本發(fā)明涉及高壓電器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模塊化的限流裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)也在迅速發(fā)展。用戶用電量的飛速增加，出現(xiàn)的短路電流也越來(lái)越高，超過(guò)了斷路器的開斷容量，因此抑制短路電流成為目前亟待解決的問(wèn)題。故障限流器能夠降低故障電流峰值，減輕斷路器的開斷負(fù)擔(dān)，提高線路的輸電能力，是一種較為可行的抑制短路電流的解決方案。

現(xiàn)有技術(shù)中，可實(shí)用化的故障限流器主要可分為新型材料型、電力電子型以及電感限流型；其中，新型材料型故障限流器主要有超導(dǎo)型故障限流器和熱敏電阻型故障限流器；超導(dǎo)型故障限流器同時(shí)具有檢測(cè)、轉(zhuǎn)換和限流功能，限流速度快，是故障限流器重要的發(fā)展方向，但由于超導(dǎo)型故障限流器在外界工作時(shí)，容易受到外界環(huán)境的影響出現(xiàn)失超現(xiàn)象，而為了保護(hù)超導(dǎo)型故障限流器的工作安全，需要復(fù)雜的保護(hù)回路，影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，并且其需要配套的制冷設(shè)備或整流設(shè)備，能耗較大。

電力電子型限流器主要是固態(tài)限流器；固態(tài)限流器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)短路電流的控制迅速、靈活，但目前造價(jià)較高，體積較大，在大功率電力系統(tǒng)中，能耗也很大。

電感限流型限流器可分為串聯(lián)諧振型限流器和固定電感型限流器；串聯(lián)諧振型限流器可以迅速限制短路電流，正常運(yùn)行時(shí)還可以起到串補(bǔ)作用，但其中的電抗器功率損耗較大，運(yùn)行維護(hù)成本高；固定電感型限流器是在電網(wǎng)中串接入固定電感量的電抗器，起到增大回路電感而限制短路電流的作用，其主要缺點(diǎn)是體積龐大，損耗高。

由上述可知，現(xiàn)有技術(shù)中在抑制短路電流時(shí)，使用的故障限流器能耗大、成本較高并且體積較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種模塊化的限流裝置及其控制方法，解決了使用的故障限流器能耗大、成本較高并且體積較大的問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面、本發(fā)明實(shí)施例提供一種模塊化的限流裝置，包括：電流互感器、電壓互感器、控制單元以及限流模塊；

其中，電流互感器與限流模塊串聯(lián)，限流模塊由快速真空開關(guān)、限流電抗器以及過(guò)電壓吸收器并聯(lián)組成；

電壓互感器的首端連接在電網(wǎng)中，電壓互感器的尾端接地，電壓互感器用于測(cè)量系統(tǒng)電壓；電流互感器用于采集電網(wǎng)電流；

控制單元，用于判斷電流互感器采集的電網(wǎng)電流與預(yù)設(shè)閾值1和預(yù)設(shè)閾值2的大小關(guān)系；判斷電壓互感器采集的系統(tǒng)電壓是否有電壓降落；其中，當(dāng)預(yù)設(shè)閾值1＞電網(wǎng)電流≥預(yù)設(shè)閾值2并且系統(tǒng)電壓有電壓降落時(shí)，發(fā)出分閘指令；其中預(yù)設(shè)閥值1為快速真空開關(guān)開斷的電流門檻值，預(yù)設(shè)閥值2為判斷電網(wǎng)出現(xiàn)故障的門檻值；

快速真空開關(guān)，用于根據(jù)控制單元發(fā)出的分閘指令切換至分閘狀態(tài)，快速真空開關(guān)的滅弧室中的電弧快速熄滅后，將電網(wǎng)短路電流轉(zhuǎn)移至限流電抗器并實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)短路電流的抑制；

過(guò)電壓吸收器，用于吸收快速真空開關(guān)分閘時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓。

具體的，快速真空開關(guān)為渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)；限流電抗器為干式空心電抗器，過(guò)電壓吸收器為避雷器。

具體的，限流裝置還包括絕緣平臺(tái)；限流裝置安裝于絕緣平臺(tái)上方，絕緣平臺(tái)用于將限流裝置絕緣。

具體的，絕緣平臺(tái)為：高壓支柱絕緣子。

具體的，限流模塊可以多模塊串接，實(shí)現(xiàn)限流深度可控。

具體的，三相開關(guān)為單獨(dú)控制，而同一相的各限流模塊使用同一套控制模塊，各限流模塊同步動(dòng)作，單一限流模塊限流失敗不會(huì)影響其他限流模塊的正常投運(yùn)。

