CN219659422U - 一种多端直流配电网安全保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多端直流配电网安全保护电路，涉及直流配电网技术领域，包括配电保护控制模块，用于对电源模块输出的电能进行处理和故障保护；多端配电保护模块，用于电能的多端分配、电压调节和输出保护；隔离检测模块，用于检测多端配电保护模块的电能状态，配合状态检测控制模块判断进供电状态以便控制断路控制模块控制配电保护控制模块的电能传输。本实用新型多端直流配电网安全保护电路由配电保护控制模块和多端配电保护模块分别进行不同等级的多端配电和供电保护，由隔离检测模块配合状态检测控制模块判断多端配电保护模块的断电情况，以便断路控制模块对配电保护控制模块做进一步保护控制，提高多端直流配电网工作时的安全指数。

Description

一种多端直流配电网安全保护电路

技术领域

本实用新型涉及直流配电网技术领域，具体是一种多端直流配电网安全保护电路。

背景技术

直流配电网技术目前是电力***行业研究的热点，随着电力电子技术的发展，不同形式的变换器接入直流配电网一起构成了多端混合型的直流配电网，为确保多端直流配电网的安全工作，在各个支路上都设由直流断路器，以便在支路出现故障时进行断电保护处理，但是由于直流断路器存在误判的情况，导致前级配电端在故障时未进行正常的断电保护，使得后级配电端出现较多的断电保护，电路的安全指数较低，因此有待改进。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种多端直流配电网安全保护电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本实用新型实施例中，提供一种多端直流配电网安全保护电路，该多端直流配电网安全保护电路包括：电源模块，配电保护控制模块，断路控制模块，多端配电保护模块，隔离检测模块，智能控制模块，状态检测控制模块；

所述电源模块，用于通过输电网电路提供所需电能；

所述配电保护控制模块，与所述电源模块连接，用于对所述电源模块输出的电能进行降压和整流处理并输出，用于通过第一直流断路电路进行电能传输保护；

所述断路控制模块，与所述配电保护控制模块连接，用于通过接收所述状态检测控制模块输出的信号并控制断路控制电路的工作，用于通过断路控制电路进行阈值比较并控制所述配电保护控制模块与所述电源模块和多端配电保护模块的连接状态；

所述多端配电保护模块，与所述断路控制模块连接，用于将输入的电能通过直流母线进行多端分配输出，用于对分配输出的电能进行故障保护并由DC-DC调节电路进行电压调节处理，用于为直流电荷提供所需的电能；

所述隔离检测模块，与所述多端配电保护模块连接，用于对所述多端配电保护模块的输出电能进行多路电压检测并输出三路电压信号，用于通过隔离传输电路对三路电压信号进行隔离传输并分别输出第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号；

所述智能控制模块，与所述隔离检测模块连接，用于接收并记录所述隔离检测模块输出的三路电压信号，用于输出脉冲信号并控制所述DC-DC调节电路的电压调节工作；

所述状态检测控制模块，与所述隔离检测模块和断路控制模块连接，用于对所述第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号进行加法处理并将处理后的信号传输给断路控制模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型多端直流配电网安全保护电路由配电保护控制模块对电源模块输出的电能进行分配处理并在供电故障时通过过第一直流断路电路进行保护，同时由多端配电保护模块进行多端直流配电控制且具备多端故障保护功能，并且由隔离检测模块隔离检测多端配电保护模块的供电情况，配合状态检测控制模块判断断电的配电通路数量，以便由断路控制模块进行阈值比较，在达到设定阈值时断开配电保护控制模块的工作，提高多端直流配电网工作时的安全指数。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实例提供的一种多端直流配电网安全保护电路的原理方框示意图。

图2为本实用新型实例提供的一种多端直流配电网安全保护电路的电路图。

图3为本实用新型实例提供的断路控制模块的连接电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在一个实施例中，请参阅图1，一种多端直流配电网安全保护电路包括：电源模块1，配电保护控制模块2，断路控制模块3，多端配电保护模块4，隔离检测模块5，智能控制模块6，状态检测控制模块7；

具体地，所述电源模块1，用于通过输电网电路提供所需电能；

配电保护控制模块2，与所述电源模块1连接，用于对所述电源模块1输出的电能进行降压和整流处理并输出，用于通过第一直流断路电路进行电能传输保护；

断路控制模块3，与所述配电保护控制模块2连接，用于通过接收所述状态检测控制模块7输出的信号并控制断路控制电路的工作，用于通过断路控制电路进行阈值比较并控制所述配电保护控制模块2与所述电源模块1和多端配电保护模块4的连接状态；

多端配电保护模块4，与所述断路控制模块3连接，用于将输入的电能通过直流母线进行多端分配输出，用于对分配输出的电能进行故障保护并由DC-DC调节电路进行电压调节处理，用于为直流电荷提供所需的电能；

