直流断路器、直流断路设备及控制方法技术

本发明专利技术提供一种直流断路器、直流断路设备及控制方法，所述直流断路器包括：可控单元、绕设在所述可控单元外围的线圈绕组和控制单元；其中，所述线圈绕组的两端分别电连接至可控电源的输出端；所述控制单元与所述可控电源电连接，用于控制所述可控电源向所述线圈绕组的输出电流；所述可控单元，用于随着所述线圈绕组中通过的电流变化而改变电导率。通过本发明专利技术提供的直流断路器及直流断路设备，通过控制线圈绕组中的电流，精确连续地调整所述可控单元的电导率，从而有效减小电弧，提高直流断路的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种直流断路器、直流断路设备及控制方法。
技术介绍
随着越来越多的高压直流输电(high-voltage direct current，简称HVDC)系统的发展，可以预见互联的高压直流电网将被广泛应用。但在实际应用中，由于直流电流没有自然过零点，因此电流被关断时，无法实现自然灭弧。对此，图1为现有的一种直流断路器的结构示意图，如图1所示，正常导通时，开关K3断开，直流断路器未被激活，所有电流流经开关K2，同时电源Udc为电容C2充电。基于该直流断路器，当开关K2关断时，相应的电弧电压开始上升，在开关K2的断路接触器被关断后的一定时段内，控制开关K3导通，则电容C2的反向电压通过电感L2施加给开关K2的电弧，以增强振荡。当叠加电流过零时，控制开关K2关断，则电感中的能量将逐渐转移给电容C2，直到电容C2的电压高于压敏电阻MOV2的额定电压，相应的，压敏电阻MOV2开始工作，以吸收能量，最后使得电流逐渐降至零，则控制开关K3关断。但是，在高压直流输电场景下，由于电流断开过程中产生的能量极高，因此无法通过压敏电阻来驱散线路电抗器中所有的能量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种直流断路器、直流断路设备及控制方法，用于解决高压直流输电场景下无法可靠进行直流断路的问题。依据本专利技术的一种实施方式提出了一种直流断路器，包括：一个可控单元，包括一个空心绝缘体和设于空心绝缘体两端的连接端子；一个线圈绕组，线圈绕组的两端分别电连接至一个可控电源的输出端；一个控制单元，控制单元与可控电源电连接，用于控制可控电源向线圈绕组的输出电流；其中空心绝缘体中填充有磁流变液，磁流变液的电导率随着线圈绕组中通过的电流的变化而改变。上述实施方式提供的直流断路器通过控制所述可控电源向所述线圈绕组的输出电流，精确连续地对磁流变液的电导率进行控制，从而有效减小电弧，提高直流断路的稳定性和可靠性。根据本专利技术的一种有利的实施方式，所述直流断路器还包括：一个第一可控开关，第一可控开关的一端与可控单元一端的连接端子电连接，第一可控开关的另一端与可控单元另一端的连接端子电连接，第一可控开关的控制端与控制单元电连接，用于在控制单元的控制下导通或关断。通过设置与可控单元并联的第一可控开关，当需要使电流通路处于正常导通状态时，控制单元可以控制第一可控开关处于导通状态，形成短路通路，从而有效减小损耗和产生的热量。根据本专利技术的一种有利的实施方式，所述直流断路器还包括：一个第二可控开关，第二可控开关与可控单元串联，第二可控开关的控制端与控制单元电连接，用于在控制单元的控制下导通或关断。通过设置与可控单元串联的第二可控开关，当需要直流断路时，在控制单元通过调整线圈绕组中的电流，将直流断路器所在通路中的电流降低至低于一定值之后，关断第二可控开关，从而实现完全关断，提高直流断路的可靠性。根据本专利技术的一种有利的实施方式，所述直流断路器还包括：一个过压保护单元，过压保护单元的一端与可控单元的一个连接端子电连接，过压保护单元的另一端与可控单元的另一连接端子电连接。通过设置过压保护单元，可以吸收在所述直流断路器在整个工作过程中产生的能量，实现过载保护，从而进一步稳定可靠地实现直流断路。根据本专利技术的一种有利的实施方式，所述空心绝缘体为空心绝缘的圆柱体。从而使空心绝缘体周围的磁场分布更均匀，以优化可控单元的导通特性。本专利技术还提供了一种直流断路设备，包括：电流传感器、隔离开关、处理器、以及如前所述的直流断路器；所述电流传感器，与所述隔离开关和所述直流断路器串联，用于测量流经所述直流断路器的电流；所述处理器，分别与所述电流传感器和所述控制单元电连接，用于在检测到所述电流传感器测量的电流大于预设的额定电流值时，控制所述控制单元逐渐减小可控电源的输出电流，以使磁流变液的电导率逐渐减小；所述处理器，还与所述隔离开关电连接，还用于在检测到所述电流传感器测量的电流低于预设的安全电流值时，控制所述隔离开关关断。本专利技术提供的直流断路设备通过控制所述可控电源向所述线圈绕组的输出电流，精确连续地调整磁流变液的电导率，在检测到流经直流断路器的电流低于预设的安全电流值时，控制所述隔离开关关断，从而在实现直流断路的基础上有效减小电弧，提高直流
