一种有源振荡型直流断路器及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种有源振荡型直流断路器及其应用方法，直流断路器包括：通流支路、振荡支路及耗能支路，通流支路与振荡支路并联连接，耗能支路与通流支路并联连接，或耗能支路与振荡支路内部元件连接，当直流系统未故障时，振荡支路闭锁，通流支路导通直流负荷电流。当接收到分断命令时，控制振荡支路及通流支路内部元件的运行状态，使得振荡支路产生幅值快速增大的振荡电流，直至振荡电流与短路电流幅值相等、方向相反，从而使得通流支路可靠关断，从而克服了小电流开断重燃风险大、与系统振荡显著及设备成本相对高昂等问题，有利于实现直流断路器在直流输配电系统的大规模推广应用。流断路器在直流输配电系统的大规模推广应用。流断路器在直流输配电系统的大规模推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种有源振荡型直流断路器及其应用方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种有源振荡型直流断路器及其应用方法。

技术介绍

[0002]直流输配电系统故障发展快、电流增长快，可靠的故障隔离是保证其安全稳定运行的关键。高技术经济性的直流断路器是支撑直流输配电系统发展应用的核心装备。目前，应用较广泛的中高压直流断路器主要有两种，一种为机械式直流断路器，通过单次注入反向电流实现机械开关熄弧关断，损耗低，但存在重合闸时间长、小电流开断机械开关重燃风险，且与开断过程易于与直流系统形成振荡，对系统及其他设备正常安全运行带来隐患。另一种为混合式直流断路器，通过电力电子器件实现电流可控关断，具备无弧、快速重合闸等特点，系统适用性好，但开断电流技术性能与设备经济性能均受限于全控型电力电子器件，不利于其在高压直流输电系统的大规模推广应用。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的直流断路器存在小电流开断重燃风险大、与系统振荡显著以及设备成本相对高昂等问题，不利于其在高压直流输电系统的大规模推广应用的缺陷，从而提供一种直流断路器及其应用方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种有源振荡型直流断路器，包括：通流支路、振荡支路及耗能支路，其中，通流支路与振荡支路并联连接；耗能支路与通流支路并联连接，或与振荡支路内部元件连接。
[0006]在一实施例中，通流支路包括：至少一个高速机械开关。
[0007]在一实施例中，振荡支路包括：LC振荡电路及受控电源单元，其中，LC振荡电路包括：振荡电容、振荡电感；振荡电容、振荡电感及受控电源单元串联连接之后与通流支路并联连接。
[0008]在一实施例中，受控电源单元为半桥模块结构。
[0009]在一实施例中，受控电源单元包括：第一电力电子器件、第二电力电子器件及直流电容，其中，第一电力电子器件，其第一端与直流电容的第一端连接，其第二端与第二电力电子器件的第一端；第二电力电子器件，其第二端与直流电容的第二端。
[0010]在一实施例中，耗能支路与振荡支路的连接方式包括：耗能支路与振荡电容并联连接，或与振荡电容与受控电源单元构成的电路的两端并联连接。
[0011]在一实施例中，耗能支路由非线性电阻构成，用于抑制过电压和耗散系统能量。
[0012]第二方面，本专利技术实施例提供一种有源振荡型直流断路器的应用方法，基于第一方面的有源振荡型直流断路器，应用方法包括：当直流断路器收到分断命令，控制振荡支路及通流支路内部元件的运行状态，振荡支路产生与短路电流幅值相等、方向相反的振荡电
流。
[0013]在一实施例中，有源振荡型直流断路器的应用方法还包括：当直流系统未出现故障时，通流支路保持导通状态，振荡支路保持闭锁状态。
[0014]在一实施例中，控制振荡支路及通流支路内部元件的运行状态，振荡支路产生与短路电流幅值相等、方向相反的振荡电流的过程，包括：收到系统分断命令后，控制通流支路的高速机械开关分闸；当高速机械开关达到足够耐受暂态开断电压的设计开距时，交替控制第一电力电子器件与第二电力电子导通与关断，直到振荡支路上产生与短路电流幅值相等、方向相反的振荡电流。
[0015]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0016]1.本专利技术提供的有源振荡型直流断路器及其应用方法，通流支路与振荡支路并联连接，耗能支路与通流支路并联连接，或耗能支路与振荡支路内部元件连接，当直流系统未故障时，通流支路导通直流负荷电流。当直流断路器收到分断命令时，控制振荡支路及通流支路内部元件的运行状态，使得振荡支路升压产生幅值快速增大的振荡电流，直至振荡电流与短路电流幅值相等、方向相反，从而使得通流支路可靠关断，从而克服了小电流开断重燃风险大、与系统振荡显著及设备成本相对高昂等问题，有利于在高压直流输电系统的大规模推广应用的问题。
[0017]2.本专利技术提供的有源振荡型直流断路器，通流支路仅包含有机械开关，通流损耗低，且不需要水冷，采用受控有源振荡升压原理，提升注入电流幅值，实现机械开关熄弧开断。受控电源单元所需电容为直流电容，预充电电压仅数kV，则半桥模块数量极少，显著降低了使用电力电子器件数量；所需振荡电容为脉冲电容，耐受电压高、容值为μF级，提高振荡频率有利于缩短振荡时间，从而减小断路器整体开断时间，同时还可显著降低电容成本与体积。
附图说明
[0018]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。
[0019]图1(a)～图1(c)均为本专利技术实施例提供的有源振荡型直流断路器的一个具体示例的示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的有源振荡型直流断路器扩展方法；
[0021]图3为本专利技术实施例提供的振荡电流的具体流向图；
[0022]图4为本专利技术实施例提供的振荡电流的具体流向图；
[0023]图5为本专利技术实施例提供的振荡电流的具体流向图。
具体实施方式
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0027]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0028]实施例1
[0029]本专利技术实施例提供一种有源振荡型直流断路器，应用于直流断路器可靠关断的场合，如图1(a)～图1(c)所示，包括：通流支路1、振荡支路2及耗能支路3。
[0030]如图1(a)～图1(b)所示，本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源振荡型直流断路器，其特征在于，包括：通流支路、振荡支路及耗能支路，其中，所述通流支路与所述振荡支路并联连接；所述耗能支路与所述通流支路并联连接，或与所述振荡支路内部元件连接。2.根据权利要求1所述的有源振荡型直流断路器，其特征在于，所述通流支路包括：至少一个高速机械开关。3.根据权利要求1所述的有源振荡型直流断路器，其特征在于，所述振荡支路包括：LC振荡电路及受控电源单元，其中，所述LC振荡电路包括：振荡电容、振荡电感；所述振荡电容、振荡电感及受控电源单元串联连接之后与所述通流支路并联连接。4.根据权利要求3所述的有源振荡型直流断路器，其特征在于，所述受控电源单元为半桥模块结构。5.根据权利要求4所述的有源振荡型直流断路器，其特征在于，所述受控电源单元包括：第一电力电子器件、第二电力电子器件及直流电容，其中，第一电力电子器件，其第一端与所述直流电容的第一端连接，其第二端与所述第二电力电子器件的第一端；第二电力电子器件，其第二端与所述直流电容的第二端。6.根据权利要求3所述的有源振荡型直流断路器，其特征在于，所述耗能支路与所述振荡支路的连接方式包括：所述耗能支路与所述振荡电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周万迪，魏晓光，张升，刘远，贺之渊，李弸智，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：