[發明專利]一種限流式快速重合閘直流斷路器拓撲結構及控制方法

有效

• 申請號: 201811061030.8
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109193580B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 郝全睿;李博偉;王淑穎
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 37221 濟南圣達知識產權代理有限公司
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種限流式快速重合閘直流斷路器拓撲結構及控制方法，包括：載流電路、限流電路、換流電路、斷流電路和續流電路；載流電路包括依次串聯連接的機械開關和輔助換流開關；所述限流電路串聯在載流電路兩側，所述換流電路與載流電路并聯連接，所述換流電路包括兩個二極管組成的上橋臂和下橋臂，所述斷流電路串聯在上下橋臂之間，所述續流電路串聯在換流電路的下橋臂與大地之間；斷流電路包括若干子模塊串聯連接組成的電力電子支路和避雷器支路；所述避雷器支路與電力電子支路并聯。本發明有益效果：可有效解決兩套通流支路帶來的高成本問題，限制故障電流上升率與峰值，并大幅加快故障側電感的能量泄放速度，有利于快速重合閘。

技術領域

本發明涉及電力系統柔性直流輸電領域，具體而言，涉及到一種限流式快速重合閘直流斷路器拓撲結構及控制方法。

背景技術

近年來，柔性直流輸電技術迅速發展，作為保證其安全穩定運行的直流斷路器隨之成為研究熱點。與常規交流電網相比，柔性直流電網缺乏自然過零點，電網阻尼低、故障電流上升較快，并且平波電抗器較大、需泄放能量較高，這三種特點對直流斷路器提出了可靠斷流、快速動作、有效泄能等三方面的要求。

目前的直流斷路器依據技術原理常分為三類方案：機械式、固態式以及混合式直流斷路器。其中混合式直流斷路器集成了機械式通態損耗低和固態式動作速度快的優點，是在高壓大容量場合最具潛力的方案。大多數混合式直流斷路器都由主支路、轉移支路、耗能支路三條支路構成。主支路由快速機械開關和輔助換流子模塊串聯構成，為正常運行時的通流支路；轉移支路由大量電力電子器件串并聯構成，是實現斷路器故障關斷能力的核心部分；耗能支路由避雷器組成，用于吸收直流系統中感性元件儲存的能量和抑制分斷過電壓。

混合式方案仍存在一些需要解決的問題，比較突出的兩個問題，一是直流電網故障電流上升太快，對故障檢測裝置和快速機械開關提出了過高要求；二是直流斷路器需要采用大量電力電子器件，成本較高。因此，現有的改進方案大都圍繞這兩個問題，在故障限流與降低成本方面提出新措施。

現有技術通過正常通流時電感并聯、故障時電感串聯的方式，有效實現了限流效果，但其加入較多額外設備，增加成本且控制較為復雜。

現有技術采取了兩套通流支路加一套轉移支路的結構，使得IGBT數量與成本降低一半；而且其將限流電感分為兩部分，通過直流斷路器接地使得兩側電感形成了不同的泄放回路，加快了非故障側的能量泄放。其存在的缺點有：兩套通流支路仍增加了快速機械開關和輔助換流電路的成本；故障側電感的能量泄放較為緩慢，影響了重合閘效果；直流斷路器直接接地使得轉移支路導通后，故障側電感無法發揮限流作用。

綜上所述，混合式直流斷路器在限流與降低成本兩方面仍然存在著一些缺點亟待改進。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種限流式快速重合閘直流斷路器拓撲結構及控制方法，可有效解決兩套通流支路帶來的高成本問題，限制故障電流上升率與峰值，并大幅加快故障側電感的能量泄放速度，有利于快速重合閘。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

在一個或多個實施方式中公開的一種限流式快速重合閘直流斷路器拓撲結構，包括：載流電路、限流電路、換流電路、斷流電路和續流電路；

所述載流電路包括依次串聯連接的機械開關和輔助換流開關；所述限流電路串聯在載流電路兩側，所述換流電路與載流電路并聯連接，所述換流電路包括兩個二極管組成的上橋臂和下橋臂，所述斷流電路串聯在上下橋臂之間，所述續流電路串聯在換流電路的下橋臂與大地之間；

所述斷流電路包括若干子模塊串聯連接組成的電力電子支路和避雷器支路；所述避雷器支路與電力電子支路并聯。

進一步地，所述機械開關包括多個基于電磁斥力機構的真空快速開關串聯連接，所述輔助換流開關包括兩組電力電子器件反向串聯連接，每一組包含至少一個串聯的全控型電力電子開關。