一种自取能多端口直流断路器及应用方法技术

本发明专利技术提供的一种自取能多端口直流断路器及应用方法，该断路器包括：开断支路、多个通流支路、多个辅助支路，其中，每个通流支路均串接于其对应的直流线路中，直流线路与通流支路一一对应设置；开断支路两端分别通过一个辅助支路并联于通流支路两端，开断支路两端还分别通过一个辅助支路与直流母线连接。通过共用主断路器和振荡电流注入辅助关断相结合的方法，较同等级参数和数量的单台混合式断路器方案全控器件使用数量节约70％以上，大幅度降低了断路器成本。其开断电流不受全控器件自身关断能力限制，开断能力较传统混合式断路器大幅度提升，满足了大规模直流电网建设对直流断路器技术性与经济性双重要求。技术性与经济性双重要求。技术性与经济性双重要求。

【技术实现步骤摘要】
一种自取能多端口直流断路器及应用方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种自取能多端口直流断路器及应用方法。

技术介绍

[0002]现今直流输配电技术成为风光等可再生能源大规模送出消纳的有效手段，而高压直流断路器是直流输配电向更为经济灵活的网络化发展的关键设备。
[0003]随着高压大容量直流电网的发展，断路器使用数量的增加以及其开断容量需求的提升，使得电网对高压直流断路器的技术和经济性提出了更高的要求。混合式直流断路器采用机械开关和电力电子器件混合连接是目前高压直流断路器领域的主流技术路线。混合式断路器开断容量受限于全控器件固有截断电流能力，开断容量进一步提升困难，同时大量采用电力电子和机械开关造成断路器造价高昂，难以同时满足大规模直流电网建设对直流断路器技术性与经济性双重要求，这就限制了高压直流断路器在多端及直流电网中规模化应用。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中直流断路器难以满足技术性与经济性双重要求的缺陷，从而提供一种自取能多端口直流断路器及应用方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种自取能多端口直流断路器，包括：开断支路、多个通流支路、多个辅助支路，其中，
[0007]每个所述通流支路均串接于其对应的直流线路中，所述直流线路与所述通流支路一一对应设置；
[0008]所述开断支路两端分别通过一个所述辅助支路并联于所述通流支路两端，所述开断支路两端还分别通过一个所述辅助支路与直流母线连接。
[0009]优选地，自取能多端口直流断路器还包括：接地支路，所述接地支路的一端与所述开断支路连接，所述接地支路的另一端接地。
[0010]优选地，所述开断支路包括至少一个开断单元，所述开断单元包括振荡支路、耗能支路及关断支路，所述振荡支路与所述耗能支路、所述关断支路并联连接。
[0011]优选地，所述振荡支路包括：振荡电容、振荡电感、第一晶闸管单元及第二晶闸管单元，其中，
[0012]所述第一晶闸管单元的一端分别与所述振荡电容的一端及所述第二晶闸管单元的一端连接，所述振荡电容的另一端与所述振荡电感的一端连接，所述振荡电感的另一端与所述第二晶闸管单元的另一端连接。
[0013]优选地，所述第一晶闸管单元及第二晶闸管单元均包括至少一个晶闸管。
[0014]优选地，所述通流支路包括机械开关及电流转移开关，所述机械开关与所述电流
转移开关串联连接。
[0015]优选地，所述辅助支路包括：
[0016]多个串联的单向二极管阀；
[0017]或，机械开关及多个串联的单向二极管阀；
[0018]或，单向阻流开关及晶闸管；
[0019]或，多个串联的单向晶闸管。
[0020]第二方面，本专利技术实施例提供一种自取能多端口直流断路器的应用方法，基于第一方面所述的自取能多端口直流断路器，所述自取能多端口直流断路器的应用方法包括：
[0021]获取所述自取能多端口直流断路器的工作状态；
[0022]基于所述工作状态切换所述开断支路、相应的所述通流支路以及相应的所述辅助支路的导通状态。
[0023]优选地，当所述自取能多端口直流断路器投入运行时，所述基于所述工作状态切换所述开断支路、相应的所述通流支路以及相应的所述辅助支路的导通状态，包括：
[0024]导通开断支路，控制开断支路中振荡电容取能；
[0025]振荡电容充电结束后，导通多个通流支路，以使得电流经所述通流支路流通。
[0026]优选地，当所述自取能多端口直流断路器的至少一个直流线路短路故障时，所述基于所述工作状态切换所述开断支路、相应的所述通流支路以及相应的所述辅助支路的导通状态，包括：
[0027]导通所述开断支路中的全控器件，闭锁所述通流支路中的电流转移开关，强迫电流向所述开断支路转移；
