[發(fā)明專利]一種直流斷路器及其應(yīng)用方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110832794.8
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113422359A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張升;劉遠;賀之淵;周萬迪;高沖;李弸智
• 申請（專利權(quán)）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;H02J1/00;H01H9/54
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜玉

1.一種直流斷路器，其特征在于，包括：通流支路、受控電源單元、振蕩支路、接地單元及耗能支路，其中，

通流支路，其串入電力線路中；

受控電源單元，其第一端與所述通流支路的第一端連接，其第二端分別與所述振蕩支路的第一端、所述接地單元的第一端連接；

振蕩支路，其第二端與所述通流支路的第二端連接；

接地單元，其第二端接地；

耗能支路，其與所述通流支路并聯(lián)連接，或其與所述振蕩支路連接；

當所述電力線路未故障時，所述通流支路導(dǎo)通直流負荷電流，直流系統(tǒng)為所述振蕩支路及受控電源單元預(yù)充電；當所述電力線路出現(xiàn)短路故障時，通過控制所述受控電源單元及通流支路的運行狀態(tài)，所述振蕩支路產(chǎn)生與故障電流幅值相等、方向相反的振蕩電流，使得通流支路可靠關(guān)斷，最終由耗能支路消耗能量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于，所述通流支路包括：至少一個高速機械開關(guān)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于，所述受控電源單元為半橋結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流斷路器，其特征在于，所述半橋結(jié)構(gòu)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，其第一端與所述直流電容的第一端連接，其第二端分別與所述通流支路的第一端、所述第二電力電子器件的第一端連接；

第二電力電子器件，其第二端分別與所述直流電容的第二端、所述接地單元的第一端、所述振蕩支路的第一端連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于，所述振蕩支路為LC振蕩支路，其包括振蕩電容及振蕩電感。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流斷路器，其特征在于，所述耗能支路與所述振蕩支路的連接方式包括：

所述耗能支路與所述振蕩電容并聯(lián)連接，或與所述振蕩電容與受控電源單元構(gòu)成的電路的兩端并聯(lián)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于，所述接地單元包括：接地二極管、接地電容及接地電阻，其中，

接地二極管，其陽極分別與所述受控電源單元的第二端、所述振蕩支路的第一端連接，其陰極依次通過接地電容、接地電阻接地。

8.一種直流斷路器的應(yīng)用方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-7任一項所述的直流斷路器，所述應(yīng)用方法包括：

實時監(jiān)測通流支路的兩端所連接的電力線路是否故障；

當通流支路的至少一端所連接的電力線路出現(xiàn)短路故障時，通過控制所述受控電源單元及通流支路的運行狀態(tài)，所述振蕩支路產(chǎn)生與短路故障電流幅值相等、方向相反的振蕩電流，使得通流支路可靠關(guān)斷。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直流斷路器的應(yīng)用方法，其特征在于，還包括：

當通流支路的兩端所連接的電力線路均未出現(xiàn)故障時，通流支路保持導(dǎo)通狀態(tài)，受控電源單元保持斷開狀態(tài)，直流系統(tǒng)為所述振蕩支路及受控電源單元預(yù)充電。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直流斷路器的應(yīng)用方法，其特征在于，通過控制所述受控電源單元及通流支路的運行狀態(tài)，所述振蕩支路產(chǎn)生與短路故障電流幅值相等、方向相反的振蕩電流，使得通流支路可靠關(guān)斷的過程，包括：

控制所述通流支路的高速機械開關(guān)分閘；

當所述高速機械開關(guān)達到足夠耐受暫態(tài)開斷電壓的設(shè)計開距時，控制第一電力電子器件保持關(guān)斷、第二電力電子器件導(dǎo)通；

當振蕩支路電流過零、振蕩電容電壓極性反向時，控制第一電力電子器件導(dǎo)通、第二電力電子器件關(guān)斷；

當振蕩支路電流過零、振蕩電容電壓極性反向時，返回“控制第一電力電子器件保持關(guān)斷、第二電力電子器件導(dǎo)通”的過程，直到振蕩支路上產(chǎn)生與短路電流幅值相等、方向相反的振蕩電流，高速機械開關(guān)電流過零，完成熄弧開斷。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直流斷路器的應(yīng)用方法，其特征在于，還包括：

當振蕩電容的電壓達到預(yù)設(shè)保護電壓閾值時，耗能支路導(dǎo)通。