断路的稳定性和可靠性。本专利技术还提供了一种用于控制如前所述的直流断路设备导通的控制方法，包括：处理器控制所述隔离开关导通；控制单元控制可控电源的输出电流使其增大，以使磁流变液的电导率增大，直至电流传感器测量获得的电流增大至预设的工作电流。本专利技术的实施方式提供的用于控制如前所述的直流断路设备导通的控制方法，能够实现直流断路设备的导通。本专利技术的实施方式还提供了一种用于控制如前所述的直流断路设备关断的控制方法，包括：在第一时刻控制单元控制可控电源的输出电流逐渐减小，以使磁流变液的电导率逐渐减小，直至电流传感器测量获得的电流减小至低于预设的安全电流值后，处理器控制隔离开关关断，所述第一时刻为电流传感器测量的电流大于预设的额定电流值时的时刻。本专利技术的实施方式提供的用于控制如前所述的直流断路设备断开的控制方法，能够在实现直流断路的基础上有效减小电弧，提高直流断路的稳定性和可靠性。本专利技术的实施方式提供的直流断路器、直流断路设备及控制方法，包括可控单元、绕设在所述可控单元外围的线圈绕组和控制单元，线圈绕组电连接至可控电源，与所述可控电源电连接的控制单元，通过控制所述可控电源向所述线圈绕组的输出电流，精确连续地调整所述可控单元的电导率，从而有效减小电弧，提高直流断路的稳定性和可靠性。附图说明下面将参照附图详细描述本专利技术的实施例，附图中：图1为现有的一种现有直流断路器的结构示意图；图2为本专利技术实施例一提供的直流断路器的结构示意图；图3为本专利技术实施例一中磁流变液随磁场变化的微粒分布状态变化图；图4为本专利技术实施例二提供的直流断路器的结构示意图；图5为本专利技术实施例三提供的直流断路器的结构示意图；图6为本专利技术实施例四提供的直流断路设备的结构示意图；图7为本专利技术实施例五提供的直流断路设备的结构示意图；图8为本专利技术实施例中用于控制所述直流断路设备导通的控制方法的流程示意图；图9为本专利技术实施例中用于控制所述直流断路设备断开的控制方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下通过实施例对本专利技术进一步详细说明。图2为本专利技术实施例一提供的直流断路器的结构示意图，如图2所示，直流断路器1包括：一个可控单元11，可控单元11包括一个空心绝缘体111和设于空心绝缘体两端的连接端子112、113；一个线圈绕组12，线圈绕组12的两端分别电连接至一个可控电源14的输出端；一个控制单元13，控制单元13与可控电源14电连接，用于控制可控电源14向线圈绕组12的输出电流；其中空心绝缘体中填充有磁流变液114，磁流变液114的电导率随着线圈绕组中通过的电流的变化而改变。具体的，直流断路器1可以应用在任何电力传输或者电力分配系统中，例如应用在高压直流系统或中压直流系统中，以用于当应用的系统中的电流超过额定的值或其它需要开断电流的情况发生时快速开断其内部的电流，以保护系统不被损坏。可以理解，通过设置能够随线圈绕组中的电流变化而改变电导率的磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流断路器，包括：一个可控单元，包括一个空心绝缘体和设于空心绝缘体两端的连接端子；一个线圈绕组，线圈绕组的两端分别电连接至一个可控电源的输出端；和一个控制单元，控制单元与可控电源电连接，用于控制可控电源向线圈绕组的输出电流；其中空心绝缘体中填充有磁流变液，磁流变液的电导率随着线圈绕组中通过的电流的变化而改变。

【技术特征摘要】
1.一种直流断路器，包括：一个可控单元，包括一个空心绝缘体和设于空心绝缘体两端的连接端子；一个线圈绕组，线圈绕组的两端分别电连接至一个可控电源的输出端；和一个控制单元，控制单元与可控电源电连接，用于控制可控电源向线圈绕组的输出电流；其中空心绝缘体中填充有磁流变液，磁流变液的电导率随着线圈绕组中通过的电流的变化而改变。2.根据权利要求1所述的直流断路器，所述直流断路器还包括：一个第一可控开关，第一可控开关的一端与可控单元一端的连接端子电连接，第一可控开关的另一端与可控单元另一端的连接端子电连接，第一可控开关的控制端与控制单元电连接，用于在控制单元的控制下导通或关断。3.根据权利要求1所述的直流断路器，所述直流断路器还包括：一个第二可控开关，第二可控开关与可控单元串联，第二可控开关的控制端与控制单元电连接，用于在控制单元的控制下导通或关断。4.根据权利要求1-3中任一项所述的直流断路器，所述直流断路器还包括：一个过压保护单元，过压保护单元的一端与可控单元的一个连接端子电连接，过压保护单元的另一端与可控单元的另一连接端子电连接。5.根据权利要求1-3中任一项所述的直流断路器，空心绝缘体为空心绝缘的圆柱体。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨溢，姚吉隆，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE