[发明专利]一种故障隔离系统和方法

说明书

本发明提供了一种故障隔离系统和方法，故障隔离系统包括一次系统和二次系统，二次系统与一次系统耦合；一次系统的输入端通过正极直流母线和负极直流母线与新能源系统连接，一次系统的输出端与公共直流电网连接；一次系统包括依次串联在正极直流母线和负极直流母线上的电流传感器、开关模块和交流断路器。本申请通过交流断路器和开关模块串联的方式，实现了新能源系统与公共直流电网的物理开通和关断，也就是实现了新能源系统与公共直流电网的隔离，在保证交流断路器分闸速度的前提下，实现了低成本的故障隔离。

技术领域

本发明涉及直流电网技术领域，具体涉及一种故障隔离系统和方法。

背景技术

近年来公共直流电网获得了广泛的应用，新能源系统和负荷也日益增多。新能源系统的发电单元主要包括光伏发电、风力发电等。新能源系统通过直流变换器并网到公共直流电网。发电单元在并网时需要设置故障隔离装置，其作用是确保新能源系统内部发生故障时能够同公共直流电网实现物理断开，同时保证新能源系统内部的故障不影响公共直流电网的安全稳定运行。

目前大多数通常采用直流断路器作为新能源系统与公共直流电网之间的故障隔离装置，也就是将直流断路器作为新能源系统与公共直流电网的物理开断设备。直流断路器通常安装在新能源系统的DC/DC变换器和公共直流电网之间，由DC/DC变换器或者上层总体控制器控制直流断路器导通和断开。由于使用了成本高昂的直流断路器，导致故障隔离装置成本高。且当故障发生后，由于无法实现功率的单向流程，且上层控制器对故障的检测和判断需要一定时间，同时通讯延时和机械动作延时会导致故障电流迅速增大。在此期间内，公共直流电网也会向故障发生点注入电流，进而对公共直流电网的安全稳定造成影响，使得局部故障范围扩大。

发明内容

为了克服上述现有技术中成本高且容易导致故障范围扩大的不足，本发明提供一种故障隔离系统，包括一次系统和二次系统，所述二次系统与所述一次系统耦合；所述一次系统的输入端通过正极直流母线和负极直流母线与新能源系统连接，所述一次系统的输出端与公共直流电网连接；

所述一次系统包括依次串联在所述正极直流母线和所述负极直流母线上的电流传感器、开关模块和交流断路器；

所述电流传感器用于：采集流过所述正极直流母线和所述负极直流母线的电流模拟信号；

所述二次系统用于：基于来自所述电流传感器的电流模拟信号判断所述正极直流母线和/或负极直流母线是否发生故障，并在所述正极直流母线和/或负极直流母线发生故障时，控制所述交流断路器分闸。

所述开关模块包括第一开关模块和第二开关模块，所述第一开关模块串联在所述正极直流母线上，所述第二开关模块串联在所述负极直流母线上。

所述第一开关模块和第二开关模块拓扑结构相同；

所述第一开关模块和第二开关模块均包括串联的至少两个二极管，所述至少两个二极管中的每个二极管均并联一个均压电阻；

所述第一开关模块中的二极管的阳极朝向电流传感器，所述第一开关模块中的二极管的阴极朝向所述公共直流电网；

所述第二开关模块中的二极管的阳极朝向所述公共直流电网，所述第二开关模块中的二极管的阴极朝向电流传感器。

所述二次系统包括控制模块，所述控制模块与所述电流传感器和所述交流断路器耦合；

所述控制模块用于：将来自于所述电流传感器的电流模拟信号转换为电流数字信号，并在所述电流数字信号超过预设的电流阈值时，确定所述正极直流母线和/或负极直流母线发生故障，之后向所述交流断路器发送分闸指令，控制所述交流断路器分闸。

所述二次系统还包括通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块和上层控制器耦合；