断路布置制造技术

公开了断路布置(100)，适于耦合到安排成输送直流电的传输线(101)，用于可控地实现传输线(101)中直流电的流动的中断。断路布置(100)包括电流断续器单元(102)和至少一个谐振电路(103)，电流断续器单元(102)适于在促动时中断传输线(101)中的电流。谐振电路(103)与电流断续器单元(102)并联连接，并包括至少一个电容器(104)、至少一个电感器(105)和至少一个开关元件(106)。谐振电路(103)适于在电流断续器单元(102)促动时，在通过至少一个电容器(104)的连续放电和充电闭合开关元件(106)时，产生与电流断续器单元(102)促动后在其中产生的任何电弧电流叠加的谐振电流。辅助电源单元(107)耦合到谐振电路(103)，并适于可选择地和可控地将电力输送至至少一个电容器(104)，从而对其充电。在传输线(101)上的电压和/或至少一个电容器(104)的电压不符合选定电压基准的情况下，使辅助电源单元(107)将电力输送至至少一个电容器(104)。断路布置(100)设置为允许将在传输线(101)中输送的电力传输至至少一个电容器(104)，从而对其充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及例如用于电力输送的电力系统。具体而言，本发明涉及用于例如电力系统中的断路布置。
技术介绍
电力系统，例如配电或输电系统通常包括用于保护、监测和控制电力系统中所包含的其它组件的操作和/或功能的保护系统。这些保护系统例如能够检测输电线、变压器和/或电力系统的其它部分或组件中的短路、过电流和过电压。保护系统可包括保护设备，例如断路器，所述断路器用于通过打开或使断路器跳闸，隔离例如输电和配电线路上发生的任何可能的故障。对检测到故障的组件进行例如修理和/或维护清除故障后，通过闭合断路器可恢复电力流。作为替代或作为附加，所述保护系统可被设置为在电力流的特定路径上检测到故障时，隔离检测到故障的所述路径并选择替代的电力流路径。断路器可响应于检测到故障状态或故障电流而动作。在检测到故障状况或故障电流时，机构可操作所述断路器来中断流经其上的电流流动。一旦检测到故障，断路器内的触点可分离以中断流经其上的电流。可采用弹簧装置、气动装置或利用机械储能的一些其它手段将所述触点分离。因此，在断路器中例如可采用机械电流断续器。作为替代或作为附加，在断路器中也可采用基于半导体器件的固态断路器。当中断流经电路的电流时，通常会产生电弧。这种电弧可称之为故障电流电弧。为切断电路中的电流，可能要求或需要熄灭这种电弧。一旦故障状况已经被减轻或消除，触点可以闭合，从而恢复流经所述断路器的电流。随着对电力供应或传输以及互联输配电系统的需求的日益增加，高压直流(HVDC)电力传输越来越重要。HVDC电网或DC电网可包括多个通过例如地下电缆和/或架空线等传输线互连的交流(AC)/DC转换器端子。在电网中，一个端子可连接到多个端子，从而形成不同类型的拓扑结构。DC断路器可用于隔离例如HVDC和DC电网中的故障元件，例如传输线。与AC断路器不同，DC断路器中没有可熄灭故障电流电弧的自然电流零点。相反，使用DC断路器时，可能期望或甚至需要生成一个或多个电流零点。生成电流零点以便熄灭DC断路器中电流断续器上的故障电流电弧的一个示例性方法是采用与电流断续器并联的所谓的谐振电路。作为替代，谐振电路可被称为振荡电路或注入电路。所述谐振电路可被操作以启动振荡，其中在所述谐振电路中生成的高频电流、或共振电流或注入电流与故障电流叠加并产生一个或多个电流零点，在所述零点处可熄灭故障电流电弧。谐振电路例如包括串联的电感器、电容器和可能的开关元件。