[發明專利]一種直流斷路器及直流斷路器的控制方法

有效

• 申請號: 201910053102.2
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN111463747B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 郭自德;袁召;何俊佳;岑義順;陳立學;潘垣;李艷林;莊嚴
• 申請（專利權）人: 思源電氣股份有限公司;華中科技大學;上海思源高壓開關有限公司
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;H01H71/10
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 郭桂峰

本發明公開了一種直流斷路器；包括：機械開關供能單元，以及與所述機械開關供電單元電連接的機械開關單元；在所述機械開關單元中設置若干個機械開關子單元，且若干個機械開關子單元依次串聯電連接；所述機械開關子單元中包括：機械開關，均壓模塊，充電換流模塊，以及吸能限壓模塊；機械開關供能單元，用于對所述機械開關中的執行機構進行供電；所述機械開關，用于控制所述斷路器的啟/停狀態；所述均壓模塊，用于實現所述機械開關單元中設置的各所述機械開關子單元間電壓的均衡；所述充電換流模塊，用于生成產生反向電流，控制所述機械開關的工作狀態；所述吸能限壓模塊，用于吸收故障電流，實現對所述機械開關的限壓保護。

技術領域

本發明涉及電氣工程領域，特別涉及一種直流斷路器及直流斷路器的控制方法。

背景技術

由于傳統化石能源的短缺、環境污染問題的加劇以及用戶對電能需求的不斷增長，使得可再生能源清潔能源的開發迅速發展。為了更經濟地獲取遠距離可再生能源例如風能及太陽能，基于低損耗、遠距離、大功率輸電以及更有效地連接可再生能源入網和便于靈活操作的優點，高壓直流輸電得到了新的重視。

傳統的直流輸電工程多為兩端系統，僅能實現兩點之間的能量傳輸，當使用直流輸電向多個負荷中心送電或多個交流系統間采用直流互聯時，需要建設多條直流輸電線路，這將極大地增加投資成本和運行費用。而多端直流輸電系統充分開發了高壓直流輸電技術的經濟優點和技術優點，是一種更有吸引力的輸電技術，滿足我國電力工業的發展需要。除了具備兩端直流輸電的優點外，多端直流輸電還有可實現多電源供電、多落點受電；可靠更高，更加靈活；可以分期建設，提高投資效益等優點。

目前多端高壓直流電網技術上的主要挑戰，如網絡結構的拓撲設計、大容量電纜、保護和開斷短路電流的直流斷路器等成為熱門話題。對于多端高壓直流電網，具有快速開斷直流故障電流和隔離故障功能的直流斷路器是必不可少和至關重要的。由于缺乏實用的高壓直流斷路器，當金屬回路發生接地短路等較為嚴重的故障時，只能斷開交流側斷路器，達到繼電保護的目的，這樣會使得故障的影響區域顯著擴大，極大降低了多端直流輸電系統的可靠性和靈活性。只有應用高壓直流斷路器，才有可能采用多端高壓直流實現多個節點連接的可再生能源入網或退網、及時快速分離故障并可保證系統的安全可靠運行。因此研制適用于直流輸電系統的高壓直流斷路器，對于發展柔性直流輸電網變得尤為重要，對提高直流輸電系統的可靠性和靈活性具有重要意義。

目前直流斷路器主要分為三種類型：機械式直流斷路器、全固態式直流斷路器和混合式直流斷路器。傳統機械式高壓直流斷路器觸發可靠性低，通斷隨機性大，所需預充電電容器容量大，體積大；混合式高壓直流斷路器通態損耗大，造價昂貴，對控制要求高；全固態式高壓直流斷路器的成本極高且通態損耗大。

發明內容

本發明的目的是提供一種直流斷路器及直流斷路器的控制方法，通過多組機械開關子單元的串聯，能靈活滿足不同電壓等級的要求；在直流斷路器中設置有充電換流模塊，當開斷高電壓大電流時，減少觸發模塊數量，降低預充電電容器所需容量，使斷路器成本顯著降低。

本發明提供的技術方案如下：

一種直流斷路器，包括：機械開關供能單元，以及與所述機械開關供電單元電連接的機械開關單元；在所述機械開關單元中設置若干個機械開關子單元，且若干個機械開關子單元依次串聯電連接；所述機械開關子單元中包括：機械開關，均壓模塊，充電換流模塊，以及吸能限壓模塊；機械開關供能單元，用于對所述機械開關中的執行機構進行供電；所述機械開關，用于控制所述斷路器的啟/停狀態；所述均壓模塊，用于實現所述機械開關單元中設置的各所述機械開關子單元間電壓的均衡；所述充電換流模塊，用于生成產生反向電流，控制所述機械開關的工作狀態；所述吸能限壓模塊，用于吸收故障電流，實現對所述機械開關的限壓保護。