输出电流大于预设输出电流阈值或输出电压小于预设输出电压阈值或输入电流大于预设输入电流阈值。

其进一步技术方案为：所述检测直流环网系统的输入电流、输出电流以及输出电压，以得到采样数据之前，还包括：

初始化参数；

启动PWM信号并延迟一段时间。

其进一步技术方案为：所述关闭所述短路馈线的直流输出，包括：

关闭PWM信号的输出。

其进一步技术方案为：所述关闭所述短路馈线的直流输出之后，还包括：

执行所述检测直流环网系统的输入电流、输出电流以及输出电压，以得到采样数据。

本发明还提供了直流环网系统的主动式短路保护装置，包括：

采样单元，用于检测直流环网系统的输入电流、输出电流以及输出电压，以得到采样数据；

判断单元，用于根据所述采样数据判断所述直流环网系统是否出现短路馈线；

第一控制单元，用于若所述直流环网系统出现短路馈线，则关闭所述短路馈线的直流输出。

其进一步技术方案为：还包括：

第二控制单元，用于若所述直流环网系统没出现短路馈线，则开启PWM信号的输出。

其进一步技术方案为：所述判断单元，用于判断所述采样数据是否满足动作条件；若所述采样数据满足动作条件，则所述直流环网系统出现短路馈线；若所述采样数据不满足动作条件，则所述直流环网系统没出现短路馈线。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过检测输入电流、输出电流以及输出电压，进行短路状态的判断，当出现短路馈线时，及时关闭该短路馈线的直流输出，即关闭短路馈线的PWM信号，实现当出现短路故障时可以有效防止短路故障影响其他馈线，降低影响范围。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例提供的直流环网系统的主动式短路保护方法的流程示意图；

图2为本发明具体实施例提供的直流环网系统的主动式短路保护方法的子流程示意图；

图3为本发明另一具体实施例提供的直流环网系统的主动式短路保护方法的流程示意图；

图4为本发明具体实施例提供的直流环网系统的主动式短路保护装置的示意性框图；

图5为本发明另一具体实施例提供的直流环网系统的主动式短路保护装置的示意性框图；

图6为本发明另一具体实施例提供的直流环网系统的主动式短路保护装置的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

如图1～6所示的具体实施例，本实施例提供的直流环网系统的主动式短路保护方法，可以运用在直流环网系统的短路保护过程中，实现将短路馈线进行故障控制，避免短路馈线影响其他馈线。

请参阅图1，上述的直流环网系统的主动式短路保护方法，包括步骤S110～S140。

S110、检测直流环网系统的输入电流、输出电流以及输出电压，以得到采样数据。

在本实施例中，采样数据是指控制器的输入电流、输出电流以及输出电压；整个主动式短路保护装置的具体电路原理图如图6所示，集成在一个控制器内，该控制器连接在直流母线与直流负荷之间，通过直流母线对控制器输入电流后，经过控制器转换等处理后输出电流以及电压至直流负荷，控制器与直流母线连接的端脚连接电阻R1接地，控制器与直流负荷连接的端脚连接电阻R2接地，另外，控制器与直流负荷连接的端脚连接电阻R3以及电阻R4，其中，电阻R4接地，另外，连接电阻R3与电阻R4的端脚用于采样输出电压，连接电阻R2的端脚用于采样输出电流，连接电阻R1的端脚用于采样输入电流。

另外，控制器还连接有振荡器Y，用于计时计数所用。

S120、根据所述采样数据判断所述直流环网系统是否出现短路馈线。

在一实施例中，请参阅图2，上述的步骤S120可包括步骤S121～S123。

S121、判断所述采样数据是否满足动作条件；

S122、若所述采样数据满足动作条件，则所述直流环网系统出现短路馈线；

S123、若所述采样数据不满足动作条件，则所述直流环网系统没出现短路馈线。

具体地，所述动作条件包括输出电流大于预设输出电流阈值或输出电压小于预设输出电压阈值或输入电流大于预设输入电流阈值。

根据Q/GDW 11078—2013《直流电源系统技术监督导则》5.2.2系统各级保护的配置，依据系统各级短路预期电流，主动式短路保护装置应满足GB14285《继电保护及安全自动装置技术规程》相关规定，保证具有可靠性、选择性、灵敏性和速动性。