第二方面、本發(fā)明實(shí)施例提供一種如第一方面提供的任一項(xiàng)模塊化的限流裝置的控制方法，包括：

采集電網(wǎng)電流；

測(cè)量系統(tǒng)電壓；

判斷電網(wǎng)電流與預(yù)設(shè)閾值1和預(yù)設(shè)閾值2的大小關(guān)系；判斷系統(tǒng)電壓是否有電壓降落；其中，當(dāng)預(yù)設(shè)閾值1＞電網(wǎng)電流≥預(yù)設(shè)閾值2并且系統(tǒng)電壓有電壓降落時(shí)，發(fā)出分閘指令；

根據(jù)分閘指令切換至分閘狀態(tài)，快速真空開關(guān)的滅弧室中的電弧快速熄滅后，將電網(wǎng)短路電流轉(zhuǎn)移至限流電抗器并實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)短路電流的抑制；

吸收快速真空開關(guān)分閘時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓。

本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置及其控制方法，當(dāng)控制單元發(fā)出分閘指令后，快速真空開關(guān)根據(jù)分閘指令切換至分閘狀態(tài)，并將電網(wǎng)電流轉(zhuǎn)移至限流電抗器中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)電流的抑制；過(guò)電壓吸收器用于吸收快速真空開關(guān)分閘時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓，確保電弧熄滅且快速真空開關(guān)能可靠分閘；本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制作的成本更低，體積較小，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在抑制短路電流時(shí)，使用的故障限流器能耗大、成本較高并且體積較大的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種限流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種限流裝置的另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種限流裝置的又一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種限流裝置的再一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種限流裝置的控制方法的流程圖。

附圖標(biāo)記：

限流裝置-10；

電流互感器-1010；

電壓互感器-1020；

控制單元-1030；

限流模塊-1040；快速真空開關(guān)-1041；限流電抗器-1042；過(guò)電壓吸收器-1043；

絕緣平臺(tái)-1050。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一、本發(fā)明實(shí)施例提供一種模塊化的限流裝置10，如圖1所示包括：電流互感器1010、電壓互感器1020、控制單元1030以及限流模塊1040。

其中，電流互感器1010與限流模塊1040串聯(lián)，限流模塊1040由快速真空開關(guān)1031、限流電抗器1032以及過(guò)電壓吸收器1033并聯(lián)組成。

電壓互感器1020的首端連接在電網(wǎng)中，電壓互感器1020的尾端接地，電壓互感器1020用于測(cè)量系統(tǒng)電壓；電流互感器1010用于采集電網(wǎng)電流。

需要說(shuō)的是，如圖1所示電流互感器1010的輸入端連接限流裝置10的輸入端a，電流互感器1010的第一輸出端連接控制單元1030的輸入端，電流互感器1010的第二輸出端連接電壓互感器1020的輸入端、快速真空開關(guān)1030的輸入端、限流電抗器1040的輸入端a以及過(guò)電壓吸收器1050的輸入端。

電壓互感器1020的輸入端連接電流互感器1010的第二輸出端，電壓互感器1020的第一輸出端連接控制單元1030的輸入端，電壓互感器1020的第一輸出端連接接地端。

快速真空開關(guān)1041的第一輸入端連接電流互感器1010的第二輸出端，快速真空開關(guān)1041的第二輸入端連接控制單元1030的輸出端，快速真空開關(guān)1041的輸出端連接限流裝置10的輸出端b。

限流電抗器1042的輸入端連接電流互感器1010的第二輸出端，限流電抗器1042的輸出端連接限流裝置10的輸出端b。

過(guò)電壓吸收器1043的輸入端連接電流互感器1010的第二輸出端，過(guò)電壓吸收器1043的輸出端連接限流裝置10的輸出端b；限流裝置10的輸入端a和輸出端b串聯(lián)于電網(wǎng)。

控制單元1030，用于判斷電流互感器1010采集的電網(wǎng)電流與預(yù)設(shè)閾值1和預(yù)設(shè)閾值2的大小關(guān)系；判斷電壓互感器1020采集的系統(tǒng)電壓是否有電壓降落；其中，當(dāng)預(yù)設(shè)閾值1＞電網(wǎng)電流≥預(yù)設(shè)閾值2并且系統(tǒng)電壓有電壓降落時(shí)，發(fā)出分閘指令；其中預(yù)設(shè)閥值1為快速真空開關(guān)1041開斷的電流門檻值，預(yù)設(shè)閥值2為判斷電網(wǎng)出現(xiàn)故障的門檻值。

需要說(shuō)明的是，實(shí)際的應(yīng)用中，在出現(xiàn)短路電流時(shí)，限流裝置的輸入端的電流會(huì)上升，而電流互感器的輸出端的電壓會(huì)降低；因此需要同時(shí)判斷電流與電壓的變化關(guān)系。

