断路布置制造技术

公开一种断路布置(100)，其适合耦合到布置成携带直流的传输线路(101)以便可控地实现传输电路(101)中的直流的流动的不连续。断路布置(100)包括：电流中断器单元(102)，适合在致动时中断传输线路(101)中的电流；以及第一谐振电路(103)和至少第二谐振电路(104)。第一和至少第二谐振电路(103，104)的每一个适合在电流中断器单元的致动时以及在激活相应的谐振电路(103，104)时生成谐振电流，所述谐振电流在电流中断器单元(102)的致动之后叠加电流中断器单元(102)中所生成的任何电弧的电流。至少在紧接电流中断器单元(102)的致动之后的预定时期的期间，由第一谐振电路(103)已生成的谐振电流从不同于由第二谐振电路(104)将生成的谐振电流的方向流到电流中断器单元(102)中，或反之亦然。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及功率系统，例如用于功率的传输。特别地，本发明涉及用于例如在功率系统中使用的断路布置。
技术介绍
诸如电功率分配或传输系统的功率系统一般包含用于保护、监测和控制包含于功率系统中的其他组件的操作和/或功能性的保护系统。这类保护系统例如可以能够检测功率线路、变压器和/或功率系统的其他部件或组件中的短路、过电流和过电压。保护系统能够包含诸如用于通过断开或切断断路器来隔离例如发生在功率传输和分配线路中的任何可能的故障的断路器的保护设备。在例如通过执行在其中已检测到故障的组件上的修理和/或维护已清除故障之后，通过闭合断路器能够恢复功率通量。备选地或另外地，保护系统能够布置成在用于功率通量的特定路线中的故障的检测时，隔离在其中已检测到故障的路线并且选择用于功率通量的备选路线。断路器的操作可响应于故障条件或故障电流的检测。在故障条件或故障电流的检测时，机制可操作断路器，以便中断从其流过的电流。一旦已检测到故障，断路器内的触点可分开，以便中断通过其的电流。弹簧布置、气动布置或利用机械存储的能量的一些其他的部件可被采用以分开触点。因此，机械电流中断器例如可在断路器中采用。备选地或另外地，基于半导体装置的固态中断器可在断路器中采用。在中断在电路中流动的电流时，通常生成电弧。这种电弧可称为故障电流电弧。为了断开电路中的电流，可能需要或希望熄灭这种电弧。一旦已减轻或消除故障条件，触点能够闭合，以便恢复通过断路器的电流的流动。由于对于功率供应或递送以及所互连的功率传输和分配系统的日益增加的需要，高电压直流(HVDC)功率传输变得日益重要。HVDC电网或DC电网可包括通过传输线路例如地下电缆和/或架空线路所互连的多个交流(AC)/DC变换器端子。在电网内，端子可连接到多个端子，从而导致不同的拓扑类型。DC断路器能够用于在HVDC或DC电网中隔离诸如传输线路的有故障的组件。与AC断路器不同，不存在自然电流零点，故障电流电弧在自然电流零点处可在DC断路器中熄灭。而是，可能希望或甚至需要在利用DC断路器时形成电流零点。形成电流零点以便熄灭DC断路器的电流中断器中的故障电流电弧的方式的一个示例是采用与电流中断器并联连接的所谓谐振电路。谐振电路可备选地称为振荡电路或注入电路。在某些条件下，谐振电路能够变得不稳定，由此振荡开始增大，其中在谐振电路中所形成的高频率电流或谐振电流或注入电流将故障电流叠加并且生成电流零点，在所述点处能够熄灭故障电流电弧。谐振电路例如可包括串联连接的电感器、电容器和可能的开关元件。在正常操作期间，即在没有检测到故障或没有感测到故障电流时，闭合电流中断器并且断开谐振电路中的开关元件。在切断信号(例如其可由包含DC断路器的HVDC功率传输系统的保护单元或者外部控制单元来发出)的接收时，通过在其中分开触点来断开电流中断器以中断通过DC断路器的直流。在中断或断开直流时，在电流中断器的触点之间通过电弧携带电流。因此，在电流中断器中的触点之间形成故障电流电弧。一般希望或甚至需要熄灭故障电流电弧以便断开通过DC断路器的电流。在已断开电流中断器之后短时间，通常在大约一毫秒或几毫秒之后，例如取决于已分开多少触点，闭合谐振电路中的开关元件。为了开始振荡，谐振电路中的电容器可需要被充电。一旦已使电容器充电(使用某一极性)，它将通过谐振电路中的电感器经由电容器极板或其端部中的一个来放电。当电容器放电时，电感器将形成磁场。然后，一旦已使电容器放电，电感器将经由电容器的电容器极板或另一端部来使电容器充电。一旦电感器的磁场衰竭，已使电容器再次充电(但是使用相反的极性)，并且因此它可通过电感器再次放电。因此所形成的谐振电流能够进行以叠加故障电流并且生成电流零点，在所述点能够熄灭故障电流电弧。然而，在本领域中还存在用于改进DC断路布置的需要，该布置与已知DC断路布置相比能够提供关于操作的改进的性能。
技术实现思路
