具有快速重合闸功能的断路器及其控制方法技术

公开了一种具有快速重合闸功能的断路器及其控制方法，断路器中，主通流支路包括有串联的快速机械开关S和全控型电力电子器件A1，电容C1与电阻R1串联，二极管D的阴极与电容C2串联，全控型电力电子器件A2的阳极对应第一端点，阴极对应第二端点；电容C1与电阻R1之间具有第三端点；二极管D的阴极对应第四端点，阳极对应第五端点，主通流支路连接于第一端点与第二端点之间，且机械开关S与第一端点相连，全控型电力电子器件A1与第二端点相连，电容C1连接于第一端点与第三端点之间；电阻R1连接于第二端点与第三端点之间；电阻R2连接于第一端点与第五端点之间；电阻R3连接于第三端点与第五端点之间。点之间。点之间。

【技术实现步骤摘要】
具有快速重合闸功能的断路器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及断路器领域，特别是一种具有快速重合闸功能的断路器及其控制方法。

技术介绍

[0002]由于直流输电具有良好的经济性和可靠性，使得其成为当下电力系统领域研究和发展的热门方向，而直流开断技术则在直流电力系统中具有举足轻重的地位。目前诸如混合式断路器虽然开断能力快，故障切除能力强，但在满足额外重合闸需求上，常需要添加如双套预充电电容设备等额外辅助模块，增加了断路器成本，降低了其工作效率。
[0003]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的不足或缺陷，提供了一种具有快速重合闸功能的断路器及其控制方法，其利用分压电压对机构电容进行辅助充电，集成现有RC缓冲吸收电路一体化设计，便于实现，避免冗余的重合闸装置，有效降低制造成本，提升设备容量。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现。
[0006]一种具有快速重合闸功能的断路器包括有并联连接的主通流支路和电流转移支路，所述主通流支路包括有串联的快速机械开关S和全控型电力电子器件A1，所述电流转移支路由全控型电力电子器件A2、电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D和电容C2串并联组成，其中，所述电容C1与电阻R1串联，所述二极管D的阴极与电容C2串联，所述全控型电力电子器件A2的阳极对应第一端点，阴极对应第二端点；所述电容C1与所述电阻R1之间具有第三端点；所述二极管D的阴极对应第四端点，阳极对应第五端点，所述主通流支路连接于第一端点与第二端点之间，且所述机械开关S与第一端点相连，所述全控型电力电子器件A1与第二端点相连，所述电容C1连接于第一端点与第三端点之间；所述电阻R1连接于第二端点与第三端点之间；所述电阻R2连接于第一端点与第五端点之间；所述电阻R3连接于第三端点与第五端点之间；所述电容C2连接于第三端点与第四端点之间。
[0007]所述的具有快速重合闸功能的断路器中，所述全控型电力电子器件A1和全控型电力电子器件A2分别包括MOSFET、IGCT、IGBT、IEGT和GTO中的任意一个或者任意多个的组合。
[0008]所述的具有快速重合闸功能的断路器中，所述全控型电力电子器件A1包括MOSFET、IGCT、IGBT、IEGT和GTO中的任意一个或者任意多个的组合。
[0009]所述的具有快速重合闸功能的断路器中，所述快速机械开关S是基于电磁斥力的真空高速机械开关、基于高速电机驱动的真空机械开关或基于爆炸驱动的真空高速机械开关。
[0010]所述的具有快速重合闸功能的断路器中，所述电容C1和电容C2包括薄膜电容、有机介质电容、无机介质电容、电解电容、电热电容和空气介质电容中的任意一个或者多个的
组合；二极管D为不可控的单向导通功率半导体器件或其组合。
[0011]所述的具有快速重合闸功能的断路器中，二极管D包括电力二极管、肖特基二极管中的任意一个或者任意多个的组合，电阻R1、电阻R2和电阻R3分别包括绕线电阻、碳膜电阻、金属膜电阻和金属氧化膜电阻中的任意一个或者任意多个的组合。
[0012]根据所述的具有快速重合闸功能的断路器的控制方法包括如下步骤，
[0013]步骤1：当电流上升时，全控型电力电子器件A1关断信号，同时给所述全控型电力电子器件A2开通信号，电流向所述全控型电力电子器件A2支路进行转移；
[0014]步骤2：间隔Δt1时间后，当电流完全转移至所述全控型电力电子器件A2，将所述机械开关S打开，至此主通流支路断开；
[0015]步骤3：间隔Δt2时间后，待所述机械开关S之间绝缘介质完全恢复，给所述全控型电力电子器件A2关断信号；
[0016]步骤4：所述全控型电力电子器件A2关断后，由于第一端点与第二端点之间存在电压，所述电容C1被充电，由于所述电阻R2、R3与所述电阻R1的分压作用且所述电阻R2、R3阻值大于所述电阻R1的阻值，所述电容C1被充电第一预定值，由于所述电阻R2与所述电阻R3的分压作用，所述电阻R3两端的所述第三端点与所述第五端点之间的电压稳定于第二预定值，从而所述电容C2两端的电压最终被充电至第二预定值；
