[發明專利]基于多端直流系統的斷路器裝置

無效

• 申請號: 201410735683.5
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104362663A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 威廉姆斯·巴里·韋恩;弗萊徹·約翰·愛德華
• 申請（專利權）人: PWM驅動有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本發明涉及基于多端直流系統的斷路器裝置，屬于能源傳輸及配送技術領域。

背景技術

近年來，直流輸配電技術得到了廣泛發展，該技術尤其適合風能、太陽能等可再生能源的傳輸及配送。對于陸上系統，當傳輸距離為幾百千米時采用直流配電傳輸方式較為合適；對于海上系統，當傳輸距離大于幾十千米時適合采用直流配電傳輸方式。

斷路器在直流輸配電系統中的連接方式，有效地保護了多端直流系統。多端是指在直流系統中某些連接點處存在多于兩個相互連接的直流端。圖1所示為一個三端直流輸電系統，它的三個換流站在交流側分別與三個交流電網連接，三個換流站的直流輸出端a、b、c分別連接三個直流輸電線路，該三個直流輸電線路在直流連接點A處相互連接，直流輸電線路可采用電纜或是架空線的形式。

根據目前交流系統的保護要求，每個直流輸電線路均須經過斷路器連接到直流連接點A處，從而可以將系統中所有故障隔離開來，以保護每個換流站的直流輸出端。

圖2為傳統斷路器的連接結構，三個斷路器用來保護三個直流輸出端，三個直流輸出端分別通過斷路器連接到直流連接點A所在的公共直流母線上。當故障發生后，保護系統監測到故障然后斷開相應的斷路器從而將故障隔離開來。故障被隔離后，系統可以重新啟動并恢復運行。

對于傳統斷路器連接方式，結合圖1和圖2所示，當電流在任意兩個交流電網之間流動時，均需要經過兩個斷路器。例如，當電能從一號交流電網向二號交流電網傳遞時，電流必須流經一號斷路器和二號斷路器，而當電流經過斷路器時必然會產生損耗。

在交流系統中，交流斷路器的等效內阻和電壓降很低，因此其產生的損耗很小，與其流過的能量相比，這種損耗通常可以忽略。然而對于直流斷路器，尤其對于高壓系統中的直流斷路器而言，其結構基于半導體器件產生，通態壓降很大，因此有必要減少電流流經的斷路器數量。

發明內容

本發明目的是為了解決電能在交流電網之間流動時，至少要經過兩個斷路器，產生的損耗大的問題，提供了一種基于多端直流系統的斷路器裝置。

本發明包括兩種技術方案：

第一種技術方案：

基于多端直流系統的斷路器裝置，多端直流系統的任意兩個直流輸出端之間通過一個斷路器相互連接。

所有斷路器的功率等級相同或不同。

它連接于三端直流輸電系統的直流連接點處，它包括一號斷路器、二號斷路器和三號斷路器，

一號斷路器連接于三端直流輸電系統的兩個直流輸出端a和b之間，二號斷路器連接于三端直流輸電系統的兩個直流輸出端b和c之間，三號斷路器連接于三端直流輸電系統的兩個直流輸出端a和c之間。

它連接于四端直流輸電系統的直流連接點處，它包括四號斷路器、五號斷路器、六號斷路器、七號斷路器、八號斷路器和九號斷路器，

四號斷路器連接于四端直流輸電系統的兩個直流輸出端a和b之間，五號斷路器連接于四端直流輸電系統的兩個直流輸出端d和b之間，六號斷路器連接于四端直流輸電系統的兩個直流輸出端a和d之間，七號斷路器連接于四端直流輸電系統的兩個直流輸出端d和c之間，八號斷路器連接于四端直流輸電系統的兩個直流輸出端a和c之間，九號斷路器連接于四端直流輸電系統的兩個直流輸出端b和c之間。

第二種技術方案：

基于多端直流系統的斷路器裝置，多端直流系統的所有直流輸出端中，部分直流輸出端相互之間呈斷開狀態，其它任意兩個直流輸出端之間通過一個斷路器相互連接。

它連接于三端直流輸電系統的直流連接點處，它包括二號斷路器和三號斷路器，

二號斷路器連接于三端直流輸電系統的兩個直流輸出端b和c之間，三號斷路器連接于三端直流輸電系統的兩個直流輸出端a和c之間。

上述兩種技術方案中：所有斷路器中，一個或多個斷路器為雙向直流斷路器或者一個或多個斷路器為單向直流斷路器。

所有斷路器中，一個或多個斷路器為具有切斷正常電流或故障電流的專用斷路器或多功能電路。

所有斷路器中，一個或多個斷路器為直流電壓變換裝置。

所述直流電壓變換裝置由第一變換器、交流變壓器和第二變換器組成，

第一變換器的一端連接直流輸電系統的一個直流輸出端，第一變換器的另一端連接交流變壓器的一端，交流變壓器的另一端連接第二變換器的一端，第二變換器的另一端連接直流輸電系統的另一個直流輸出端。