一种多功能多端口混合式直流断路器及控制方法技术

本发明专利技术提供的一种多功能多端口混合式直流断路器及控制方法，该断路器包括：潮流控制模块、多个通流模块、限流模块、耗能模块、开断模块及多个选择模块，其中，潮流控制模块的一端与直流母线接线端口连接，另一端与各通流模块的一端连接，各通流模块的另一端与每条直流线路接线端口连接，直流母线接线端口与直流线路接线端口一一对应设置；各选择模块的一端与其对应的直流线路连接，另一端与限流模块的一端连接；限流模块的另一端分别与耗能模块的一端及开断模块的一端连接；耗能模块的另一端及开断模块的另一端与直流母线连接。通过实施本发明专利技术，使得直流断路器设备投资大幅减少，且具备潮流控制能力，有利于推动多端及直流电网的发挥。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能多端口混合式直流断路器及控制方法
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种多功能多端口混合式直流断路器及控制方法。
技术介绍
高压直流断路器是多端及直流电网构建的核心设备之一，其技术经济性直接影响了直流电网应用的灵活性与广泛性。随着风光等可再生能源大规模开发，直流电网传输容量及应用规模将不断增加，网架结构将日趋复杂，规模化应用对高压直流断路器技术经济性将提出更高的要求。目前高压直流断路器主要有混合式与机械式两种技术路线。机械式方案存在小电流开断时间长、快速重合闸困难等瓶颈问题，限制了该方案开断性能的提升，且其成本随着重合闸次数的增加显著提升。因此，相较于机械式直流断路器，混合式方案在工程上应用更为广泛，然而目前的混合式直流断路器通常采用大量的全控型电力电子器件，随着开断电流需求的提升，将会造成器件进一步增大，导致成本大幅增加。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中混合式直流断路器成本高的缺陷，从而提供一种多功能多端口混合式直流断路器及控制方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供一种多功能多端口混合式直流断路器，包括：潮流控制模块、多个通流模块、限流模块、耗能模块、开断模块及多个选择模块，其中，所述潮流控制模块的一端与直流母线接线端口连接，另一端与各所述通流模块的一端连接，各所述通流模块的另一端与每条直流线路接线端口连接，所述直流母线接线端口与所述直流线路接线端口一一对应设置；各所述选择模块的一端与其对应的直流线路连接，另一端与所述限流模块的一端连接；所述限流模块的另一端分别与所述耗能模块的一端及开断模块的一端连接；所述耗能模块的另一端及开断模块的另一端与所述直流母线连接。可选地，所述潮流控制模块包括：与各直流线路一一对应设置的电力电子开关单元，以及设置于每两条相邻直流线路之间的电容，其中，每个电容的两端分别与两条相邻直流线路连接；所述电力电子开关单元包括电力电子开关器件及预充电电容。可选地，所述通流模块包括至少一个机械开关。可选地，所述选择模块包括：机械开关和至少一个双向电力电子开关单元，其中，所述机械开关与各所述双向电力电子开关单元串联连接。可选地，所述选择模块包括：多个串联的双向电力电子开关单元和与多个串联的双向电力电子开关单元并联连接的非线性电阻。可选地，所述限流模块为阻性限流模块、容性限流模块或感性限流模块。可选地，所述耗能模块为避雷器。可选地，所述开断模块包括至少一个双向电力电子开关单元。第二方面，本专利技术实施例提供一种多功能多端口混合式直流断路器控制方法，应用于本专利技术实施例第一方面所述的多功能多端口混合式直流断路器控制方法，所述控制方法包括：在接受到线路潮流指令时，闭锁潮流控制模块中的各电力电子开关单元以调节线路潮流。可选地，所述控制方法还包括：在接受到当前直流线路故障分断指令时，闭锁当前直流线路中的潮流控制模块电力电子开关单元同时导通开断模块及与当前直流线路连接的选择模块，以使所述当前直流线路的故障电流流入换流支路中；电流转移完成后，分断直流线路中的通流模块及与其他线路相连的选择模块；当故障电流在限流模块作用下下降至开断单元开断能力范围内，闭锁开断单元，将电流转移至耗能模块进行清除。本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术提供的多功能多端口混合式直流断路器，包括：潮流控制模块、多个通流模块、限流模块、耗能模块、开断模块及多个选择模块，其中，潮流控制模块的一端与直流母线接线端口连接，另一端与各通流模块的一端连接，各通流模块的另一端与每条直流线路接线端口连接，直流母线接线端口与直流线路接线端口一一对应设置；各选择模块的一端与其对应的直流线路连接，另一端与限流模块的一端连接；限流模块的另一端分别与耗能模块的一端及开断模块的一端连接；耗能模块的另一端及开断模块的另一端与直流母线连接。