[發(fā)明專利]一種多端口組合型混合式直流斷路器及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811382881.2
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109687405B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李猛;羅易萍;和敬涵;張秋芳;羅國敏;王小君
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種多端口組合型混合式直流斷路器，其特征在于，包括：主斷流支路、n條正常通流支路和n條故障通流支路，n為不小于1的整數(shù)；

所述的故障通流支路包含一個(gè)快速機(jī)械開關(guān)和一組電力電子開關(guān)，用于直流故障時(shí)電流的導(dǎo)通；

所述的n條正常通流支路和n條故障通流支路中的每一條正常通流支路和每一條故障通流支路串聯(lián)后作為一組串聯(lián)支路，所述的主斷流支路與每一組串聯(lián)支路并聯(lián)，并聯(lián)電路的兩端分別為第一直流母線A和第二直流母線B；當(dāng)所述斷路器安裝在直流系統(tǒng)的正極時(shí)，故障通流支路的電力電子開關(guān)方向?yàn)閺牡谝恢绷髂妇€A指向第二直流母線B，當(dāng)所述斷路器安裝在直流系統(tǒng)負(fù)極時(shí)，故障通流支路的電力電子開關(guān)方向從第二直流母線B指向第一直流母線A；

所述的正常通流支路包含一個(gè)快速機(jī)械開關(guān)和一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)，用于導(dǎo)通系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的電流；

所述的負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)為兩組反方向串聯(lián)的電力電子開關(guān)；

所述的主斷流支路包括由四個(gè)二極管組成的雙向橋式結(jié)構(gòu)和多個(gè)串聯(lián)的斷流單元，所述的多個(gè)串聯(lián)的斷流單元經(jīng)過單方向串聯(lián)后跨接在所述的雙向橋式結(jié)構(gòu)的上橋臂和下橋臂之間；

所述的主斷流支路用于直流故障時(shí)的故障電流轉(zhuǎn)移、開斷和故障能量的吸收。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口組合型混合式直流斷路器，其特征在于，所述的斷流單元包括多個(gè)單方向串聯(lián)的電力電子開關(guān)和避雷器，所述的多個(gè)單方向串聯(lián)的電力電子開關(guān)與所述的避雷器并聯(lián)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一權(quán)項(xiàng)所述的多端口組合型混合式直流斷路器，其特征在于，所述的電力電子開關(guān)包括絕緣柵雙極型晶體管IGBT和二極管，所述的IGBT和二極管反方向并聯(lián)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口組合型混合式直流斷路器，其特征在于，所述的斷路器的外圍部分配置有母線端口和n個(gè)直流線路端口，所述的母線端口用于連接換流器和第一直流母線A，所述的n個(gè)直流線路端口用于連接至直流線路。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多端口組合型混合式直流斷路器，其特征在于，所述的n個(gè)直流線路端口中的每個(gè)直流線路端口對應(yīng)一組串聯(lián)支路，每個(gè)直流線路端口連接到串聯(lián)支路中的正常通流支路和故障通流支路的串聯(lián)點(diǎn)之間。

6.一種權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的多端口組合型混合式直流斷路器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

a)直流電力系統(tǒng)正常工作階段：正常通流支路的快速機(jī)械開關(guān)閉合且負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)均保持導(dǎo)通；主斷流支路中的電力電子開關(guān)保持閉鎖；故障通流支路的快速機(jī)械開關(guān)保持閉合且電力電子開關(guān)保持閉鎖，由正常通流支路導(dǎo)通負(fù)載電流；

b)當(dāng)單條線路故障：導(dǎo)通主斷流支路上的電力電子開關(guān)，閉鎖故障線路端口對應(yīng)正常通流支路上的負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)，分?jǐn)嗨蟹枪收隙丝趯?yīng)的故障通流支路的快速機(jī)械開關(guān)，待故障線路端口對應(yīng)的正常通流支路電流過零時(shí)，分?jǐn)喙收暇€路端口對應(yīng)的正常通流支路的快速機(jī)械開關(guān)；

當(dāng)故障線路端口對應(yīng)正常通流支路的快速機(jī)械開關(guān)觸頭達(dá)到額定開距后，閉鎖主斷流支路上的電力電子開關(guān)，同時(shí)電力電子開關(guān)的關(guān)斷過電壓將擊穿與之并聯(lián)的避雷器，故障電流能量通過避雷器得以耗散；

當(dāng)故障電流衰減至零后，打開故障端口對應(yīng)的故障通流支路的快速機(jī)械開關(guān)，同時(shí)閉合非故障端口對應(yīng)的故障通流支路的快速機(jī)械開關(guān)；

c)當(dāng)直流母線和換流器出口故障：導(dǎo)通主斷流支路上的電力電子開關(guān)和所有故障通流支路上的電力電子開關(guān)，同時(shí)閉鎖所有正常通流支路上的負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)，待正常通流支路電流過零時(shí)，分?jǐn)嗾Ｍ髦飞系目焖贆C(jī)械開關(guān)；

待快速機(jī)械開關(guān)觸頭達(dá)到額定開距后，閉鎖主斷流支路上的電力電子開關(guān)，電力電子開關(guān)的關(guān)斷過電壓將擊穿與之并聯(lián)的避雷器；

當(dāng)故障電流衰減至零后，閉鎖所有故障通流支路上的電力電子開關(guān)，分?jǐn)嗫焖贆C(jī)械開關(guān)。