[發(fā)明專利]一種有源振蕩型直流斷路器及其應用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110831335.8
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113422358A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設計）人: 周萬迪;魏曉光;張升;劉遠;賀之淵;李弸智
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H3/087;H02H3/05;H02J1/00;H01H9/54
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜玉

本發(fā)明公開了一種有源振蕩型直流斷路器及其應用方法，直流斷路器包括：通流支路、振蕩支路及耗能支路，通流支路與振蕩支路并聯(lián)連接，耗能支路與通流支路并聯(lián)連接，或耗能支路與振蕩支路內部元件連接，當直流系統(tǒng)未故障時，振蕩支路閉鎖，通流支路導通直流負荷電流。當接收到分斷命令時，控制振蕩支路及通流支路內部元件的運行狀態(tài)，使得振蕩支路產生幅值快速增大的振蕩電流，直至振蕩電流與短路電流幅值相等、方向相反，從而使得通流支路可靠關斷，從而克服了小電流開斷重燃風險大、與系統(tǒng)振蕩顯著及設備成本相對高昂等問題，有利于實現(xiàn)直流斷路器在直流輸配電系統(tǒng)的大規(guī)模推廣應用。

技術領域

本發(fā)明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種有源振蕩型直流斷路器及其應用方法。

背景技術

直流輸配電系統(tǒng)故障發(fā)展快、電流增長快，可靠的故障隔離是保證其安全穩(wěn)定運行的關鍵。高技術經(jīng)濟性的直流斷路器是支撐直流輸配電系統(tǒng)發(fā)展應用的核心裝備。目前，應用較廣泛的中高壓直流斷路器主要有兩種，一種為機械式直流斷路器，通過單次注入反向電流實現(xiàn)機械開關熄弧關斷，損耗低，但存在重合閘時間長、小電流開斷機械開關重燃風險，且與開斷過程易于與直流系統(tǒng)形成振蕩，對系統(tǒng)及其他設備正常安全運行帶來隱患。另一種為混合式直流斷路器，通過電力電子器件實現(xiàn)電流可控關斷，具備無弧、快速重合閘等特點，系統(tǒng)適用性好，但開斷電流技術性能與設備經(jīng)濟性能均受限于全控型電力電子器件，不利于其在高壓直流輸電系統(tǒng)的大規(guī)模推廣應用。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術中的直流斷路器存在小電流開斷重燃風險大、與系統(tǒng)振蕩顯著以及設備成本相對高昂等問題，不利于其在高壓直流輸電系統(tǒng)的大規(guī)模推廣應用的缺陷，從而提供一種直流斷路器及其應用方法。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

第一方面，本發(fā)明實施例提供一種有源振蕩型直流斷路器，包括：通流支路、振蕩支路及耗能支路，其中，通流支路與振蕩支路并聯(lián)連接；耗能支路與通流支路并聯(lián)連接，或與振蕩支路內部元件連接。

在一實施例中，通流支路包括：至少一個高速機械開關。

在一實施例中，振蕩支路包括：LC振蕩電路及受控電源單元，其中，LC振蕩電路包括：振蕩電容、振蕩電感；振蕩電容、振蕩電感及受控電源單元串聯(lián)連接之后與通流支路并聯(lián)連接。

在一實施例中，受控電源單元為半橋模塊結構。

在一實施例中，受控電源單元包括：第一電力電子器件、第二電力電子器件及直流電容，其中，第一電力電子器件，其第一端與直流電容的第一端連接，其第二端與第二電力電子器件的第一端；第二電力電子器件，其第二端與直流電容的第二端。

在一實施例中，耗能支路與振蕩支路的連接方式包括：耗能支路與振蕩電容并聯(lián)連接，或與振蕩電容與受控電源單元構成的電路的兩端并聯(lián)連接。

在一實施例中，耗能支路由非線性電阻構成，用于抑制過電壓和耗散系統(tǒng)能量。

第二方面，本發(fā)明實施例提供一種有源振蕩型直流斷路器的應用方法，基于第一方面的有源振蕩型直流斷路器，應用方法包括：當直流斷路器收到分斷命令，控制振蕩支路及通流支路內部元件的運行狀態(tài)，振蕩支路產生與短路電流幅值相等、方向相反的振蕩電流。

在一實施例中，有源振蕩型直流斷路器的應用方法還包括：當直流系統(tǒng)未出現(xiàn)故障時，通流支路保持導通狀態(tài)，振蕩支路保持閉鎖狀態(tài)。

在一實施例中，控制振蕩支路及通流支路內部元件的運行狀態(tài)，振蕩支路產生與短路電流幅值相等、方向相反的振蕩電流的過程，包括：收到系統(tǒng)分斷命令后，控制通流支路的高速機械開關分閘；當高速機械開關達到足夠耐受暫態(tài)開斷電壓的設計開距時，交替控制第一電力電子器件與第二電力電子導通與關斷，直到振蕩支路上產生與短路電流幅值相等、方向相反的振蕩電流。

本發(fā)明技術方案，具有如下優(yōu)點：