主动式短路保护装置在满足动作条件即输出电流大于预设输出电流阈值或输出电压小于预设输出电压阈值或输入电流大于预设输入电流阈值时，进入短路保护动作。动作条件是一种反时限动作特性，分为短路和过流两种情况，过流情况下，可以按照事先设定值允许过载运行一段时间；对检测到的短路馈线停止直流输出，有效防止短路故障影响其他馈线，将故障控制在一定范围内。

S130、若所述直流环网系统出现短路馈线，则关闭所述短路馈线的直流输出，并执行步骤S110。

具体地，所述直流环网系统出现短路馈线，则关闭PWM信号的输出，从而避免该短路馈线的故障影响到其他馈线，可有效地将故障控制在一定范围内。

S140、若所述直流环网系统没出现短路馈线，则开启PWM信号的输出，并执行步骤S110。

上述的直流环网系统的主动式短路保护方法，通过检测输入电流、输出电流以及输出电压，进行短路状态的判断，当出现短路馈线时，及时关闭该短路馈线的直流输出，即关闭短路馈线的PWM信号，实现当出现短路故障时可以有效防止短路故障影响其他馈线，降低影响范围。

图3是本发明另一实施例提供的直流环网系统的主动式短路保护方法的流程示意图。如图3所示，本实施例的数据加密方法包括步骤S210-S260。其中步骤S230-S260与上述实施例中的步骤S110-S140类似，在此不再赘述。下面详细说明本实施例中所增加的步骤S210-S220。

S210、初始化参数。

在本实施例中，对于整个直流环网系统内的各个参数和各个模块均进行初始化设置。

S220、启动PWM信号并延迟一段时间。

在本实施例中，刚启动直流环网系统的工作时，需要让整个系统运行一段时间，才可以准确地检测输入电流、输出电压以及输出电流。具体地，由控制器输出PWM信号，并延迟一端时间再进行检测。

图4是本发明实施例提供的一种直流环网系统的主动式短路保护装置300的示意性框图。如图4所示，对应于以上直流环网系统的主动式短路保护方法，本发明还提供一种直流环网系统的主动式短路保护装置300。该主动式短路保护装置包括用于执行上述直流环网系统的主动式短路保护方法的单元，该装置可以被配置于控制器中。具体地，请参阅图4，该直流环网系统的主动式短路保护装置300包括采样单元303、判断单元304以及第一控制单元305。

采样单元303，用于检测直流环网系统的输入电流、输出电流以及输出电压，以得到采样数据；

判断单元304，用于根据所述采样数据判断所述直流环网系统是否出现短路馈线；

第一控制单元305，用于若所述直流环网系统出现短路馈线，则关闭所述短路馈线的直流输出。

具体地，第一控制单元305，用于若所述直流环网系统出现短路馈线，则关闭PWM信号的输出，并执行所述检测直流环网系统的输入电流、输出电流以及输出电压，以得到采样数据。

在一实施例中，如图4所示，上述的直流环网系统的主动式短路保护装置300还包括：

第二控制单元306，用于若所述直流环网系统没出现短路馈线，则开启PWM信号的输出。

在一实施例中，如图5所示，所述判断单元304，用于判断所述采样数据是否满足动作条件；若所述采样数据满足动作条件，则所述直流环网系统出现短路馈线；若所述采样数据不满足动作条件，则所述直流环网系统没出现短路馈线。

其中，所述动作条件包括输出电流大于预设输出电流阈值或输出电压小于预设输出电压阈值或输入电流大于预设输入电流阈值。

图6是本发明另一实施例提供的一种直流环网系统的主动式短路保护装置300的示意性框图。如图6所示，本实施例的直流环网系统的主动式短路保护装置300是上述实施例的基础上增加了初始化单元301以及启动单元302。

初始化单元301，用于初始化参数；

启动单元302，用于启动PWM信号并延迟一段时间。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述直流环网系统的主动式短路保护装置300和各单元的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。