【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于直流电力系统故障保护，具体涉及一种具备重合闸功能的快速直流断路器，以及其控制方法。
技术介绍
1、晶闸管是目前耐压等级和通流能力最优的可控型半导体器件，加之价格低廉，成为混合式断路器理想的开关元件。
2、一方面，晶闸管为半控型器件，因此需要增加辅助的关断回路进行强迫关断，基于晶闸管的混合式断路器往往需要配备脉冲放电强迫关断回路；另一方面，为了匹配混合式断路器的分断速度，主开关支路的快速机械开关基于电磁斥力原理实现，同样也需要脉冲放电回路进行斥力驱动。
3、工程中，为了实现上述功能，混合式断路器中需要配备两套脉冲放电回路以及相对应的充/放电回路。这无疑会导致断路器体积及成本的增加，复杂的充放电控制回路，还容易导致设备的不可靠。
4、同时，电容器的充电时间较长，一般需要几分钟，也难以满足系统重合闸的需求。
技术实现思路
1、根据现有技术不足，本专利技术的目的之一是提供一种具备重合闸功能的快速直流断路器。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具备重合闸功能的快速直流断路器，包括通过节点y1和节点y2并联的主支路、分闸强关支路、电流转移支路和耗能支路，还包括快速机械开关s，所述的快速机械开关s为包含静触头、动静头、分闸线圈l0、支撑架和斥力盘的电磁斥力快速机械开关；所述的主支路由快速机械开关s的动、静触头构成，快速机械开关s基于电磁斥力原理实现的高速分闸；所述的分闸强关支路由用于上述快速机械开关s的高速分闸的分闸
3、本专利技术的目的之二是提供一种具备重合闸功能的快速直流断路器的控制方法，包括以下步骤：
4、1）额定运行工况下，快速机械开关s的动静触头闭合，由主支路承载系统电流；
5、2）短路工况下，分别导通分闸强关支路和电流电流转移支路，实现短路故障保护。
6、进一步，当故障电流从节点y1流向节点y2时，分断保护步骤为：
7、1）同时发送晶闸管t0和转移支路晶闸管t1导通指令，c0-l1-l0-t0回路导通，进入脉冲放电的正半周期，经过一段时间的固有延迟后，在电磁斥力作用下，斥力盘带动动触头向下运动，快速机械开关s的动静触头开始实际分闸产生电弧电压，在该电压作用下，故障电流从主支路的快速机械开关s中转移到电流转移支路的晶闸管t1中，转移完成后故障电流由电流转移支路承载，快速机械开关s在近似“零电压”工况下进行介质恢复；
8、2）预充电电容c0电压下降为零后，二极管d0导通，电流分为两个支路，一方面l0-d0回路导通，为快速机械开关s持续提供电磁斥力，推动斥力盘带动动触头运动，并最终完成分闸锁扣，另一方面c0-l1-d0-t0回路导通，换流电感l1中储存的能量反向充入电容c0；
9、3）预充电电容c0两端电压反向，并达到最大值，晶闸管t0自动关断，此过程快速机械开关s触头已经打开到足够的开距，并完成介质恢复，然后导通晶闸管t3和晶闸管t5，c0-t3-t1-t5-d0-l1回路导通，在反向脉冲作用下，晶闸管t1中电流迅速下降为零并关断，故障电流转移至t5-d0-l1-c0-t3支路，系统对预充电电容c0进行充电，预充电电容c0两端电压再次反向，并迅速上升至耗能支路mov开启电压；
10、4）mov开启，故障电流转移至耗能支路并下降为零，故障保护完成，同时预充电电容c0经过系统充电，已恢复至初始电压，具备再次分闸的能力。
11、进一步，当故障电流从节点y2流向节点y1时，分断保护步骤为：
12、1）同时发送晶闸管t0和电流转移支路晶闸管t2导通指令，c0-l1-l0-t0回路导通，进入脉冲放电的正半周期，经过一段时间的固有延迟后，快速机械开关s在电磁斥力作用下，斥力盘带动动触头向下运动，动、静触头开始实际分闸产生电弧电压，在该电压作用下，故障电流从主支路的快速机械开关s中转移到电流转移支路的晶闸管t2中，转移完成后故障电流由电流转移支路承载，快速机械开关s在近似“零电压”工况下进行介质恢复；
13、2）预充电电容c0电压下降为零后，二极管d0导通，电流分为两个支路，一方面，l0-d0回路导通，持续提供电磁斥力，推动斥力盘带动动触头运动，快速机械开关s最终完成分闸锁扣，另一方面c0-l1-d0-t0回路导通，换流电感l1中储存能量反向充入电容c0；
14、3）预充电电容c0两端电压反向，并达到最大值，晶闸管t0自动关断，此过程，快速机械开关s触头已经打开到足够的开距，并完成介质恢复，然后导通晶闸管t4和晶闸管t6，c0-t6-t2-t4-l1回路导通，在反向脉冲作用下，晶闸管t2中电流迅速下降为零并关断，故障电流转移至t4-l1-c0-t6支路，系统对预充电电容c0进行充电，预充电电容两端电压再次反向，并迅速上升至耗能支路mov开启电压；
15、4）mov开启，故障电流转移至耗能支路并下降为零，故障保护完成，同时预充电电容c0经过系统充电，已恢复至初始电压，具备再次分闸的能力。
16、与现有技术相比，专利技术具备以下有益的技术效果：
17、本专利技术在拓扑结构上进行创新性设计，仅采用一套脉冲放电系统，在不增加晶闸管的情况下通过有效的控制方式就同时实现了快速机械开关分闸、转移支路晶闸管的强迫关断，很大程度减小了断路器的体积和成本。同时在短路分断过程中利用系统能量对电容器进行充电，一方面实现了压敏电阻mov的开启。另一方面也使预充电电容的电压恢复至初始值，具备了重合闸能力。
18、本专利技术利用一套脉冲放电回路的正、负半周期的脉冲放电特性，同时实现了快速机械开关分闸和转移支路晶闸管的强迫关断。并且利用故障保护过程中系统的能量恢复了预充电电容的初始电压，使断路器具备了重合闸的能力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具备重合闸功能的快速直流断路器，其特征在于：包括通过节点Y1和节点Y2并联的主支路、分闸强关支路、电流转移支路和耗能支路；还包括快速机械开关S，所述的快速机械开关S为包含静触头、动静头、分闸线圈L0、支撑架和斥力盘的电磁斥力快速机械开关；
2.一种如权利要求1所述的具备重合闸功能的快速直流断路器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种具备重合闸功能的快速直流断路器的控制方法，其特征在于，当故障电流从节点Y1流向节点Y2时，分断保护步骤为：
4.根据权利要求3所述的一种具备重合闸功能的快速直流断路器的控制方法，其特征在于，当故障电流从节点Y2流向节点Y1时，分断保护步骤为：
【技术特征摘要】
1.一种具备重合闸功能的快速直流断路器，其特征在于：包括通过节点y1和节点y2并联的主支路、分闸强关支路、电流转移支路和耗能支路；还包括快速机械开关s，所述的快速机械开关s为包含静触头、动静头、分闸线圈l0、支撑架和斥力盘的电磁斥力快速机械开关；
2.一种如权利要求1所述的具备重合闸功能的快速直流断路器的控制方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：沙新乐，罗欣宇，邹顺，李杰，杨晨光，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶集团有限公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：
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