[0017]步骤5：间隔Δt3时间后，利用带电的所述电容C2充电让所述机械开关S在电动力的作用下再次闭合，完成重合闸动作。
[0018]所述的控制方法中，所述第一预定值大于第二预定值。
[0019]所述的控制方法中，所述第一预定值为20KV，第二预定值为1KV。
[0020]有益效果
[0021]本专利技术包括全控型电力电子器件和新型缓冲吸收电路，当直流断路器需要开断电流时，通过控制新型缓冲吸收电路中的半控型电力电子器件进行辅助关断，可以显著提高开断能力，避免使用更高功率电力电子器件，降低制造成本。
[0022]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使得本专利技术的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本专利技术的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
[0023]通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本专利技术各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。显而易见地，下面描述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。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
[0024]在附图中：
[0025]图1是根据本专利技术一个实施例的具有快速重合闸功能的断路器的拓扑示意图；
[0026]图2根据本专利技术一个实施例的具有快速重合闸功能的断路器的工作结构示意图；
[0027]图3根据本专利技术一个实施例的具有快速重合闸功能的断路器的电流标志示意图；
[0028]图4(a)至图4(c)是根据本专利技术一个实施例的具有快速重合闸功能的断路器的分断电流时断路器各支路电流流向图；
[0029]图5是根据本专利技术一个实施例的具有快速重合闸功能的断路器的分断电流时全控型电力电子器件支路中电流变化曲线图；
[0030]图6是根据本专利技术一个实施例的具有快速重合闸功能的断路器的拓扑示意图；
[0031]图7是根据本专利技术一个实施例的具有快速重合闸功能的断路器的拓扑示意图；
[0032]图8是根据本专利技术一个实施例的具有快速重合闸功能的断路器的拓扑示意图。
[0033]以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步的解释。
具体实施方式
[0034]下面将参照附图图1至图8更详细地描述本专利技术的具体实施例。虽然附图中显示了本专利技术的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有快速重合闸功能的断路器，其特征在于：其包括有并联连接的主通流支路和电流转移支路，所述主通流支路包括有串联的快速机械开关S和全控型电力电子器件A1，所述电流转移支路由全控型电力电子器件A2、电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D和电容C2串并联组成，其中，所述电容C1与电阻R1串联，所述二极管D的阴极与电容C2串联，所述全控型电力电子器件A2的阳极对应第一端点，阴极对应第二端点；所述电容C1与所述电阻R1之间具有第三端点；所述二极管D的阴极对应第四端点，阳极对应第五端点，所述主通流支路连接于第一端点与第二端点之间，且所述机械开关S与第一端点相连，所述全控型电力电子器件A1与第二端点相连，所述电容C1连接于第一端点与第三端点之间；所述电阻R1连接于第二端点与第三端点之间；所述电阻R2连接于第一端点与第五端点之间；所述电阻R3连接于第三端点与第五端点之间；所述电容C2连接于第三端点与第四端点之间。2.根据权利要求1所述的具有快速重合闸功能的断路器，其特征在于：优选的，所述全控型电力电子器件A1和全控型电力电子器件A2分别包括MOSFET、IGCT、IGBT、IEGT和GTO中的任意一个或者任意多个的组合。3.根据权利要求2所述的具有快速重合闸功能的断路器，其特征在于：所述全控型电力电子器件A1包括MOSFET、IGCT、IGBT、IEGT和GTO中的任意一个或者任意多个的组合。4.根据权利要求1所述的具有快速重合闸功能的断路器，其特征在于：所述快速机械开关S是基于电磁斥力的真空高速机械开关、基于高速电机驱动的真空机械开关或基于爆炸驱动的真空高速机械开关。5.根据权利要求1所述的具有快速重合闸功能的断路器，其特征在于：所述电容C1和电容C2包括薄膜电容、有机介质电容、无机介质电容、电解电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴益飞，郭佳豪，吴翊，杨飞，肖宇，史明明，肖小龙，苏伟，司鑫尧，吴凡，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：