应当优选地布置诸如在前面中所描述的用来形成电流零点以熄灭DC断路器中的故障电流电弧的谐振电路，使得所生成的谐振电流的第一半周期或循环与故障电流(即在电流中断器的触点之间通过将被熄灭的电弧携带的电流)相比具有通过电流中断器的相反的方向。换言之，将希望能够例如取决于故障电流的幅度和/或方向来选择谐振电流的极性将。特别是对于布置在HVDC电网或DC电网中的DC断路器，通过电流中断器的故障电流一般可具有任何方向，因此在谐振电路中不存在电容器的优选的充电极性。如果有选择的自由，使用与DC线路电压的极性相比相反的极性来使电容器充电以便保持对地总电压在相对低电平或甚至尽可能低处将可能是更好的。同时，在故障继续存在DC线路的情况下，在DC断路器中具有两个或甚至两个以上的谐振电路以能够通过在已闭合DC断路器之后再次操作它而相对快地中断电流将是有利的。然而，特别是在具有包含串联连接的电容器和电感器的谐振电路类型的情况下，由于可在两个电容器之间形成很高的固定DC电压，使用不同极性使两个电容器充电可能是困难的或甚至是不可能的。鉴于上面讨论，本专利技术的关注是要提供能够中断直流的断路布置，所述断路布置与已知DC断路布置相比提供关于操作的改进的性能。本专利技术的另一关注是要提供或实现能够中断直流的断路布置，所述断路布置促进或甚至实现例如取决于故障电流的幅度和/或方向而优选地选择性地和/或可控地选择谐振电路的极性的能力。本专利技术的另一关注是要提供或实现能够中断直流的断路布置，所述断路布置促进或甚至实现提供关于谐振电路的可用性的冗余性。本专利技术的另一关注是要提供或实现能够中断直流的断路布置，在故障继续存在DC线路中的情况下，所述断路布置促进或甚至实现通过在已闭合电流中断器之后再次操作它而相对快地中断DC线路中的电流。为了解决这些关注和其他关注中的至少一个，提供按照独立权利要求的断路布置和计算机程序产品。优选实施例由从属权利要求来限定。根据本专利技术的第一方面，提供断路布置，其适合耦合到布置成直流的传输线路以便可控地实现传输线路中的直流的流动的不连续。断路布置包括电流中断器单元，其适合在致动时中断传输线路中的电流。断路布置包括第一谐振电路和至少第二谐振电路。第一和至少第二谐振电路的每一个与电流中断器单元并联连接。第一和至少第二谐振电路的每一个适合在电流中断器单元致动时以及在激活第一和至<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种断路布置(100)，适合耦合到布置成携带直流的传输线路(101)以便可控地实现所述传输线路中的直流的流动的不连续，所述断路布置包括：电流中断器单元(102)，适合在致动时，中断所述传输线路中的电流；以及第一谐振电路(103)和至少第二谐振电路(104)，所述第一和所述至少第二谐振电路的每一个与所述电流中断器单元并联连接；其中所述第一和所述至少第二谐振电路的每一个适合在所述电流中断器单元的致动时以及在激活相应的谐振电路时，生成谐振电流，所述谐振电流在所述电流中断器单元的致动之后叠加所述电流中断器单元中所生成的任何电弧的电流；以及其中所述第一和所述至少第二谐振电路相对于彼此以及所述电流中断器单元来布置，使得至少在紧接所述电流中断器单元的致动之后的预定时期期间，由所述第一谐振电路所生成的谐振电流从与由所述第二谐振电路所生成的谐振电流相比不同的方向流到所述电流中断器单元中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种断路布置(100)，适合耦合到布置成携带直流的传输线
路(101)以便可控地实现所述传输线路中的直流的流动的不连续，
所述断路布置包括：
电流中断器单元(102)，适合在致动时，中断所述传输线路中
的电流；以及
第一谐振电路(103)和至少第二谐振电路(104)，所述第一和
所述至少第二谐振电路的每一个与所述电流中断器单元并联连接；
其中所述第一和所述至少第二谐振电路的每一个适合在所述电
流中断器单元的致动时以及在激活相应的谐振电路时，生成谐振电
流，所述谐振电流在所述电流中断器单元的致动之后叠加所述电流中
断器单元中所生成的任何电弧的电流；以及
其中所述第一和所述至少第二谐振电路相对于彼此以及所述电
流中断器单元来布置，使得至少在紧接所述电流中断器单元的致动之
后的预定时期期间，由所述第一谐振电路所生成的谐振电流从与由所
述第二谐振电路所生成的谐振电流相比不同的方向流到所述电流中
断器单元中。
2.如权利要求1中所述的断路布置，还包括：
电流感测单元(105)，适合在电流中断器单元的致动之前至少
感测流到所述电流中断器单元中的直流的方向；
控制单元(106)，耦合到所述电流感测单元并且耦合到所述第
一和所述至少第二谐振电路的每一个；
其中所述控制单元适合基于所感测的电流方向选择性地激活所
述第一和所述至少第二谐振电路中的至少一个，使得生成至少一个谐
振电流，所述谐振电流在所述电流中断器单元的致动之后叠加所述电
流中断器单元中所生成的任何电弧的电流，所述生成的至少一个谐振
电流至少在紧接所述电流中断器单元的致动之后所述预定时期期间

\t具有与所感测电流方向相反的方向。
3.如权利要求1或2中所述的断路布置，其中所述预定时期是所
述谐振电流的第一半循环。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的断路布置，其中所述第一谐
振电路与所述第二谐振电路并联连接，或反之亦然。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的断路布置，其中所述第一和
所述至少第二谐振电路中的每一个包含至少一个电容器(108，109)、
至少一个电感器(110，111)以及开关元件(112，113)，其中所述
谐振电流在闭合所述开关元件时通过所述至少一个电容器的连续放
电和充电来生成。
6.如权利要求5中所述的断路布置，其中布置所述第一和第二谐
振电路中的相应的电容器，使得所述第一和第二谐振电路中的相应的
电容器的充电极性是这样的，使得至少在紧接所述电流中断器单元的
致动之后的所述预定时期期间，由所述第一谐振电路所生成的谐振电
流从与由所述第二谐振电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·约翰斯森，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH