一种自激振荡式的直流断路器及其控制方法技术

一种自激振荡式直流断路器，包括控制系统、保护支路、并联的断路器本体、LC振荡电路；断路器本体用于控制高压直流输电系统的通断，断路器本体包括操作机构，操作机构用于驱动断路器本体的两触点分离或接触以实现分闸或合闸；LC振荡电路由电容、电感串联组成；保护支路用于在断路器本体和/或LC振荡电路两端的电压大于或等于电压设定值时，进行电压钳位；控制系统用于通过操作机构控制断路器本体通断；控制系统用于通过操作机构控制断路器本体通断包括：控制系统先控制断路器本体的两触点分离产生电弧，再控制两触点在经过断路器本体的电流小于或等于电流设定值时分离至绝缘距离。

Self excited oscillation type DC circuit breaker and control method thereof

A self oscillating DC circuit breaker, including control system and protection circuit, parallel circuit breaker body, LC oscillator circuit; circuit breaker body for the control of HVDC system on-off circuit breaker body including operating mechanism, operation mechanism for driving the circuit breaker body two contact separation or contact to achieve sub gate or closing; LC oscillation circuit composed of capacitance and inductance in series; protection branch voltage circuit breaker used in the body and / or LC oscillation circuit at both ends is equal to or greater than the voltage value, voltage clamp; control system used to control the on-off circuit breaker body through the operating mechanism; control system used by the operating mechanism control circuit the body is as follows: two first contact on-off control circuit breaker body control system separation to produce arc, and then control the two contacts after current circuit breaker body small Yu Huo is equal to the current setting when it is separated from the insulation distance.