在正常操作期间，即没有检测到故障或没有感测到故障电流时，所述电流断续器闭合，谐振电路中的开关元件打开。当接收到例如由外部控制单元或包含DC断路器的HVDC输电系统中的保护单元发出的跳闸信号时，通过分离其中的触点可打开所述电流断续器以中断流经DC断路器的直流电。一旦中断或断开所述直流电，电流断续器的触点之间通过电弧引入电流。因此，在电流断续器的触点之间产生了故障电流电弧。通常需要或甚至要求熄灭所述故障电流电弧来断开流经所述DC断路器的电流。断路器打开一小段时间之后，通常经过约一个或数个毫秒，这取决于例如触头多久分离，谐振电路中的开关元件闭合。为了在电流断续器打开(并且开关元件闭合)后启动振荡，需要对谐振电路中的电容器总是充电。以某个极性充电后的电容器，通过其一端或电容器板经由谐振电路中的电感器放电。电容器放电时，电感器将产生磁场。然后，一旦电容器已放电，所述电感器将对电容器充电。一旦电感器的磁场衰弱，电容器已重新充电(但是以相反的极性)，则其可通过电感器再次放电。这样产生的谐振电流可用于叠加所述故障电流并生成一个或多个电流零点，此时可消灭所述故障电流电弧。可替代地或除了利用电压对电容器充电启动振荡，可通过电流或磁脉冲装置在电感器中生成磁场。因此，通过在电感器中生成磁场，可激活所述谐振电路启动振荡生成谐振电流。然而，本领域仍然需要改进直流断路布置，以相对于已知的DC断路布置能够具有改进的操作性能。
技术实现思路
例如在具有相对较高的操作电压的电力系统中，例如HVDC电网，在DC线路上发生故障的情况下，可能需要对DC断路器的电容器充电至相对较高的电位，以便能够通过消除DC断路器中电流断续器的触头之间所承载的故障电流电弧来断开所述DC线路。所述DC线路电压可用来给电容器充电。然而，在所述DC线路电压不足以对电容器充分充电(例如，充电至足够高的电位)的一些情况下，例如，在所述DC线路已从电力系统的其余的至少一部分断开(一段时间)的情况下，和/或在所述DC线路进行维修的情况下。在这两种情况下，DC断路器成功断开所述DC线路后，在DC断路器中的电流断续器闭合后，故障可能仍然存在。在这种情况下，通常需要或甚至要求快速操作(跳闸)所述DC断路器，以便将(仍然存在)故障的DC线路与电力系统的其余的至少一部分再次隔离。鉴于上述讨论，本专利技术的一个关注点在于提供一种能够中断直流电的断路布置，所述断路布置与已知的DC断路布置相比，提供了改进的操作性能。本专利技术的进一步关注点在于提供一种能够中断具有相对较高的操作电压的电力系统中直流电的断路布置，其中所述断路布置与已知的DC断路布置相比，提供了改进的操作性能。本专利技术的进一步关注点在于提供或实现一种能够中断直流电的断路布置，其中所述断路布置便于甚至能够在DC线路上仍存在故障的情况下，通过在闭合电流断续器之后再次进行操作来相对快速地中断DC线路上的电流。为解决这些关注点和其它关注点中的至少一个，提供了一种如独立权利要求所述的断路布置、方法和计算机程序产品。优选实施例由从属权利要求限定。根据本专利技术的第一个方面，提供了一种断路布置，其适于连接到用于输送直流电的传输线，用于可控地实现所述传输线中直流电的中断。所述断路布置包括电流断续器单元，当促动时，电流断续器单元适于中断所述传输线中的电流。所述断路布置包括至少一个与电流断续器单元并联的谐振电路。所述谐振电路包括至少一个电容器、至少一个电感器和至少一个开关元件。所述谐振电路在电流断续器单元被促动时在通过至少一个电容器的连续放电和充电闭合所述开关元件的情况下，产生与电流断续器单元被促动后在其中产生的任何电弧电流叠加的谐振电流。所述断路布置包括辅助电源单元，所述电源单元耦合到谐振电路并适于可选择地和可控制地将电力输送至谐振电路的至少一个电容器，从而为所述至少一个电容器充电。所述断路布置...