[0028]所述通流支路电流过零后，向所述通流支路中机械开关下发分闸指令，同时导通所述开断支路中第二晶闸管单元；
[0029]所述通流支路中机械开关分闸到位后，导通所述开断支路中第一晶闸管单元，控制振荡支路向所述全控器件注入反向的振荡电流，待流经所述全控器件的电流减小至关断设定值时，关断所述全控器件；
[0030]控制流经所述开断支路的电流转移至所述振荡支路对电容振荡电容充电；
[0031]当振荡电容的电压达到预设保护电压阈值时，耗能支路导通，电流转移至耗能支路流通。
[0032]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0033]本专利技术提供的自取能多端口直流断路器，通过共用主断路器和振荡电流注入辅助关断相结合的方法，较同等级参数和数量的单台混合式断路器方案全控器件使用数量节约70％以上，大幅度降低了断路器成本。其开断电流不受全控器件自身关断能力限制，开断能力较传统混合式断路器大幅度提升，满足了大规模直流电网建设对直流断路器技术性与经济性双重要求。
[0034]本专利技术提供的自取能多端口直流断路器的应用方法，通过对自取能多端口直流断路器的工作状态进行监测，并依据监测结果对各个开断单元、通流支路以及辅助支路单元的导通状态进行相应的控制，能够实现短路电流的快速转移和开断，开断电流可达到数十kA，满足直流输配电网络化系统应用需求。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术实施例中自取能多端口直流断路器的一个具体示例的原理框图；
[0037]图2为本专利技术实施例中开断单元的一个具体示例的原理框图；
[0038]图3为本专利技术实施例中开断单元拓扑；
[0039]图4(1)
‑
(4)为本专利技术实施例中电流转移开关拓扑；
[0040]图5(1)
‑
(4)为本专利技术实施例中辅助支路拓扑；
[0041]图6为本专利技术实施例中自取能多端口直流断路器的应用方法的一个具体示例的流程图；
[0042]图7为本专利技术实施例中自取能多端口直流断路器的一个具体示例的电路结构图；
[0043]图8为本专利技术实施例中自取能多端口直流断路器电容取能示例图；
[0044]图9为本专利技术实施例中直流线路短路故障断路器开断过程一个具体的示意图；
[0045]图10为本专利技术实施例中直流线路短路故障断路器开断过程一个具体的示意图；
[0046]图11为本专利技术实施例中直流线路短路故障断路器开断过程一个具体的示意图；
[0047]图12为本专利技术实施例中直流线路短路故障断路器开断过程一个具体的示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自取能多端口直流断路器，其特征在于，包括：开断支路、多个通流支路、多个辅助支路，其中，每个所述通流支路均串接于其对应的直流线路中，所述直流线路与所述通流支路一一对应设置；所述开断支路两端分别通过一个所述辅助支路并联于所述通流支路两端，所述开断支路两端还分别通过一个所述辅助支路与直流母线连接。2.根据权利要求1所述的自取能多端口直流断路器，其特征在于，还包括：接地支路，所述接地支路的一端与所述开断支路连接，所述接地支路的另一端接地。3.根据权利要求1所述的自取能多端口直流断路器，其特征在于，所述开断支路包括至少一个开断单元，所述开断单元包括振荡支路、耗能支路及关断支路，所述振荡支路与所述耗能支路、所述关断支路并联连接。4.根据权利要求3所述的自取能多端口直流断路器，其特征在于，所述振荡支路包括：振荡电容、振荡电感、第一晶闸管单元及第二晶闸管单元，其中，所述第一晶闸管单元的一端分别与所述振荡电容的一端及所述第二晶闸管单元的一端连接，所述振荡电容的另一端与所述振荡电感的一端连接，所述振荡电感的另一端与所述第二晶闸管单元的另一端连接。5.根据权利要求4所述的自取能多端口直流断路器，其特征在于，所述第一晶闸管单元及第二晶闸管单元均包括至少一个晶闸管。6.根据权利要求1所述的自取能多端口直流断路器，其特征在于，所述通流支路包括机械开关及电流转移开关，所述机械开关与所述电流转移开关串联连接。7.根据权利要求1所述的自取能多端口直流断路器，其特征在于，所述辅助支路包括：多个串联的单向二极管阀；或，机械开关及多个串联的单向二极管阀；或，单向阻流开关及晶闸管；或，多个串联的单向晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李弸智，周万迪，贺之渊，张升，高冲，刘远，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：