电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路制造技术

本发明专利技术提供了一种电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路，优化电路包括：真空开关，放电支路，LC谐振支路；LC谐振支路与真空开关并联，所述的放电支路与LC谐振支路的电容并联，LC谐振支路的电容通过所述放电支路实现直流断路器小电流开断过程中的放电降压。本发明专利技术在保持大故障电流开断特性的前提下，不仅改善了小电流开断特性，同时避免了现有技术中借助串联饱和电抗器而增加的设备复杂性、高损耗性以及低可靠性，同时本发明专利技术还可进一步省略目前新型电流注入型直流断路器的缓冲支路结构，大大增加了设备可靠性。

Current Interruption Characteristic Optimizing Circuit of Current Injection Type DC Circuit Breaker

【技术实现步骤摘要】
电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路
本专利技术涉及电力技术，具体的讲是一种电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路。
技术介绍
在端对端的LCC-HVDC(linecommutatedconverterhighvoltagedirectcurrent，基于相控换流器的高压直流)中，直流断路器被广泛研究与应用，该类型直流断路器采用交流断路器额定通流支路并联LC谐振支路的结构，故障时通过在直流故障电流上反向叠加谐振电流的方法达到故障切除的目的，这种制造交流断路器“人工过零点”的方法，被称作无源谐振型直流断路器。随着VSC-HVDC(voltagesourcedconverterhighvoltagedirectcurrent，电压源型高压直流)技术的不断成熟，多端柔性直流电网成为发展趋势，虽然柔直电网前景广阔，但由于其低惯性、弱阻尼的特性，多端柔性直流电网会不可避免地存在系统稳定和故障穿越困难的问题，该问题对直流断路器的研制提出了新的迫切要求。无源谐振型直流断路器开断时间在几十毫秒以上，快速响应性差，该类型的直流断路器显然不能适用于VSC-HVDC多端电网的应用场景。同时考虑到未来柔直电网工程多采用的架空输电线路组网方式对线路快速恢复关键技术提出的更高要求，直流侧故障的快速清除能力日益成为制约VSC-HVDC多端电网发展的瓶颈。电流注入型直流断路器(简称Inj-LC)，基于故障时“人工过零点”的工作原理，以其低损耗、低造价和高可靠性日益受到业界关注，而Inj-LC又是该机械式直流断路器中最具潜力的直流断路器。在直流电流开断过程中，Inj-LC将振荡换流回路产生的高频振荡电流反向叠加在额定通流支路上的故障电流，从而使额定通流支路被构造出“人工过零点”，为额定通流支路的快速机械开关提供过零开断时机，最终实现故障电流的有弧开断。但是在小电流开断情况下，Inj-LC型直流断路器的开断时间尚不能满足柔性直流电网示范工程的要求，机械断口承受的较大暂态恢复电压使得Inj-LC型直流断路器存在开断失败的风险，迫切需要通过电路拓扑结构的优化改善电流注入型直流断路器的小电流开断问题。
技术实现思路
为改善目前电流注入型直流断路器小电流开断问题的优化电路拓扑结构，本专利技术实施例提供了一种电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路，包括：真空开关，放电支路，LC谐振支路；所述的LC谐振支路与真空开关并联，所述的放电支路与LC谐振支路的电容并联，LC谐振支路的电容通过所述放电支路实现直流断路器小电流开断过程中的放电降压。本专利技术实施例中，放电支路包括：可控硅和电阻，所述的可控硅与电阻串联。本专利技术实施例中，所述的优化电路还包括：耗能支路，所述的耗能支路与所述真空开关、LC谐振支路并联。本专利技术实施例中，所述的优化电路还包括：电力电子开关，所述的LC谐振支路通过电力电子开关与真空开关并联。本专利技术实施例中，所述的优化电路还包括：电阻R2、电容C1，电阻R2和电容C1串联成一支路，支路与放电支路并联。优化电路还包括：电阻R1，与电容C1并联。本专利技术在保持大故障电流开断特性的前提下，不仅改善了小电流开断特性，同时避免了现有技术中借助串联饱和电抗器而增加的设备复杂性、高损耗性以及低可靠性，同时本专利技术还可进一步省略目前新型电流注入型直流断路器的缓冲支路结构，大大增加了设备可靠性。