[发明专利]交流固态断路器故障电流检测装置

说明书

本发明涉及一种交流固态断路器故障电流检测装置，包括固态断路器和故障电流检测与处理电路，所述故障电流检测与处理电路中的检测电路与固态断路器并联，采集固态断路器主开关器件的两端电压以及检测电路上功率半导体器件的两端电压，并获得两电压之差，所述故障电流检测与处理电路对获得的两电压之差进行处理后得到线路状态的特征值，并反馈给固态断路器，以实现对线路处于正常导通、断开或故障状态的判断。该装置有利于提高检测准确性，且结构简单，检测便捷。

技术领域

本发明属于电网故障保护技术领域，具体涉及一种交流固态断路器故障电流检测装置。

背景技术

断路器作为电网的重要保护设备，主要用于切除电网中故障电流，因此准确、有效和可靠的故障电流检测电路对于断路器和电网的安全都及其重要。相比于传统机械式断路器和混合式断路器，固态断路器具有结构简单、无弧和快速的分断能力，且容易设计为智能断路器，在配电网中应用前景广阔。

交流固态断路器具有体积小、结构简单、无弧、快速分断能力和易于智能化设计等优点，在中低压配电网中得到了一定程度的发展，然而耐压、容量、损耗和保护等问题一直制约着其发展。交流固态断路器主要任务是用于切除电网中故障电流，因此准确和有效的故障电流检测电路对于断路器来说及其重要。目前常用的故障电流检测方法有线路的电流检测和断路器的导通压降检测两种方法，电流检测方法可以采用采样电阻和电流传感器进行电流检测；导通压降检测方法是利用半导体器件的导通压降与电流具有一定的函数关系，通过检测半导体器件的导通压降来判断故障电流的一种故障电流检测方法，通常采用电压传感器进行检测。然而，断路器通常处于导通和断开两种状态，若直接采用其两端的电压，则电压范围很大，导通时的压降检测精度不够，且处于断开状态时容易出现误判情况。因此，准确的导通压降在线检测对于固态断路器是非常重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种交流固态断路器故障电流检测装置，该装置有利于提高检测准确性，且结构简单，检测便捷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种交流固态断路器故障电流检测装置，包括固态断路器和故障电流检测与处理电路，所述故障电流检测与处理电路中的检测电路与固态断路器并联，采集固态断路器主开关器件的两端电压以及检测电路上功率半导体器件的两端电压，并获得两电压之差，所述故障电流检测与处理电路对获得的两电压之差进行处理后得到线路状态的特征值，并反馈给固态断路器，以实现对线路处于正常导通、断开或故障状态的判断。

进一步地，所述固态断路器包括主开关器件Q1和控制与驱动电路，所述主开关器件Q1为功率半导体器件，所述故障电流检测与处理电路包括检测电路、调理电路和处理电路，所述检测电路通过调理电路与处理电路连接，所述处理电路与固态断路器的控制与驱动电路连接。

进一步地，所述主开关器件采用晶闸管、MOSFET、IGBT、IGCT、Sic-MOSFET或Sic-IGBT。

进一步地，采用功率半导体器件导通压降检测方法来检测交流固态断路器故障电流，所述检测电路由功率半导体器件Q2、限流电阻R2和电压传感器PT组成，所述限流电阻R2与功率半导体器件Q2串联后并联在固态断路器两端，所述电压传感器PT同时采集固态断路器和功率半导体器件Q2的两端电压，所述电压传感器包括一个磁芯和三个绕组，第一绕组采集固态断路器两端电压u₁(t)，第二绕组采集功率半导体器件Q2两端电压u₂(t)，第三绕组电压为第一绕组电压与第二绕组电压之差u₃(t)，所述检测电路获得的电压u₃(t)经过调理电路和处理电路后得到线路中故障电流状态，故障电流状态再反馈给固态断路器的控制与驱动电路以控制和保护固态断路器。