【技术实现步骤摘要】
一种自激振荡式的直流断路器及其控制方法
本专利技术涉及断路器
，特别涉及一种自激振荡式的直流断路器及其控制方法。
技术介绍
与传统交流输电方式相比，直流输电的优势在于：单位功率输电线路造价更低、线路有功损耗很小，且没有无功损耗、不仅适用于海下电缆输电也没有系统稳定性问题、调节速度迅速，运行方便可靠，因此直流输电技术的应用日益迫切。特别是在某些特殊领域，直流系统已经得到了充分的应用，例如城市轨道交通供电系统、大型船舶供电系统，等领域直流系统得到了长足的发展。但是相对于交流输电系统灵活、多样的联结方式，目前直流系统大多停留在两端系统，缺乏坚固耐用的高压直流断路器是制约直流系统发展的关键因素。现有直流断路器方案中，机械式直流断路器大都通过增大电弧电压、或是分段传入限流电阻等方式，这些方案本身存在一定的局限性，一般的开断电压不超过3000V，难以适应电力系统的发展需要。另一方面，随着电力电子技术的发展，全固态断路器解决了传统的机械式断路器的难以适应高电压等级的问题，但是其较高的通态损耗小，以及高额的制造成本同样制约着其发展。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术提供一种通过自激震荡方式制造人工电流过零点的机械式流断路器。本专利技术相对于全固态断路器，通态损耗小，制造成本低，同时有解决了传统的机械式断路器无法完成高电压大电流的开断任务的难题。为达上述优点，本专利技术提供一种自激振荡式直流断路器，包括控制系统、保护支路、断路器本体和LC振荡电路；所述断路器本体用于控制高压直流输电系统的通断，所述断路器本体包括操作机构，操作机构用于驱动断路器本体的两触点分离或接触以实现分闸或合闸；所述LC振荡电路包括串联连接的电容和电感；所述保护支路与所述LC振荡电路并联，所述保护支路用于在所述LC振荡电路两端的电压大于或等于电压设定值时，进行电压钳位；所述控制系统与所述操作机构连接，所述控制系统用于控制所述断路器本体的两触点分离产生电弧，再控制所述两触点在经过所述断路器本体的电流小于或等于电流设定值时分离至绝缘距离。在本专利技术的自激振荡式直流断路器的一个实施例中，所述自激振荡式直流断路器还包括信号采集系统，所述信号采集系统用于采集所述断路器本体的电压信息、电流信息以及所述操作机构的电流信息、电压信息、环境温度信息和所述触点位移信息。在本专利技术的自激振荡式直流断路器的一个实施例中，所述自激振荡式直流断路器还包括信号处理系统，所述信号处理系统包括串联连接的滤波电路、放大电路和A/D转换器。在本专利技术的自激振荡式直流断路器的一个实施例中，所述控制系统还用于根据所述断路器本体的电压信息、电流信息计算所述断路器本体两侧的电压的幅值、电流的幅值、电流上升率，当所述电压和/或电流的幅值和/或电流上升率大于电压门限值、电流门限值、上升率门限值时，所述控制系统通过所述操作机构控制所述断路器本体通断。在本专利技术的自激振荡式直流断路器的一个实施例中，所述控制系统还用于，根据所述操作机构的电流信息、电压信息、环境温度信息和预存的操作机构的电压、电流对应环境温度的延迟曲线，计算获得所述两触点分离至绝缘距离的响应时间T1；根据所述断路器本体的电流和电压值、电流上升率和触点位移信息，计算出经过所述断路器本体的电流小于或等于电流设定值的时间T2；根据所述响应时间T1和时间T2，通过调整所述操作机构的电压、电流的大小调整所述触点分离的速度，使所述两触点在经过所述断路器本体的电流小于或等于电流设定值时分离至绝缘距离。本专利技术还提供一种自激振荡式直流断路器的控制方法，所述自激振荡式直流断路器包括控制系统、保护支路、断路器本体和LC振荡电路；所述断路器本体用于控制高压直流输电系统的通断，所述断路器本体包括操作机构，操作机构用于驱动断路器本体的两触点分离或接触以实现分闸或合闸；所述LC振荡电路包括串联连接的电容和电感；所述保护支路与所述LC振荡电路并联，所述控制系统与所述操作机构连接，所述方法包括：先控制所述断路器本体的两触点分离产生电弧，再控制所述两触点在经过所述断路器本体的电流小于或等于电流设定值时分离至绝缘距离。在本专利技术的自激振荡式直流断路器的控制方法的一个实施例中，所述自激振荡式直流断路器还包括信号采集系统，所述信号采集系统用于采集所述断路器本体的电压信息、电流信息以及所述操作机构的电流信息、电压信息、环境温度信息和所述触点位移信息。在本专利技术的自激振荡式直流断路器的控制方法的一个实施例中，所述自激振荡式直流断路器还包括信号处理系统，所述信号处理系统包括串联连接的滤波电路、放大电路和A/D转换器。在本专利技术的自激振荡式直流断路器的控制方法的一个实施例中，所述方法还包括，所述控制系统根据所述断路器本体的电压信息、电流信息计算所述断路器本体两侧的电压的幅值、电流的幅值、电流上升率，当所述电压和/或电流的幅值和/或电流上升率大于电压门限值、电流门限值、上升率门限值时，所述控制系统通过所述操作机构控制所述断路器本体通断。在本专利技术的自激振荡式直流断路器的控制方法的一个实施例中，所述控制所述两触点在经过所述断路器本体的电流小于或等于电流设定值时分离至绝缘距离包括：根据所述操作机构的电流信息、电压信息、环境温度信息和预存的操作机构的电压、电流对应环境温度的延迟曲线，计算获得所述两触点分离至绝缘距离的响应时间T1；根据所述断路器本体的电流和电压值、电流上升率和触点位移信息，计算出经过所述断路器本体的电流小于或等于电流设定值的时间T2；根据所述响应时间T1和时间T2，通过调整所述操作机构的电压、电流的大小调整所述触点分离的速度，使所述两触点在经过所述断路器本体的电流小于或等于电流设定值时分离至绝缘距离。在本专利技术中，自激振荡式直流断路器通过LC振荡电路产生振荡电流，振荡电流大小能够抗衡直流输电系统的电流使流过断路器本体的电流过零或比较小。自激振荡式直流断路器中只需具有控制系统、保护支路、并联的断路器本体、LC振荡电路；解决了机械式直流断路器在中高压领域的应用难题。相比于现阶段大多使用的全固态断路器成本低廉、通态损耗小、坚固耐用。附图说明图1是本专利技术第一实施例的自激振荡式断路器拓扑结构简图。图2是图1的自激振荡式直流断路器电流开断波形图。图3是图1的自激振荡式直流断路器的控制原理图。图4是图1的自激振荡式直流断路器的工作原理图。图5是图1的自激振荡式直流断路器的控制方法的流程图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。图1是本专利技术第一实施例的自激振荡式断路器拓扑结构简图。请参见图1，一种自激振荡式直流断路器，包括并联的断路器本体HSS、LC振荡电路、保护支路。断路器本体HSS用于控制高压直流输电系统的通断，断路器本体包括操作机构，操作机构用于控制断路器本体的触点分离或接触以实现分闸或合闸，优选的操作机构为电机，电机从接收控制指令到完成分闸的响应时间在250us以内。每相断路器由一台电机控制，每台电机依据控制系统的指令完成操作。保护支路是一种具有非线性伏安特性的电阻器件MOV，主要用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护敏感器件。MOV也叫做VDR，VSR。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自激振荡式直流断路器，其特征在于，包括控制系统、保护支路、断路器本体和LC振荡电路；所述断路器本体用于控制高压直流输电系统的通断，所述断路器本体包括操作机构，操作机构用于驱动断路器本体的两触点分离或接触以实现分闸或合闸；所述LC振荡电路包括串联连接的电容和电感；所述保护支路与所述LC振荡电路并联，所述保护支路用于在所述LC振荡电路两端的电压大于或等于电压设定值时，进行电压钳位；所述控制系统与所述操作机构连接，所述控制系统用于控制所述断路器本体的两触点分离产生电弧，再控制所述两触点在经过所述断路器本体的电流小于或等于电流设定值时分离至绝缘距离。

