[發明專利]一種用于直流斷路器的旁路快速保護電路

有效

• 申請號: 201710672548.4
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107394767B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 高沖;陳龍龍;湯廣福;賀之淵;魏曉光;張升;高陽;周萬迪
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國家電網有限公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02H9/02;H02H3/087
• 代理公司: 11250 北京三聚陽光知識產權代理有限公司
• 代理人: 李博洋

本發明提供了用于直流斷路器的旁路快速保護電路，包括：快速保護電路、晶閘管。快速保護電路與直流斷路器子模塊的均壓電路并聯，用于在直流斷路器的電流從其主支路向轉移支路轉移失敗時，觸發晶閘管，并在直流斷路器電流分斷過程中直流斷路器子模塊過壓時，擊穿快速保護電路中的高壓擊穿二極管；晶閘管與直流斷路器子模塊的均壓電路并聯，用于保護直流斷路器子模塊，并在直流斷路器的電流從其主支路向轉移支路轉移失敗時轉移電流。本發明能在直流斷路器的電流從其主支路向轉移支路轉移失敗時由晶閘管轉移電流；能有效防止直流斷路器分斷過程中子模塊被高壓擊穿；電路成熟簡單易于實現，能有效提高直流斷路器的可靠性和可用率。

技術領域

本發明涉及直流輸電領域，具體涉及一種用于直流斷路器的旁路快速保護電路。

背景技術

直流斷路器是構建直流電網的關鍵設備，對于直流故障的快速處理和隔離，直流換流站的投入和切除，具有重要的作用。

由于混合式直流斷路器的分斷機理是通過多個斷路器的幾個支路時間的電流轉移實現分斷，在電流從主通流支路向分斷支路轉移過程中，若分斷支路的子模塊異常的數量多于閾值時，將會發生電流無法轉移的現象，導致電流分斷失敗。而混合式直流斷路器的電流分斷支路是由大量(數百)串聯的子模塊構成，其發生故障的概率極大，這將降低了直流斷路器的使用率。

同時，混合式直流斷路器要求在數毫秒內分斷幾十千安故障電流，其分斷機理要求其建立高于系統電壓約1.5～1.6倍的暫態分斷電壓，若分斷支路中大量串聯的子模塊出現關斷不一致的現象，將會造成部分子模塊的電壓高于其器件耐受水平，進而擊穿該器件，導致直流斷路器丟失冗余，降低了其分斷安全裕度。更嚴重的是，若出現大量的不一致現象時，將會造成極大的經濟損失。

目前，對于混合式直流斷路器的快速旁路保護還缺乏可靠的技術方案。主要有兩種技術路線，一是利用旁路機械開關，該開關能夠提供可靠的旁路，但無法解決在直流斷路器分斷過程中子模塊被高壓擊穿的問題。二是考慮類似特高壓直流換流閥的過壓保護電路，但無法解決電流無法轉移的問題。因此，這些簡單的方法均無法適用混合式直流斷路器這種新型電力設備。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服現有混合式直流斷路器的快速旁路保護技術方案存在無法同時解決直流斷路器過壓保護的問題和電流無法轉移的問題，從而提供一種用于直流斷路器的旁路快速保護電路。

為此，本發明提供一種用于直流斷路器的旁路快速保護電路，包括：快速保護電路、晶閘管，其中，所述快速保護電路與直流斷路器子模塊中的均壓電路并聯，用于在直流斷路器的電流從其主支路向轉移支路轉移失敗時，觸發所述晶閘管，并且在所述直流斷路器電流分斷過程中所述直流斷路器子模塊過壓時，擊穿所述快速保護電路中的高壓擊穿二極管；所述晶閘管與所述均壓電路并聯，用于保護所述直流斷路器子模塊，并且在直流斷路器的電流從其主支路向轉移支路轉移失敗時轉移電流。

優選地，所述快速保護電路包括：限流電阻、保護二極管、擊穿二極管電路、穩壓管、二極管、濾波電路，其中，所述限流電阻一端接于所述保護二極管正向端，另一端接于所述晶閘管的陽極；所述保護二極管的反向端接于所述擊穿二極管電路的一端，所述穩壓管的正向端接于所述二極管的正向端，所述擊穿二極管電路的另一端與所述穩壓管的反向端及所述濾波電路的一端連接，所述二極管的反向端接于所述晶閘管的控制極，所述濾波電路的另一端接于所述晶閘管的陰極。

優選地，所述擊穿二極管電路包括：高壓擊穿二極管、低壓擊穿二極管、高壓快速繼電器、高壓場效應管，其中，所述高壓快速繼電器與所述高壓場效應管并聯連接，構成第一并聯結構，所述第一并聯結構與所述低壓擊穿二極管串聯連接構成低壓保護電路，所述低壓保護電路與高壓擊穿二極管并聯。

優選地，所述高壓快速繼電器與所述高壓場效應管為互鎖邏輯。

優選地，所述濾波電路包括：并聯連接的濾波電容和電阻，用于濾除電流中的交流成分。