【技术保护点】
一种断路布置(100)，适于耦合到安排成输送直流电的传输线(101)，用于可控地实现所述传输线中直流电的流动的中断，所述断路布置包括：电流断续器单元(102)，适于在被促动时中断所述传输线中的电流；以及与所述电流断续器单元并联连接的至少一个谐振电路(103)，所述谐振电路包括至少一个电容器(104)、至少一个电感器(105)和开关元件(106)，其中，所述谐振电路适于在所述电流断续器单元被促动时，在通过所述至少一个电容器的连续放电和充电闭合所述开关元件的情况下，产生与在其促动后所述电流断续器单元中产生的任何电弧电流叠加的谐振电流；辅助电源单元(107)，耦合到所述谐振电路，并适于选择性地和可控地将电力输送至所述谐振电路的所述至少一个电容器，从而对所述至少一个电容器充电；传感单元(108)，适于确定所述传输线的电压和/或所述至少一个电容器的电压；以及控制单元(109)，耦合到所述传感单元和所述辅助电源单元；其中，所述控制单元适于在所确定的电压不符合选定的电压基准的情况下，使得所述辅助电源单元将电力输送至所述谐振电路的所述至少一个电容器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种断路布置(100)，适于耦合到安排成输送直流电的传输
线(101)，用于可控地实现所述传输线中直流电的流动的中断，所述
断路布置包括：
电流断续器单元(102)，适于在被促动时中断所述传输线中的电
流；以及
与所述电流断续器单元并联连接的至少一个谐振电路(103)，所
述谐振电路包括至少一个电容器(104)、至少一个电感器(105)和
开关元件(106)，其中，所述谐振电路适于在所述电流断续器单元被
促动时，在通过所述至少一个电容器的连续放电和充电闭合所述开关
元件的情况下，产生与在其促动后所述电流断续器单元中产生的任何
电弧电流叠加的谐振电流；
辅助电源单元(107)，耦合到所述谐振电路，并适于选择性地和
可控地将电力输送至所述谐振电路的所述至少一个电容器，从而对所
述至少一个电容器充电；
传感单元(108)，适于确定所述传输线的电压和/或所述至少一
个电容器的电压；以及
控制单元(109)，耦合到所述传感单元和所述辅助电源单元；
其中，所述控制单元适于在所确定的电压不符合选定的电压基准
的情况下，使得所述辅助电源单元将电力输送至所述谐振电路的所述
至少一个电容器。
2.根据权利要求1所述的断路布置，其中，所述辅助电源单元
设置为接地电平。
3.根据权利要求1或2所述的断路布置，其中，所述谐振电路
耦合到地，从而使得在所述传输线中传输的任意电力的至少一些能够
至少暂时对所述谐振电路的所述至少一个电容器充电。
4.根据权利要求3所述的断路布置，其中，所述辅助电源单元

\t设置成至少暂时允许直流电经由所述谐振电路和所述辅助电源单元
在所述传输线和地之间流动。
5.根据权利要求1-4的任一项所述的断路布置，进一步包括：
耦合到所述谐振电路的电路通道，从而使得所述辅助电源单元、
所述谐振电路的至少一部分以及所述电路通道至少部分地限定充电
电路通道，所述充电电路通道设置为允许利用所述辅助电源单元提供
的电力对所述谐振电路的所述至少一个电容器充电。
6.根据权利要求5所述的断路布置，其中，所述电路通道包括
串联连接的电阻器(116)和二极管(117)。
7.根据权利要求1-6的任一项所述的断路布置，其中，所述选定
的电压基准包括超过预定电压水平的所确定的电压。
8.根据权利要求1-7的任一项所述的断路布置，其中，所述辅助
电源单元包括直流电源。
9.根据权利要求1-8的任一项所述的断路布置，其中，所述辅助
电源单元包括串联连接的二极管(111)和变压器(112)。
10.根据权利要求1-9的任一项所述的断路布置，其中，所述辅
助电源单元包括至少两个串联连接的二极管(111、115)和经由电容
器(113)连接在所述两个二极管(111、115)之间的变压器(114)。
11.一种电力系统(200)，包括安排成输送直流电的传输线(101)
和根据权利要求1-10的任一项所述的断路布置(100...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·约翰逊，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH