[发明专利]具有系统保护能力的DC电力系统

说明书

技术领域

本公开总体上涉及电力系统，并且尤其涉及具有保护能力的DC电力系统。

背景技术

电力系统通常包括多个部件，诸如一个或多个发电源、驱动和能量存储模块。这些部件通常利用汇流排系统进行互连，在上述汇流排系统中电流能够流动以用于向连接至电力系统的一个或多个负载提供电力。

有时，诸如短路的故障将不可避免地在系统中发生，或者发生在汇流排系统中，或者发生在系统部件之一，或负载之中。在故障的情况下，重要的是将故障与系统的健康部分隔离从而使得能够利用健康部分继续进行正常的电力供应，并且保护健康部分免于受到损坏。出于所述目的，电力系统中通常包括保护系统。

被布置为对电力系统中的故障进行处置的保护系统通常包括被布置为监视电力系统中诸如电流之类的参数的监视装置，以及由所述监视装置所控制的电路断路器。所述电路断路器以能够在故障情况下实现选择性故障隔离的方式布置在电力系统中。

然而，现有故障系统在一些应用中可能是非常昂贵且占用空间的。

发明内容

直流(DC)电路断路器特别庞大，这是因为与交流电流电路(AC)断路器相反，它们无法依赖于过零点。因此，DC电路断路器需要更大的气隙来确保正常的保护。结果，DC电路断路器通常占用大量空间，并且它们的制造非常昂贵。

鉴于以上考虑，本公开的总体目标是提供一种DC电力系统，其具有的保护能力需要的空间小于现有技术。

另一个目标是提供一种支付得起的DC电力系统。

因此，提供了一种DC电力系统，包括：主DC母线；被布置为对主DC母线馈电的发电单元；布置在主DC母线和发电单元之间以用于在主DC母线故障的情况下将发电单元从主DC母线隔离的隔离器开关；被布置为由主DC母线馈电的驱动单元，其中所述驱动单元包括驱动单元母线系统、连接至所述驱动单元母线系统的换流器单元、和布置在所述驱动单元母线系统和换流器单元之间以用于在驱动单元故障的情况下保护换流器单元的熔丝。

由此，所述DC电力系统中的各个单元能够在任意单元中或主DC母线上故障的情况下有选择地得到保护，而并不使用大型、占用空间又昂贵的电路断路器。

根据一个实施例，所述驱动单元包括布置在主DC母线和驱动单元母线系统之间的第一类型的输入单元，并且其中所述第一类型的输入单元包括用于在驱动单元故障的情况下将驱动单元从主DC母线断开连接的隔离器开关。因此，所述驱动单元能够在驱动单元故障的情况下从其余DC电力系统断开连接而并不利用电路断路器。

根据一个实施例，所述第一类型的输入单元包括电流阻断设备，其被布置为阻断在从驱动单元母线系统到主DC母线的方向上的电流并且允许电流从主DC母线向驱动单元流动。由此，将从驱动单元中的换流器单元的电容器组提供到主DC母线上或提供到连接至主DC母线的另一单元中的故障的故障电流能够被减小或消除，因为电流阻断设备基本上充当在从驱动单元母线系统到主DC母线的方向上的开路。

一个实施例包括能量存储单元，其被布置为对主DC母线馈电，其中所述能量存储单元包括能量存储单元母线系统、电力供应单元，以及布置在所述能量存储单元母线系统和电力供应单元之间以用于在能量存储单元故障的情况下保护电力供应单元的熔丝。因此，如果例如用于冗余目的的备用电力部件被添加至系统，该部件也能够得到保护不被内部故障损坏，而并不利用电路断路器。

根据一个实施例，能量存储单元包括第二类型的输入单元，其布置在所述能量存储单元母线系统和主DC母线之间，其中所述第二类型的输入单元包括用于在能量存储单元故障的情况下将能量存储单元从主DC母线断开连接的隔离器开关。因此，所述能量存储单元能够从主DC母线断开连接而并不利用电路断路器。

根据一个实施例，所述第二类型的输入单元包括被布置为阻断从能量存储单元母线系统到主DC母线的方向上的电流并且允许电流从主DC母线向能量存储单元流动的电流阻断设备，和用于有选择地允许电流旁路所述电流阻断设备并流向主DC母线的半导体开关单元。因此，通过将所述半导体开关设置为其接通状态，在需要来自能量存储单元的额外功率的情况下，电流能够被允许流向主DC母线之中。

可替换地，在所述半导体开关单元被设置为其关断状态的情况下，从能量存储单元到主DC母线上或者所述DC电力系统的另一部分之中的故障的故障电流能够被最小化。

根据一个实施例，所述电流阻断设备和半导体开关单元反并联地进行连接。