【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及断路器领域，尤其涉及一种基于模块化串联均压的直流断路器及控制方法。
技术介绍
1、直流断路器实现直流系统故障隔离，应能够在出现故障的直流线路中产生电流过零点，使得断路器的断口间能够熄弧，以此分断线路中的电流，并在直流电流分断过程中，吸收直流系统感性元件储存以及交流系统注入的能量，同时抑制暂态分断过电压，降低系统设备的绝缘耐受水平。
2、随着新能源的分布式直流供电系统需求大幅增加，尤其是在新能源并网的柔性多端直流系统中，由于多数负载具有发电/用电双重属性，这一特性造成柔性多端直流电网中的能量潮流方向具有不确定性。而且新能源并网的柔性多端直流系统中往往包含大量功率电力电子器件，一旦发生故障，需要在非常短的时间内切断故障电流来以防电力电子器件损毁。但是传统的直流断路器在吸收残余的系统能量，短路电流逐渐下降的过程中用时较长，无法高效地完成开断，并不能应用于柔性多端直流系统中。
3、因此，亟需一种断路器，从而解决直流断路器开断效率低的问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种基于模块化串联均压的直流断路器及控制方法，以提高直流断路器的开断效率。
2、为了解决上述问题，本专利技术一实施例提供一种基于模块化串联均压的直流断路器，包括：若干个断路器子模块、第一避雷器和在线监测系统；所述断路器子模块包括：主支路、换流支路、能量吸收支路、控制模块、第一出线端和第二出线端；其中，每一所述断路器子模块依次串联，串联后形成的回路与第一避雷器并联；p>
3、所述主支路的第一端分别与所述第一出线端和所述换流支路的第一端连接，所述主支路的第二端分别与所述第二出线端和所述换流支路的第二端连接；所述能量吸收支路的第一端与所述换流支路的第三端连接，所述能量吸收支路的第二端与所述主支路的第二端连接；
4、所述控制模块分别与所述主支路中的机械开关、所述换流支路中的换流开关单元和所述在线监测系统连接；其中，所述换流开关单元包括：若干电力电子功率器件模块和单个预充电储能电容；所述控制模块用于接收所述在线监测系统传输的数据，并控制所述机械开关和换流开关单元的开启和关闭；所述在线监测系统用于采集各个断路器子模块的数据。
5、作为上述方案的改进，所述主支路，包括：一个或若干个机械开关；其中，若机械开关为若干个，则每一所述机械开关互相串联。
6、作为上述方案的改进，所述换流支路，包括：换流开关单元、振荡电感和振荡电容；
7、所述换流开关单元的第一端与所述振荡电容的第一端连接，所述换流开关单元的第二端与所述主支路的第二端连接；
8、所述振荡电感的第一端与所述主支路的第一端连接，所述振荡电感的第二端分别与所述振荡电容的第二端和所述能量吸收支路的第一端连接；
9、所述换流支路的第一端为所述振荡电感的第一端，所述换流支路的第二端为所述换流开关单元的第二端，所述换流支路的第一端为所述振荡电感的第二端。
10、作为上述方案的改进，所述换流开关单元包括：第一电力电子功率器件模块、第二电力电子功率器件模块、第三电力电子功率器件模块、第四电力电子功率器件模块和预充电储能电容；
11、所述第一电力电子功率器件模块的正极分别与所述第二电力电子功率器件模块的正极和预充电储能电容的第一端连接；所述第一电力电子功率器件模块的负极分别与所述第三电力电子功率器件模块的正极和所述振荡电容的第一端连接；所述第二电力电子功率器件模块的负极分别与所述第四电力电子功率器件模块的正极和所述主支路的第二端连接；所述第三电力电子功率器件模块的负极分别与所述第四电力电子功率器件模块的负极和所述预充电储能电容的第二端连接；
12、所述换流开关单元的第一端为所述第一电力电子功率器件模块的负极，所述换流开关单元的第二端为所述第二电力电子功率器件模块的负极。
13、作为上述方案的改进，所述能量吸收支路包括：一个或若干个第二避雷器；其中，若第二避雷器为若干个，则每一所述第二避雷器互相串联。
14、作为上述方案的改进，所述在线监测系统包括：第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器、第四电流传感器、第五电流传感器、第一电压传感器、第二电压传感器、第三电压传感器、第四电压传感器、位置传感器、第一温度传感器和第二温度传感器；
15、所述控制模块分别与所述第一电流传感器、所述第二电流传感器、所述第三电流传感器、所述第四电流传感器、所述第五电流传感器、所述第一电压传感器、所述第二电压传感器、所述第三电压传感器、所述第四电压传感器、所述位置传感器、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器。