上述多功能多端口混合式直流断路器可应用在多端口结构中，具备多条直流线路潮流控制、短路电流限制与开断能力，减少了直流断路器整体体积和成本，使之具备良好的技术与经济性能，可满足高压直流断路器规模化应用需求。进一步地，通过共用换流支路，大幅降低了直流断路器的设备投资，有利于多端及直流电网的建设。本专利技术提供的多功能多端口混合式直流断路器控制方法，通过在多端口直流系统中配置多功能多端口混合式直流断路器控制方法，利用电流注入式直流断路器即可实现同时多条直流线路潮流控制、短路电流限制与开断，减少了直流断路器整体体积和成本，可满足高压直流断路器规模化应用需求，同时大幅降低了直流断路器的设备投资，有利于多端及直流电网的建设。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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为本专利技术实施例中多功能多端口混合式直流断路器一个具体示例的结构图；图2为本专利技术实施例中潮流控制模块的一个具体示例的拓扑结构图；图3为本专利技术实施例中电力电子开关单元的一个具体示例的拓扑结构图；图4为本专利技术实施例中电力电子开关单元的另一个具体示例的拓扑结构图；图5为本专利技术实施例中电力电子开关单元的另一个具体示例的拓扑结构图；图6为本专利技术实施例中选择模块的一个具体示例的拓扑结构图；图7为本专利技术实施例中选择模块的另一个具体示例的拓扑结构图；图8为本专利技术实施例中选择模块的另一个具体示例的拓扑结构图；图9为本专利技术实施例中阻性限流模块的一个具体示例的拓扑结构图；图10为本专利技术实施例中容性限流模块的一个具体示例的拓扑结构图；图11为本专利技术实施例中感性限流模块的一个具体示例的拓扑结构图；图12为本专利技术实施例中多功能多端口混合式直流断路器的另一个具体示例的结构图；图13为本专利技术实施例中多功能多端口混合式直流断路器控制方法的一个具体示例的流程图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能多端口混合式直流断路器，其特征在于，包括：潮流控制模块、多个通流模块、限流模块、耗能模块、开断模块及多个选择模块，其中，/n所述潮流控制模块的一端与直流母线接线端口连接，另一端与各所述通流模块的一端连接，各所述通流模块的另一端与每条直流线路接线端口连接，所述直流母线接线端口与所述直流线路接线端口一一对应设置；/n各所述选择模块的一端与其对应的直流线路连接，另一端与所述限流模块的一端连接；所述限流模块的另一端分别与所述耗能模块的一端及开断模块的一端连接；所述耗能模块的另一端及开断模块的另一端与所述直流母线连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种多功能多端口混合式直流断路器，其特征在于，包括：潮流控制模块、多个通流模块、限流模块、耗能模块、开断模块及多个选择模块，其中，
所述潮流控制模块的一端与直流母线接线端口连接，另一端与各所述通流模块的一端连接，各所述通流模块的另一端与每条直流线路接线端口连接，所述直流母线接线端口与所述直流线路接线端口一一对应设置；
各所述选择模块的一端与其对应的直流线路连接，另一端与所述限流模块的一端连接；所述限流模块的另一端分别与所述耗能模块的一端及开断模块的一端连接；所述耗能模块的另一端及开断模块的另一端与所述直流母线连接。


2.根据权利要求1所述的多功能多端口混合式直流断路器，其特征在于，所述潮流控制模块包括：与各直流线路一一对应设置的电力电子开关单元，以及设置于每两条相邻直流线路之间的电容，其中，
每个电容的两端分别与两条相邻直流线路连接；
所述电力电子开关单元包括电力电子开关器件及预充电电容。


3.根据权利要求1所述的多功能多端口混合式直流断路器，其特征在于，所述通流模块包括至少一个机械开关。


4.根据权利要求1所述的多功能多端口混合式直流断路器，其特征在于，所述选择模块包括：机械开关和至少一个双向电力电子开关单元，其中，所述机械开关与各所述双向电力电子开关单元串联连接。


5.根据权利要求1所述的多功能多端口混合式直流断路器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓光，周万迪，李弸智，刘远，张升，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11