隔离检测模块5，与所述多端配电保护模块4连接，用于对所述多端配电保护模块4的输出电能进行多路电压检测并输出三路电压信号，用于通过隔离传输电路对三路电压信号进行隔离传输并分别输出第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号；

智能控制模块6，与所述隔离检测模块5连接，用于接收并记录所述隔离检测模块5输出的三路电压信号，用于输出脉冲信号并控制所述DC-DC调节电路的电压调节工作；

状态检测控制模块7，与所述隔离检测模块5和断路控制模块3连接，用于对所述第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号进行加法处理并将处理后的信号传输给断路控制模块3。

在具体实施例中，上述电源模块1可采用输电网电路，提供所需的交流电能；上述配电保护控制模块2可采用降压电路、整流调节电路和第一直流断路电路，由第一直流断路电路在电能传输故障时进行断电保护，由降压电路和整流调节电路对输入的交流电能进行降压和整流调节处理；上述断路控制模块3可采用继电开关组成的断路控制电路，由状态检测控制模块7控制，实现对配电保护控制模块2的断电保护控制；上述多端配电保护模块4可采用多路分配电路、第二直流断路电路和DC-DC调节电路，由多路分配电路对输入的电能进行多路分配输出，由第二直流断路电路对故障的支路进行断路保护，DC-DC调节电路对输入的电能进行DC-DC调节处理，具体调节程度由智能控制模块6输出的脉冲信号决定，在此不做赘述；上述隔离检测模块5可采用电压检测电路和隔离传输电路分别进行电压检测和隔离传输；上述智能控制模块6可采用集成了运算器、控制器、存储器以及输入输出器等诸多部件，实现信号的处理、数据存储、模块控制、定时控制等功能的微控制器，在此完成对多端配电保护模块4的输出调节控制和接收隔离检测模块5的输出信号；上述状态检测控制模块7可采用加法电路，对输入的信号进行加法处理，以便断路控制模块3进行阈值判断。

在另一个实施例中，请参阅图2和图3，所述电源模块1包括输电网和第一交流母线；所述配电保护控制模块2包括第一断路器S1、第一降压器J1、第一可控整流器J2；所述断路控制模块3包括第一继电开关K1-1；

具体地，所述输电网通过第一交流母线与第一断路器S1的第一端连接，第一断路器S1的第二端连接第一继电开关K1-1的第一端，第一继电开关K1-1的第二端通过第一降压器J1连接第一可控整流器J2的输入端，第一可控整流器J2的输出端连接第一继电开关K1-1的第三端，第一继电开关K1-1的第四端连接第一断路器S1的第三端，第一断路器S1的第四端连接所述多端配电保护模块4。

在具体实施例中，上述第一断路器S1可实现自动故障保护工作的装置，具体不做限定，在故障时将第一降压器J1和第一可控整流器J2与前后两端电路断连；上述第一继电开关K1-1可选用常闭型的双刀双掷开关，用于控制第一降压器J1和第一可控整流器J2与前后两端电路的连接。

进一步地，所述多端配电保护模块4包括第一直流母线、第二断路器S2、第三断路器S3、第四断路器S4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一调节器J3、第二调节器J4、第三调节器J5、直流电荷端口；所述隔离检测模块5包括第一互感器TV1、第二互感器TV2、第三互感器TV3；

具体地，所述第一电感L1的一端通过第二断路器S2连接第一直流母线的第二端，第一直流母线的第一端连接所述第一断路器S1的第四端，第二电感L2的一端通过第三断路器S3连接第一直流母线的第三端，第三电感L3的一端通过第四断路器S4连接第一直流母线的第四端，第一电感L1的另一端、第二电感L2的另一端和第三电感L3的另一端分别连接第一调机器的输入端、第二调节器J4的输入端和第三调节器J5的输入端，第一调节器J3的输出端通过第一互感器TV1连接直流电荷端口的第一端，第二调节器J4的输出端通过第二互感器TV2连接直流电荷端口的第二端，第三调节器J5的输出端通过第三互感器TV3连接直流电荷端口的第三端。

在具体实施例中，上述第二断路器S2、第三断路器S3和第四断路器S4均为可实现自动故障保护工作的装置，具体不做限定；上述第一调节器J3、第二调节器J4和第三调节器J5均可选用由IGBT组成的DC-DC调节电路，由智能控制模块6进行驱动控制，实现DC-DC调节；上述第一互感器TV1、第二互感器TV2和第三互感器TV3均可选用电压互感器，对支路传输的电能进行电压检测。

进一步地，所述隔离检测模块5还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一光耦U2、第二光耦U3、第三光耦U4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第一电源VCC1；所述智能控制模块6包括第一控制器U1；