16、作为上述方案的改进，还包括：
17、所述第一电流传感器，用于测量每一所述断路器子模块中的第一出线端对应引出线的电流；
18、所述第二电流传感器，用于测量每一所述断路器子模块中的主支路的电流；
19、所述第三电流传感器，用于测量每一所述断路器子模块中的换流支路的电流；
20、所述第四电流传感器，用于测量每一所述断路器子模块中的能量吸收支路的电流；
21、所述第五电流传感器，用于测量每一所述断路器子模块外部连接的能量吸收支路的电流；
22、所述第一电压传感器，用于测量每一所述断路器子模块中的机械开关两端的电压；
23、所述第二电压传感器，用于测量每一所述断路器子模块中的第二避雷器两端的电压；
24、所述第三电压传感器，用于测量预充电储能电容两端的电压；
25、所述第四电压传感器，用于测量每一所述断路器子模块外部连接的第一避雷器两端的电压；
26、所述位置传感器，用于检测机械开关的触头状态；
27、所述第一温度传感器，用于测量每一所述断路器子模块中的第二避雷器的温度；
28、所述第二温度传感器，用于测量每一所述断路器子模块外部连接的第一避雷器的温度。
29、作为上述方案的改进，所述在线监测系统还包括：声音测量装置、x射线测量装置和磁场测量装置。
30、相应的，本专利技术一实施例还提供了一种基于模块化串联均压的直流断路器的控制方法，应用于如本专利技术所述的直流断路器中每一断路器子模块的控制模块，所述控制方法包括：
31、获取分闸指令；其中，在获取分闸指令之前，电流从第一出线端流入，经过机械开关，并从第二出线端流出；
32、根据所述分闸指令，控制机械开关触头分离；
33、接收由在线监测系统传输的机械开关两端的开关电压；
34、在所述开关电压大于第一预设电压时，导通换流开关模块，接收由所述在线监测系统传输的换流支路的振荡电流，根据振荡电流重复执行换流操作，直至机械开关的故障电弧电流值达到电流过零点时，停止执行换流操作，并通过控制振荡电容和避雷器进行所述断路器子模块内部的能量吸收。
35、作为上述方案的改进，所述换流操作包括：...
【技术保护点】
1.一种基于模块化串联均压的直流断路器，其特征在于，包括：若干个断路器子模块、第一避雷器和在线监测系统；所述断路器子模块包括：主支路、换流支路、能量吸收支路、控制模块、第一出线端和第二出线端；其中，每一所述断路器子模块依次串联，串联后形成的回路与第一避雷器并联；
2.根据权利要求1所述的基于模块化串联均压的直流断路器，其特征在于，所述主支路，包括：一个或若干个机械开关；其中，若机械开关为若干个，则每一所述机械开关互相串联。
3.根据权利要求1所述的基于模块化串联均压的直流断路器，其特征在于，所述换流支路，包括：换流开关单元、振荡电感和振荡电容；
4.根据权利要求3所述的基于模块化串联均压的直流断路器，其特征在于，所述换流开关单元包括：第一电力电子功率器件模块、第二电力电子功率器件模块、第三电力电子功率器件模块、第四电力电子功率器件模块和预充电储能电容；
5.根据权利要求1所述的基于模块化串联均压的直流断路器，其特征在于，所述能量吸收支路包括：一个或若干个第二避雷器；其中，若第二避雷器为若干个，则每一所述第二避雷器互相串联。
<...【技术特征摘要】
1.一种基于模块化串联均压的直流断路器，其特征在于，包括：若干个断路器子模块、第一避雷器和在线监测系统；所述断路器子模块包括：主支路、换流支路、能量吸收支路、控制模块、第一出线端和第二出线端；其中，每一所述断路器子模块依次串联，串联后形成的回路与第一避雷器并联；
2.根据权利要求1所述的基于模块化串联均压的直流断路器，其特征在于，所述主支路，包括：一个或若干个机械开关；其中，若机械开关为若干个，则每一所述机械开关互相串联。
3.根据权利要求1所述的基于模块化串联均压的直流断路器，其特征在于，所述换流支路，包括：换流开关单元、振荡电感和振荡电容；
4.根据权利要求3所述的基于模块化串联均压的直流断路器，其特征在于，所述换流开关单元包括：第一电力电子功率器件模块、第二电力电子功率器件模块、第三电力电子功率器件模块、第四电力电子功率器件模块和预充电储能电容；
5.根据权利要求1所述的基于模块化串联均压的直流断路器，其特征在于，所述能量吸收支路包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：余梦泽，刘思远，王彦峰，雷翔胜，王兴华，潘柏崇，吴小蕙，车伟娴，许成昊，董晗拓，朱文卫，郭金根，刘志远，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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