快速真空開關(guān)1041，用于根據(jù)控制單元1030發(fā)出的分閘指令切換至分閘狀態(tài)，快速真空開關(guān)1041的滅弧室中的電弧快速熄滅后，將電網(wǎng)短路電流轉(zhuǎn)移至限流電抗器1042并實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)短路電流的抑制。

需要說(shuō)明的是，這里的電網(wǎng)短路電流是電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)產(chǎn)生的，當(dāng)電網(wǎng)正常工作時(shí)，電網(wǎng)中的電流為電網(wǎng)電流。

過(guò)電壓吸收器1043，用于吸收電流互感器1010采集的電流快速真空開關(guān)1041分閘時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓。

需要說(shuō)明的是，在實(shí)際的應(yīng)用中快速真空開關(guān)分閘開斷短路電流時(shí)，快速真空開關(guān)的觸頭分離后，觸頭間產(chǎn)生電弧，電弧電流過(guò)零瞬間，電弧熄滅，觸頭上產(chǎn)生暫態(tài)恢復(fù)電壓；因此需要過(guò)電壓吸收器吸收由于電弧重燃產(chǎn)生的重燃過(guò)電壓和由于截流產(chǎn)生的截流過(guò)電壓，避免由于過(guò)電壓而導(dǎo)致限流電抗器對(duì)電網(wǎng)電流的限流失敗。

具體的，快速真空開關(guān)1041為渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)；限流電抗器1042為干式空心電抗器，過(guò)電壓吸收器1043為避雷器。

需要說(shuō)明的是，在實(shí)際的應(yīng)用中渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)，其電壓等級(jí)為40.5kV或者72.5kV。其始動(dòng)時(shí)刻小于1ms，全行程時(shí)間可達(dá)2ms左右；由于快速真空開關(guān)動(dòng)作迅速，可最大限度降低開關(guān)重燃過(guò)電壓發(fā)生的可能。

在實(shí)際的應(yīng)用中干式空心電抗器，其電抗值按照快速響應(yīng)單元的額定電壓和測(cè)試電路的最大短路電流確定。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置中的限流模塊可以進(jìn)行多個(gè)串聯(lián)實(shí)現(xiàn)對(duì)大電流的深度可控；雖然圖2中指示給出了一種可實(shí)現(xiàn)的連接方式，具體的應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行多個(gè)限流模塊的串聯(lián)；示例性的，在實(shí)際的應(yīng)用中快速響應(yīng)單元為快速斥力構(gòu)的40.5kV/40kA的真空開關(guān)，限流電感1為40.5kV/40kA/6.3mH/2Ω的電抗器，可實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)40.5kV故障限流器；10個(gè)限流電抗器串聯(lián)使用，使得限流電抗達(dá)到20歐，支柱絕緣子絕緣等級(jí)為500kV，可用于500kV交流電網(wǎng)的短路電流限制；在實(shí)際的應(yīng)用中針對(duì)三相裝置，本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置可以單獨(dú)控制一相電路，即通過(guò)將本發(fā)明實(shí)施例提供的三個(gè)限流裝置串接于三相裝置的每一相電路中，每一相電路中的模塊化的限流裝置獨(dú)立運(yùn)行；任何一個(gè)限流裝置投入失敗不影響其他限流裝置的正常投運(yùn)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置，當(dāng)控制單元發(fā)出分閘指令后，快速真空開關(guān)根據(jù)分閘指令切換至分閘狀態(tài)，并將電網(wǎng)電流轉(zhuǎn)移至限流電抗器中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)電流的抑制；過(guò)電壓吸收器用于吸收快速真空開關(guān)分閘時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓，確保電弧熄滅且快速真空開關(guān)能可靠分閘；本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制作的成本更低，體積較小，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在抑制短路電流時(shí)，使用的故障限流器能耗大、成本較高并且體積較大的問(wèn)題。

實(shí)施例二、本發(fā)明實(shí)施例提供一種模塊化的限流裝置10的具體實(shí)施方式，其中快速真空開關(guān)為渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)，限流電抗器為干式空心電抗器，過(guò)電壓吸收器為避雷器；具體連接結(jié)構(gòu)如圖3所示包括：

電流互感器1010，其中電流互感器的輸入端連接限流裝置10的輸入端a，電流互感器1010的第一輸出端連接控制單元1030，電流互感器1010的第二輸出端連接渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)1041的第一輸入端c。

電壓互感器1020，其中電壓互感器1020的輸入端連接電流互感器1010的第二輸出端，電壓互感器1020的第一輸出端連接控制單元1030，電壓互感器1020的第二輸出端連接接地端。

控制單元1030，其中控制單元1030的輸入端連接電流互感器1010的第一輸出端和電壓互感器1020的第一輸出端，控制單元1030的輸出端連接渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)1041的第二輸出端i、第三輸入端j、第四輸出端k以及開關(guān)單元1040的第二輸入端。

渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)1041，其中渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)1041的第一輸入端c連接電流互感器1010的第二輸出端，渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)1041的第二輸入端c、第三輸入端j、第四輸出端k連接控制單元1030的輸出端，渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)1041的輸出端d連接限流裝置10的輸出端b。

需要說(shuō)明的是，在實(shí)際的應(yīng)用中渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)是通過(guò)控制內(nèi)置的控制開關(guān)的閉合與開斷，從而實(shí)現(xiàn)分合閘線圈的充電和放電，從而驅(qū)動(dòng)渦流盤的運(yùn)動(dòng)，繼而實(shí)現(xiàn)快速真空開關(guān)的打開與關(guān)閉。

干式空心電抗器1050，其中干式空心電抗器1050的輸入端e連接渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)1041的第一輸入端c，干式空心電抗器1050的輸出端f連接渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)1041的輸出端d。

避雷器1060，其中避雷器1060的輸入端g連接渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)1041的第一輸入端c，避雷器1060的輸出端h連接渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)1041的輸出端d。

具體的，如圖4所示，限流裝置10還包括絕緣平臺(tái)1050；限流裝置10安裝于絕緣平臺(tái)1050上方，絕緣平臺(tái)1050用于將限流裝置10絕緣。

需要說(shuō)明的是，由于不同電網(wǎng)的電壓等級(jí)不同，因此需要改變絕緣單元的絕緣電壓等級(jí)，從而使得本發(fā)明的實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置可以安裝于各種不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)中。

具體的，絕緣平臺(tái)1050為：高壓支柱絕緣子。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置，如圖3所示在實(shí)際的應(yīng)用中會(huì)將限流裝置的輸出端b連接至電網(wǎng)主開關(guān)A；當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，電流互感器的電網(wǎng)電流會(huì)突然增大，電壓互感器的電壓會(huì)有電壓降落；此時(shí)控制單元根據(jù)電流互感器的電流與電壓互感器的電壓的變化，判定電網(wǎng)電流超限，發(fā)出分閘指令使得渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)處于分閘的狀態(tài)，同時(shí)渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)將電網(wǎng)電流轉(zhuǎn)移至干式空心電抗器所在支路中，從而通過(guò)干式空心電抗器對(duì)電網(wǎng)電流的抑制；由于渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)在分閘時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，因此需要將并聯(lián)于渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)兩邊的避雷器來(lái)吸收渦流斥力機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)分閘時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓，確保機(jī)構(gòu)快速真空開關(guān)可靠分閘；同時(shí)電網(wǎng)主開關(guān)A斷開，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)故障點(diǎn)的隔離。

本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置，當(dāng)控制單元發(fā)出分閘指令后，快速真空開關(guān)根據(jù)分閘指令切換至分閘狀態(tài)，并將電網(wǎng)電流轉(zhuǎn)移至限流電抗器中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)電流的抑制；過(guò)電壓吸收器用于吸收快速真空開關(guān)分閘時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓，確保電弧熄滅且快速真空開關(guān)能可靠分閘；本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制作的成本更低，體積較小，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在抑制短路電流時(shí)，使用的故障限流器能耗大、成本較高并且體積較大的問(wèn)題。

實(shí)施例三、本發(fā)明實(shí)施例提供一種如實(shí)施例一或?qū)嵤┒峁┑娜我豁?xiàng)模塊化的限流裝置的控制方法，包括：

S101、采集電網(wǎng)電流。

S102、測(cè)量系統(tǒng)電壓。

S103、判斷電網(wǎng)電流與預(yù)設(shè)閾值1和預(yù)設(shè)閾值2的大小關(guān)系；判斷系統(tǒng)電壓是否有電壓降落；其中，當(dāng)預(yù)設(shè)閾值1＞電網(wǎng)電流≥預(yù)設(shè)閾值2并且系統(tǒng)電壓有電壓降落時(shí)，發(fā)出分閘指令。

S104、根據(jù)分閘指令切換至分閘狀態(tài)，快速真空開關(guān)的滅弧室中的電弧快速熄滅后，將電網(wǎng)短路電流轉(zhuǎn)移至限流電抗器并實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)短路電流的抑制。

S105、吸收快速真空開關(guān)分閘時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓。

本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置的控制方法，當(dāng)發(fā)出分閘指令后，根據(jù)分閘指令切換至分閘狀態(tài)，并將電網(wǎng)電流轉(zhuǎn)移至限流電抗器中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)電流的抑制；吸收快速真空開關(guān)分閘時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓，確保電弧熄滅且快速真空開關(guān)能可靠分閘；本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化的限流裝置的控制方法，可以有效的控制限流裝置對(duì)電網(wǎng)短路造成的短路電流的抑制；解決了現(xiàn)有技術(shù)中在抑制短路電流時(shí)，使用的故障限流器能耗大、成本較高并且體積較大的問(wèn)題。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。