The invention provides a multi-port DC circuit breaker (Mp DCCB) topology with energy transfer branch and its control method. The thyristor with large current-passing capacity is used as the control unit between the main circuit breaker and the DC line, and a single main circuit breaker is used to protect multiple DC lines. Only one-way power electronic components are needed, and the on-state loss is low, and the control method is provided. The advantages of lightning arrester are reducing energy consumption demand and increasing interruption speed. The control method of the multi-port DC circuit breaker provided by the invention can be divided into three situations: the normal operation of the line where the multi-port DC circuit breaker is located, the breaking of a DC line included in the multi-port DC circuit breaker after detecting a DC fault, and the energy consumption of a fault line included in the multi-port DC circuit breaker when the current of the fault line dropped to zero. The control of DC circuit breaker is realized.
【技术实现步骤摘要】
一种具备能量转移支路的多端口直流断路器及其控制方法
本专利技术涉及电力电子
,具体涉及一种具备能量转移支路的多端口直流断路器及其控制方法。
技术介绍
高压大容量的直流电网技术,是未来构建智能电网和全球能源互联网的重要环节。基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的柔性直流输电技术便于构建直流电网,因而成为电力工业界的一个新的期望。我国即将建成的张北直流电网采用半桥子模块(halfbridgesubmodule)加架空线方案,是世界上首个直流电网工程实践。采用架空线具有明显的技术经济性优势,但是随之而来的问题就是直流侧故障概率高,结合半桥子模块不具备直流侧故障清除能力的特点,需要采用直流断路器切断故障电流。随着直流电网容量的提高,故障电流会在更短时间内达到电力电子器件耐流极限,这要求在更快的时间内切除故障,对故障检测速度和直流断路器切断容量带来极高挑战。故障保护是直流电网研究的热点之一,随着直流电网端点增多,采用DCCB切除故障成为直流电网保护的主流方案。由于直流故障暂态过程发展迅速,容易产生较高的过电流,DCCB需要具备较高的额定电流和较快的分断速度。固态断路器(solidstatecircuitbreaker,SSCB)切断速度较快,但电网正常运行时通态损耗高达同电压等级换流器损耗的30%,机械式断路器(mechanicalcircuitbreaker,MCB)通态损耗很低,但切断故障时间较长。混合式断路器(hybridcircuitbreaker,HCB)结合了SSCB和MCB的优点。但是混合式DCC ...
【技术保护点】
1.一种具备能量转移支路的多端口直流断路器,其特征在于,包括:通流支路,用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通,并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至主断路器支路;换流支路,用于在检测到故障后有选择性地将故障线路电流转移,并实现非故障线路与主断路器支路的隔离。主断路器支路,用于承载通流支路转移的故障电流,并通过避雷器将故障电流切断;能量转移支路,用于屏蔽直流电抗能量,辅助避雷器实现故障电流的快速衰减。
【技术特征摘要】
1.一种具备能量转移支路的多端口直流断路器,其特征在于,包括:通流支路,用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通,并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至主断路器支路;换流支路,用于在检测到故障后有选择性地将故障线路电流转移,并实现非故障线路与主断路器支路的隔离。主断路器支路,用于承载通流支路转移的故障电流,并通过避雷器将故障电流切断;能量转移支路,用于屏蔽直流电抗能量,辅助避雷器实现故障电流的快速衰减。2.根据权利要求1所述的具备能量转移支路的多端口直流断路器,其特征在于,所述主断路器支路一端连接于直流母线,形成公共点A,另一端通过换流支路与通流支路并联,形成公共点B,所述能量转移支路一端连接于公共点B,另一端通过晶闸管与各线路直流电抗并联,形成公共点C。3.根据权利要求1所述的具备能量转移支路的多端口直流断路器,其特征在于,所述换流支路包括超快速机械开关UFD和与超快速机械开关串联的晶闸管。4.根据权利要求1所述的具备能量转移支路的多端口直流断路器,其特征在于,所述能量转移支路包括晶闸管Ta:将直流电抗旁路;预充电电容C:放电过程为晶闸管Ta提供可靠关断的反压,反向充电过程快速吸收直流电抗能量;耗能电阻R;利用晶闸管和换相电容配合投入吸能电容和耗能电阻,稳态损耗低,有效降低避雷器耗能需求。5.一种如权利要求1-4任一所述的具备能量转移支路的多端口直流断路器的控制方法,其特征在于,具备能量转移支路的多端口直流断路器所包括的一条直流线路正常运...
【专利技术属性】
技术研发人员:许建中,宋冰倩,赵西贝,赵成勇,
申请(专利权)人:华北电力大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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