[發明專利]一種直流斷路器及其應用方法

在審

• 申請號: 202110832794.8
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113422359A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 張升;劉遠;賀之淵;周萬迪;高沖;李弸智
• 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;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

本發明公開了一種直流斷路器及其應用方法，直流斷路器包括：通流支路串入電力線路中；受控電源單元與通流支路、振蕩支路、接地單元連接；耗能支路，其可與主通流支路并聯連接，也可與振蕩支路連接。當電力線路未故障時，通流支路導通直流負荷電流，直流系統為振蕩支路、受控電源單元預充電，振蕩支路實現自取能；當電力線路出現短路故障時，通過控制受控電源單元及通流支路的運行狀態，振蕩支路產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斷，從而實現采用受控有源振蕩升壓原理，提升注入電流幅值，實現通流支路熄弧開斷。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種直流斷路器及其應用 方法。

背景技術

直流輸配電系統故障發展快、電流增長快，可靠的故障隔離是保證其 安全穩定運行的關鍵。高技術經濟性的直流斷路器是支撐直流輸配電系統 發展應用的核心裝備。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形成振蕩，對系統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電流可控關斷，具備 無弧、快速重合閘等特點，系統適用性好，但開斷電流技術性能與設備經 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的大 規模推廣應用

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的直流斷路器中 的機械開關不能可靠熄弧關斷的缺陷，從而提供一種直流斷路器及其應用 方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

第一方面，本發明實施例提供一種直流斷路器，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，其第一端與通流支路的第一端連接，其第二 端分別與振蕩支路的第一端、接地單元的第一端連接；振蕩支路，其第二 端與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 所述通流支路并聯連接，或其與所述振蕩支路連接；當電力線路未故障時， 通流支路導通直流負荷電流，直流系統為振蕩支路及受控電源單元預充電； 當電力線路出現短路故障時，通過控制受控電源單元及通流支路的運行狀 態，振蕩支路產生與故障電流幅值相等、方向相反的振蕩電流，使得通流 支路可靠關斷，最終由耗能支路消耗能量。

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，受控電源單元為半橋結構。

在一實施例中，半橋結構包括：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，其第二端分別與通流支路的第一端、第二電力電子器件的第一端連 接；第二電力電子器件，其第二端分別與直流電容的第二端、接地單元的 第一端、振蕩支路的第一端連接。

在一實施例中，振蕩支路為LC振蕩支路，其包括振蕩電容及振蕩電感。

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連 接。

在一實施例中，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，其陽極分別與受控電源單元的第二端、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。

第二方面，本發明實施例提供一種直流斷路器的應用方法，基于第一 方面的直流斷路器，應用方法包括：實時監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短路故障 時，通過控制受控電源單元及通流支路的運行狀態，振蕩支路產生與短路 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斷。