【技术特征摘要】
1.一种自激振荡式直流断路器，其特征在于，包括控制系统、保护支路、断路器本体和LC振荡电路；所述断路器本体用于控制高压直流输电系统的通断，所述断路器本体包括操作机构，操作机构用于驱动断路器本体的两触点分离或接触以实现分闸或合闸；所述LC振荡电路包括串联连接的电容和电感；所述保护支路与所述LC振荡电路并联，所述保护支路用于在所述LC振荡电路两端的电压大于或等于电压设定值时，进行电压钳位；所述控制系统与所述操作机构连接，所述控制系统用于控制所述断路器本体的两触点分离产生电弧，再控制所述两触点在经过所述断路器本体的电流小于或等于电流设定值时分离至绝缘距离。2.根据权利要求1所述的自激振荡式直流断路器，其特征在于，所述自激振荡式直流断路器还包括信号采集系统，所述信号采集系统用于采集所述断路器本体的电压信息、电流信息以及所述操作机构的电流信息、电压信息、环境温度信息和所述触点位移信息。3.根据权利要求1所述的自激振荡式直流断路器，其特征在于，所述自激振荡式直流断路器还包括信号处理系统，所述信号处理系统包括串联连接的滤波电路、放大电路和A/D转换器。4.根据权利要求2所述的自激振荡式直流断路器，其特征在于，所述控制系统还用于根据所述断路器本体的电压信息、电流信息计算所述断路器本体两侧的电压的幅值、电流的幅值、电流上升率，当所述电压和/或电流的幅值和/或电流上升率大于电压门限值、电流门限值、上升率门限值时，所述控制系统通过所述操作机构控制所述断路器本体通断。5.根据权利要求1所述的自激振荡式直流断路器，其特征在于，所述控制系统还用于，根据所述操作机构的电流信息、电压信息、环境温度信息和预存的操作机构的电压、电流对应环境温度的延迟曲线，计算获得所述两触点分离至绝缘距离的响应时间T1；根据所述断路器本体的电流和电压值、电流上升率和触点位移信息，计算出经过所述断路器本体的电流小于或等于电流设定值的时间T2；根据所述响应时间T1和时间T2，通过调整所述操作机构的电压、电流的大小调整所述触点分离的速度，使所述两触点在经过所述断路器本体的电流小于或等于电流设定值时分离至绝缘距离。6.一种自激振荡式直流断路器的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金忠，高飞，冯英，徐征宇，王琳，郭佳豪，张书琦，徐丹，赵晓宇，崔彧菲，赵志刚，段嘉炜，孙建涛，易强，汪可，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11