[發明專利]電流注入型直流斷路器的電流開斷特性優化電路

在審

• 申請號: 201910269424.0
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109980617A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 胡應宏;張靜嵐;趙媛;蔡巍;彭瓏;龍凱華;張超;馬鑫晟
• 申請（專利權）人: 國網冀北電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;華北電力科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J3/36
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 孫乳筍;王濤

本發明提供了一種電流注入型直流斷路器的電流開斷特性優化電路，優化電路包括：真空開關，放電支路，LC諧振支路；LC諧振支路與真空開關并聯，所述的放電支路與LC諧振支路的電容并聯，LC諧振支路的電容通過所述放電支路實現直流斷路器小電流開斷過程中的放電降壓。本發明在保持大故障電流開斷特性的前提下，不僅改善了小電流開斷特性，同時避免了現有技術中借助串聯飽和電抗器而增加的設備復雜性、高損耗性以及低可靠性，同時本發明還可進一步省略目前新型電流注入型直流斷路器的緩沖支路結構，大大增加了設備可靠性。

技術領域

本發明涉及電力技術，具體的講是一種電流注入型直流斷路器的電流開斷特性優化電路。

背景技術

在端對端的LCC-HVDC(line commutated converter high voltage directcurrent，基于相控換流器的高壓直流)中，直流斷路器被廣泛研究與應用，該類型直流斷路器采用交流斷路器額定通流支路并聯LC諧振支路的結構，故障時通過在直流故障電流上反向疊加諧振電流的方法達到故障切除的目的，這種制造交流斷路器“人工過零點”的方法，被稱作無源諧振型直流斷路器。

隨著VSC-HVDC(voltage sourced converter high voltage direct current，電壓源型高壓直流)技術的不斷成熟，多端柔性直流電網成為發展趨勢，雖然柔直電網前景廣闊，但由于其低慣性、弱阻尼的特性，多端柔性直流電網會不可避免地存在系統穩定和故障穿越困難的問題，該問題對直流斷路器的研制提出了新的迫切要求。無源諧振型直流斷路器開斷時間在幾十毫秒以上，快速響應性差，該類型的直流斷路器顯然不能適用于VSC-HVDC多端電網的應用場景。同時考慮到未來柔直電網工程多采用的架空輸電線路組網方式對線路快速恢復關鍵技術提出的更高要求，直流側故障的快速清除能力日益成為制約VSC-HVDC多端電網發展的瓶頸。

電流注入型直流斷路器(簡稱Inj-LC)，基于故障時“人工過零點”的工作原理，以其低損耗、低造價和高可靠性日益受到業界關注，而Inj-LC又是該機械式直流斷路器中最具潛力的直流斷路器。在直流電流開斷過程中，Inj-LC將振蕩換流回路產生的高頻振蕩電流反向疊加在額定通流支路上的故障電流，從而使額定通流支路被構造出“人工過零點”，為額定通流支路的快速機械開關提供過零開斷時機，最終實現故障電流的有弧開斷。

但是在小電流開斷情況下，Inj-LC型直流斷路器的開斷時間尚不能滿足柔性直流電網示范工程的要求，機械斷口承受的較大暫態恢復電壓使得Inj-LC型直流斷路器存在開斷失敗的風險，迫切需要通過電路拓撲結構的優化改善電流注入型直流斷路器的小電流開斷問題。

發明內容

為改善目前電流注入型直流斷路器小電流開斷問題的優化電路拓撲結構，本發明實施例提供了一種電流注入型直流斷路器的電流開斷特性優化電路，包括：真空開關，放電支路，LC諧振支路；

所述的LC諧振支路與真空開關并聯，所述的放電支路與LC諧振支路的電容并聯，LC諧振支路的電容通過所述放電支路實現直流斷路器小電流開斷過程中的放電降壓。

本發明實施例中，放電支路包括：可控硅和電阻，所述的可控硅與電阻串聯。

本發明實施例中，所述的優化電路還包括：

耗能支路，所述的耗能支路與所述真空開關、LC諧振支路并聯。

本發明實施例中，所述的優化電路還包括：

電力電子開關，所述的LC諧振支路通過電力電子開關與真空開關并聯。

本發明實施例中，所述的優化電路還包括：電阻R₂、電容C₁，電阻R₂和電容C₁串聯成一支路，支路與放電支路并聯。