[發明專利]一種自適應性機械式直流斷路器

在審

• 申請號: 202110276125.7
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113161985A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 史宗謙;李佳堯;賈申利
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;H02H9/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種自適應性機械式直流斷路器，包含主開關支路、換流支路、能量吸收支路。主開關支路由快速真空開關組成，換流支路由震蕩電容、電力電子開關、電感組成。其中電感和電力電子開關構成兩條電感選擇支路，用來決定投入電感的大小。能量吸收支路由避雷器組成。換流支路的電感采用多支路選擇的方法，根據開斷電流的大小，選擇換流支路對應的電感來完成開斷。換流支路由一個預先充好電的電容、多個電感和電力電子開關構成。本發明根據開斷電流的大小選擇換流支路電感的大小，能使支路斷路器既能夠開斷大電流，也能夠保持較小的電流變化率來開斷小電流，提高直流斷路器開斷小電流的成功率。

技術領域

本發明屬于直流開斷領域，特別涉及一種自適應性機械式直流斷路器。

技術背景

近年來，人們對可再生能源的需求越來越高，直流輸電憑借其有利于可再生能源大規模并網的優點，成為研究的熱點。柔性直流輸電具有優秀的控制運行特性，成為直流輸電的重要方向。由于直流輸電不存在自然過零點，短路故障難以切除。直流斷路器是隔離故障的重要技術手段，是直流輸電成網的關鍵。

根據直流斷路器的拓撲結構，直流斷路器分為機械式、混合式、耦合負壓式。機械式直流斷路器成本低，耐用性好，已在南澳三端柔性直流輸電中應用。在柔性直流輸電系統中，直流斷路器會開斷短路電路和正常運行時候的小電流兩種情況。一般的機械式直流斷路器轉移支路由預先充好電的電容和電感組成，參數固定，參數是用來滿足開斷大電流而選取的，當開斷小電流的時候會造成斷口間電流變化率高，導致開斷失敗的概率上升。針對這一問題，本發明提出了一種根據開斷電流而選擇換流支路電感的自適應性機械式斷路器。

發明內容

針對一般的機械式直流斷路器換流支路參數固定，而需要開斷短路電路和小電流的兩種情況的問題，本發明提出了一種自適應性機械式直流斷路器，用來解決直流斷路器開斷不同大小電流的問題。

本發明采用如下的技術方案：

本發明提出的自適應性直流斷路器包含主開關支路、換流支路、能量吸收支路。主開關支路由快速真空開關組成，換流支路由震蕩電容、電力電子開關、電感組成。其中電感和電力電子開關構成兩條電感選擇支路，用來決定投入電感的大小。能量吸收支路由避雷器組成。

換流支路的電感采用多支路選擇的方法，根據開斷電流的大小，選擇換流支路對應的電感來完成開斷。換流支路由一個預先充好電的電容、多個電感和電力電子開關構成。

換流支路電感由多個電感并聯，每個并聯的電感支路有電力電子開關；

存在霍爾元件檢測主支路上的電流大小，控制器根據開斷電流大小來選擇接入換流支路的電感的大小。

根據開斷電流的大小導通不同的換流支路電感。

本發明具有的有益效果如下：

本發明根據開斷電流的大小選擇換流支路電感的大小，能使支路斷路器既能夠開斷大電流，也能夠保持較小的電流變化率來開斷小電流，提高直流斷路器開斷小電流的成功率。

附圖說明

圖1為自適應性斷路器拓撲結構

圖2為換流支路選擇流程

具體實施方式

本發明改變機械式直流斷路器電感大小可以改變開斷電流過零的變化率。推導過程如下。

設開斷電流為I,換流支路充電電壓為u_c,選擇投入的電感大小為L。

根據LC回路的放電規律，換流支路的補償電流的大小為：

其中f為換流支路LC震蕩頻率：

電流變化率為：