[發明專利]一種多端口直流斷路器及其應用方法

在審

• 申請號: 202110245691.1
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112865043A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 劉遠;湯廣福;周萬迪;張升;張寧
• 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
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J1/00;H02J1/08;H02J3/36
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 劉靜

1.一種多端口直流斷路器，其特征在于，所述多端口直流斷路器連接于第一換流站及第二換流站之間，所述第一換流站和第二換流站均包含至少兩條直流出線線路，所述斷路器包括：電磁耦合換流單元、限流單元、開斷單元、能量吸收單元、多個通流單元、整流單元，所述整流單元包括多個第一整流單元及多個第二整流單元，其中，

所述第一換流站通過一個通流單元與一個第二換流站連接，所述通流單元包括：至少一組快速機械開關；

所述第一換流站還依次通過第一整流單元、電磁耦合換流單元、限流單元分別與開斷單元的第一端及能量吸收單元的第一端連接，所述開斷單元的第二端及能量吸收單元的第二端連接后，通過多個第一整流單元與多個第二換流站對應連接；

第一換流站還通過第二整流單元分別與所述開斷單元的第二端及能量吸收單元的第二端連接，每個第二換流站均通過一個第二整流單元與第一整流單元、電磁耦合換流單元之間的連接點連接；

當每個通流單元所在線路、第一換流站正常運行時，所述通流單元用于實現第一換流站及第二換流站之間的負荷電流傳輸；

當通流單元所在線路、第一換流站中至少一個故障時，所述第一整流單元和第二整流單元用于轉移故障電流、隔離故障線路、保護健全線路的正常運行；所述電磁耦合換流單元用于產生振蕩，將負荷電流從所述通流單元轉換至限流單元和開斷單元；所述限流單元用于限制系統故障電流；所述開斷單元用于分斷系統故障電流；所述能量吸收單元用于抑制分斷過電壓、吸收系統感性元件儲存能量。

2.根據權利要求1所述的多端口直流斷路器，其特征在于，所述第一整流單元及第二整流單元均由串聯連接的第一二極管構成，或串聯連接的第一晶閘管構成，或由串聯連接的第一二極管及機械開關構成，或由串聯連接的第一晶閘管及機械開關構成。

3.根據權利要求1所述的多端口直流斷路器，其特征在于，所述電磁耦合換流單元包括：耦合電抗器、第一電容及第一開關電路構成，其中，

所述耦合電抗器的一次側的第一端通過所述第一整流單元與所述第一換流站連接，其一次側的第二端與所述限流單元連接；

所述第一電容、第一開關電路及耦合電抗器的二次側依次串聯連接，構成電磁耦合回路。

4.根據權利要求1所述的多端口直流斷路器，其特征在于，所述限流單元包括容性限流電路或感性限流電路，其中，

所述容性限流電路由并聯連接的第一電阻及非線性電容構成；

所述感性限流電路包括：第二電容、第二晶閘管、電感及第二開關電路，其中，第二電容、第二晶閘管、電感串聯連接后與所述第二開關電路并聯連接。

5.根據權利要求1所述的多端口直流斷路器，其特征在于，所述開斷單元由多個串聯連接的第三開關電路構成，所述第三開關電路包括：可控開關管、第二二極管、第三電容、第二電阻及第三電阻，其中，

所述第二二極管與第三電容串聯連接之后與所述可控開關管并聯連接，所述第二二極管與所述第二電阻并聯，所述第三電容與所述第三電阻并聯。

6.一種多端口直流斷路器的應用方法，其特征在于，基于權利要求1-5任一項所述的多端口直流斷路器，所述應用方法包括：

對所述多端口斷路器初始化使其處于初始化狀態，所述初始化狀態包括：每個第一整流單元、第二整流單元、通流單元均解鎖，所述電磁耦合換流單元、限流單元及開斷單元均閉鎖；

在多端口直流斷路器運行過程中，實時監控第一換流站及每個通流單元所在線路的運行狀態，并判斷第一換流站及每個通流單元所在線路是否正常運行；

當第一換流站出口故障時，基于第一預設控制方法，通過控制每個通流單元、電磁耦合換流單元、限流單元、開斷單元的運行狀態，第二整流單元將系統故障電流轉移至能量吸收單元中，直至系統故障電流被能量吸收單元吸收過零；

當第一換流站出口正常運行、至少一個通流單元所在線路發生接地故障時，基于第二預設控制方法，通過控制接地故障線路的通流單元、電磁耦合換流單元、限流單元、開斷單元的運行狀態，第一整流單元將系統故障電流轉移至能量吸收單元中，直至系統故障電流被能量吸收單元吸收過零。