具体地，所述第一电阻R1的一端连接所述第一互感器TV1的数据端和第一控制器U1的第一IO端，第二电阻R2的一端连接所述第二互感器TV2的数据端和第一控制器U1的第二IO端，第，第三电阻R3的一端连接所述第三互感器TV3的数据端和第一控制器U1的第三IO端，第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的另一端和第三电阻R3的另一端分别连接第一光耦U2的第一端、第二光耦U3的第一端和第三光耦U4的第一端，第一光耦U2的第二端、第二光耦U3的第二端和第三光耦U4的第二端均接地，第一光耦U2的第四端、第二光耦U3的第四端和第三光耦U4的第四端均接地，第一光耦U2的第三端、第二光耦U3的第三端和第三光耦U4的第三端分别连接第四电阻R4的第一端、第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端，第五电阻R5的第二端、第四电阻R4的第二端和第六电阻R6的第二端均连接第一电源VCC1。

在具体实施例中，上述第一光耦U2、第二光耦U3、第三光耦U4均可选用PC817光电耦合器；上述第一控制器U1可选用，但并不限于STM32单片机组成的中央控制器。

需要注意的是，上述多端配电保护模块4仅介绍了三条输出支路的电能控制情况，在此输出支路并不仅限于三条，可根据所需进行扩展，同样与之对应的隔离检测模块5的支路也需进行相应调整，在此不做赘述。

进一步地，所述状态检测控制模块7包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第一运放OP1；

具体地，所述第七电阻R7的一端、第八电阻R8的一端和第九电阻R9的一端分别连接所述第四电阻R4的第一端、第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端，第七电阻R7的另一端连接第八电阻R8的另一端、第九电阻R9的另一端和第一运放OP1的同相端，第一运放OP1的反相端连接第十一电阻R11的一端并通过第十电阻R10接地，第十一电阻R11的另一端和第一运放OP1的输出端均连接所述断路控制模块3。

在具体实施例中，上述第一运放OP1可选用，但并不限于OP07运算放大器，二批和第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11组成同相加法电路。

进一步地，所述断路控制模块3还包括第一比较器A1、设定阈值、第十二电阻R12、第一继电器K1、第一开关管VT1和第二电源VCC2；

具体地，所述第一比较器A1的同相端连接所述第一运放OP1的输出端，第一比较器A1的反相端连接设定阈值，第一比较器A1的输出端通过第十二电阻R12连接第一开关管VT1的基极，第一开关管VT1的集电极通过第一继电器K1连接第二电源VCC2，第一开关管VT1的发射极接地。

在具体实施例中，上述第一比较器A1可选用，但并不限于LM393比较器，检测由第一运放OP1加法输出的信号与设定阈值的大小情况，以便判断多路配电保护模块的保护断电情况；上述第一开关管VT1可选用NPN型三极管，控制第一继电器K1的工作；上述第一继电器K1用于控制第一继电开关K1-1的闭断。

本实用新型一种多端直流配电网安全保护电路，由第一降压器J1和第一可调整流器对输电网输出的电能进行处理，并通过第一直流母线传输，分别通过第二断路器S2、第三断路器S3和第四断路器S4进行分配输出，并分别由第一调节器J3、第二调节器J4和第三二极管进行DC-DC调节，最终由直流电荷端口输出，由于每条支路都具备断路器，所以当支路出现故障时，相对应的断路器将进行断路保护，即输入第一调节器J3的电能或第一调节器J3输出的电能异常时，第二断路器S2自动断电，在配电保护控制模块2传输的电能异常时，将由第一断路器S1断开与电源模块1和对端配电保护模块的连接，但是为避免第一断路器S1保护出现异常，将由第一互感器TV1、第二互感器TV2和第三互感器TV3对输出的电能进行检测，并分别由第一光耦U2、第二光耦U3和第三光耦U4传输，当一条支路出现断电时，第一运放OP1得到一条电压，当两条支路断电则得到两条电压，当支路异常断电情况较多且第一运放OP1输出的电压大于设定阈值后，第一比较器A1将控制第一开关管VT1导通，使得第一继电器K1得电，控制第一继电开关K1-1断开，直接停止配电保护控制模块2的电能传输，提高对配电网的保护。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种多端直流配电网安全保护电路，其特征在于，

该多端直流配电网安全保护电路包括：电源模块，配电保护控制模块，断路控制模块，多端配电保护模块，隔离检测模块，智能控制模块，状态检测控制模块；

所述电源模块，用于通过输电网电路提供所需电能；

所述配电保护控制模块，与所述电源模块连接，用于对所述电源模块输出的电能进行降压和整流处理并输出，用于通过第一直流断路电路进行电能传输保护；

所述断路控制模块，与所述配电保护控制模块连接，用于通过接收所述状态检测控制模块输出的信号并控制断路控制电路的工作，用于通过断路控制电路进行阈值比较并控制所述配电保护控制模块与所述电源模块和多端配电保护模块的连接状态；

所述多端配电保护模块，与所述断路控制模块连接，用于将输入的电能通过直流母线进行多端分配输出，用于对分配输出的电能进行故障保护并由DC-DC调节电路进行电压调节处理，用于为直流电荷提供所需的电能；

所述隔离检测模块，与所述多端配电保护模块连接，用于对所述多端配电保护模块的输出电能进行多路电压检测并输出三路电压信号，用于通过隔离传输电路对三路电压信号进行隔离传输并分别输出第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号；

所述智能控制模块，与所述隔离检测模块连接，用于接收并记录所述隔离检测模块输出的三路电压信号，用于输出脉冲信号并控制所述DC-DC调节电路的电压调节工作；

所述状态检测控制模块，与所述隔离检测模块和断路控制模块连接，用于对所述第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号进行加法处理并将处理后的信号传输给断路控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种多端直流配电网安全保护电路，其特征在于，所述电源模块包括输电网和第一交流母线；所述配电保护控制模块包括第一断路器、第一降压器、第一可控整流器；所述断路控制模块包括第一继电开关；

所述输电网通过第一交流母线与第一断路器的第一端连接，第一断路器的第二端连接第一继电开关的第一端，第一继电开关的第二端通过第一降压器连接第一可控整流器的输入端，第一可控整流器的输出端连接第一继电开关的第三端，第一继电开关的第四端连接第一断路器的第三端，第一断路器的第四端连接所述多端配电保护模块。

3.根据权利要求2所述的一种多端直流配电网安全保护电路，其特征在于，所述多端配电保护模块包括第一直流母线、第二断路器、第三断路器、第四断路器、第一电感、第二电感、第三电感、第一调节器、第二调节器、第三调节器、直流电荷端口；所述隔离检测模块包括第一互感器、第二互感器、第三互感器；

所述第一电感的一端通过第二断路器连接第一直流母线的第二端，第一直流母线的第一端连接所述第一断路器的第四端，第二电感的一端通过第三断路器连接第一直流母线的第三端，第三电感的一端通过第四断路器连接第一直流母线的第四端，第一电感的另一端、第二电感的另一端和第三电感的另一端分别连接第一调机器的输入端、第二调节器的输入端和第三调节器的输入端，第一调节器的输出端通过第一互感器连接直流电荷端口的第一端，第二调节器的输出端通过第二互感器连接直流电荷端口的第二端，第三调节器的输出端通过第三互感器连接直流电荷端口的第三端。

4.根据权利要求3所述的一种多端直流配电网安全保护电路，其特征在于，所述隔离检测模块还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一光耦、第二光耦、第三光耦、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第一电源；所述智能控制模块包括第一控制器；

所述第一电阻的一端连接所述第一互感器的数据端和第一控制器的第一IO端，第二电阻的一端连接所述第二互感器的数据端和第一控制器的第二IO端，第，第三电阻的一端连接所述第三互感器的数据端和第一控制器的第三IO端，第一电阻的另一端、第二电阻的另一端和第三电阻的另一端分别连接第一光耦的第一端、第二光耦的第一端和第三光耦的第一端，第一光耦的第二端、第二光耦的第二端和第三光耦的第二端均接地，第一光耦的第四端、第二光耦的第四端和第三光耦的第四端均接地，第一光耦的第三端、第二光耦的第三端和第三光耦的第三端分别连接第四电阻的第一端、第五电阻的第一端和第六电阻的第一端，第五电阻的第二端、第四电阻的第二端和第六电阻的第二端均连接第一电源。

5.根据权利要求4所述的一种多端直流配电网安全保护电路，其特征在于，所述状态检测控制模块包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第一运放；

所述第七电阻的一端、第八电阻的一端和第九电阻的一端分别连接所述第四电阻的第一端、第五电阻的第一端和第六电阻的第一端，第七电阻的另一端连接第八电阻的另一端、第九电阻的另一端和第一运放的同相端，第一运放的反相端连接第十一电阻的一端并通过第十电阻接地，第十一电阻的另一端和第一运放的输出端均连接所述断路控制模块。

6.根据权利要求5所述的一种多端直流配电网安全保护电路，其特征在于，所述断路控制模块还包括第一比较器、设定阈值、第十二电阻、第一继电器、第一开关管和第二电源；

所述第一比较器的同相端连接所述第一运放的输出端，第一比较器的反相端连接设定阈值，第一比较器的输出端通过第十二电阻连接第一开关管的基极，第一开关管的集电极通过第一继电器连接第二电源，第一开关管的发射极接地。