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，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为本专利技术公开的电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路的示意图；图2为本专利技术实施例公开的优化电路的示意图；图3为本专利技术实施例中公开的在正常工作情况下优化电路的示意图；图4为本专利技术实施例中故障第一阶段真空开关带弧打开优化电路的示意图；图5为本专利技术实施例中谐振电流和谐振电容电压变化曲线；图6为本专利技术实施例中故障第二阶段真空开关带弧打开优化电路的示意图；图7为本专利技术实施例中故障第三阶段真空开关带弧打开优化电路的示意图；图8为本专利技术实施例中谐振电流和电容电压波形图；图9为本专利技术实施例中故障第四阶段真空开关带弧打开优化电路的示意图；图10为本专利技术实施例中优化后的Inj-LC型直流断路器的工作时序图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。下面参考本专利技术的若干代表性实施方式，详细阐释本专利技术的原理和精神。参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。目前，通过改进机械开关开断特性，新的操作机构、高压半导体功率器件的应用，各种直流断路器拓扑结构不断被提出。主要的直流断路器拓扑结构有LCS-MB，LCS-C，Inj-C，Inj-PG，Inj-LC，Osc-ES等几种拓扑结构。电流注入型直流断路器(简称Inj-LC)，基于故障时“人工过零点”的工作原理，以其低损耗、低造价和高可靠性日益受到业界关注，而Inj-LC又是该类型中最具潜力的直流断路器。在直流电流开断过程中，Inj-LC将振荡换流回路产生的高频振荡电流反向叠加在额定通流支路上的故障电流，从而使额定通流支路被构造出“人工过零点”，为额定通流支路的快速机械开关提供过零开断时机，最终实现故障电流的有弧开断。但是在小电流开断情况下，Inj-LC型直流断路器的开断时间尚不能满足柔性直流电网示范工程的要求，机械断口承受的较大暂态恢复电压使得Inj-LC型直流断路器存在小电流开断失败的风险，迫切需要通过电路拓扑结构的优化改善电流注入型直流断路器的小电流开断问题。本专利技术的目的是提出改善目前电流注入型直流断路器小电流开断问题的优化电路拓扑结构，本专利技术的方案在保持大故障电流开断特性的前提下，改善了小电流开断特性，本专利技术实施例提供了一种电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路，如图1所示，该电路包括：真空开关101，放电支路103，LC谐振支路102；LC谐振支路102与真空开关101并联，放电支路103与LC谐振支路102的电容并联，LC谐振支路的电容通过放电支路实现直流断路器小电流开断过程中的放电降压。本专利技术实施例中，放电支路103包括：可控硅1031和电阻1032，可控硅1031与电阻103本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路，其特征在于，所述的优化电路包括：真空开关，放电支路，LC谐振支路；其中，所述的LC谐振支路与真空开关并联，所述的放电支路与LC谐振支路的电容并联，LC谐振支路的电容通过所述放电支路实现直流断路器小电流开断过程中的放电降压。

【技术特征摘要】
1.一种电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路，其特征在于，所述的优化电路包括：真空开关，放电支路，LC谐振支路；其中，所述的LC谐振支路与真空开关并联，所述的放电支路与LC谐振支路的电容并联，LC谐振支路的电容通过所述放电支路实现直流断路器小电流开断过程中的放电降压。2.如权利要求1所述的电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路，其特征在于，所述放电支路包括：可控硅和电阻，所述的可控硅与电阻串联。3.如权利要求1所述的电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路，其特征在于，所述的优化电路还包括：耗能支路，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡应宏，张静岚，赵媛，蔡巍，彭珑，龙凯华，张超，马鑫晟，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，华北电力科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11