一种高压大电流直流断路器及其控制方法技术

本发明专利技术提出一种高压大电流直流断路器及其控制方法，直流断路器包括辅助开关电路，直流负荷开关，第一避雷器、主开关支路、第一二极管阀和第二二极管阀；辅助开关电路包括第一断流单元和第二断流单元；第一断流单元一端连接第一限流电抗器，另一端依次与第二断流单元、直流负荷开关和第二限流电抗器依次连接后，串入线路；主开关支路与第一避雷器并联后，一端连接在第一断流单元和第二断流单元之间，另一端接地；第一二极管阀连接在第一限流电抗器和第一断流单元之间并接地，第二二极管阀连接在第二限流电抗器和直流负荷开关之间并接地。本发明专利技术基于电流转移原理来分断直流电流，适用于高压大电流场合，拓扑结构简单，分断快速，控制简易。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出，直流断路器包括辅助开关电路，直流负荷开关，第一避雷器、主开关支路、第一二极管阀和第二二极管阀；辅助开关电路包括第一断流单元和第二断流单元；第一断流单元一端连接第一限流电抗器，另一端依次与第二断流单元、直流负荷开关和第二限流电抗器依次连接后，串入线路；主开关支路与第一避雷器并联后，一端连接在第一断流单元和第二断流单元之间，另一端接地；第一二极管阀连接在第一限流电抗器和第一断流单元之间并接地，第二二极管阀连接在第二限流电抗器和直流负荷开关之间并接地。本专利技术基于电流转移原理来分断直流电流，适用于高压大电流场合，拓扑结构简单，分断快速，控制简易。【专利说明】
本专利技术属于电力电子
，具体涉及。
技术介绍
多端直流输电技术能够实现多电源供电、多落点受电，是一种灵活、快捷、经济的输电方式，满足电力工业的发展需求。直流断路器是多端直流输电工程中一种十分重要的设备，在多端直流系统中采用直流断路器才能充分发挥多端直流系统的特点和优势，然而直流断路器开断直流电流过程承受电压极高，需要吸收的能量特别大，要求开断速度快，可靠性高，而且需要开断双向电流。目前，一些学者正在研究其对应的直流断路器。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出，利用电流转移原理分断直流电流，实现了高压大电流的双向快速分断，为极线直流断路器的研制提供了 一条崭新的技术路线。本专利技术提供的一种高压大电流直流断路器，其改进之处在于，所述直流断路器包括辅助开关电路，直流负荷开关，第一避雷器、主开关支路、第一二极管阀Dl和第二二极管阀D2 ；所述辅助开关电路包括第一断流单元和第二断流单元；所述第一断流单元一端连接第一限流电抗器LI，另一端依次与所述第二断流单元、所述直流负荷开关和第二限流电抗器L2依次连接后，形成支路，串入线路；所述主开关支路与所述第一避雷器并联后，一端连接在所述第一断流单元和所述第二断流单元之间，另一端接地；所述第一二极管阀Dl—端连接在所述第一限流电抗器LI和所述第一断流单元之间，另一端接地；所述第二二极管阀D2 —端连接在所述第二限流电抗器L2和所述直流负荷开关之间，另一端接地。其中，所述主开关支路由IGBT阀段构成；所述IGBT阀段由至少两个的IGBT串联构成。其中，所述第一断流单元包括第一隔离开关BRK1、第二隔离开关BRK11、第一电阻Rl和第一隔尚阀；所述第一隔离开关BRKl —端与所述第一电阻Rl和第二隔离开关BRKll依次串联，另一端与所述第一限流电抗器LI连接；所述第一隔离阀与串联的所述第一电阻Rl和所述第二隔离开关BRKll并联；所述第一隔离阀包括反并联的第一 IGBT和第二 IGBT。其中，所述第二断流单元包括第三隔离开关BRK2、第四隔离开关BRK21、第二电阻R2和第二隔离阀；所述第三隔离开关BRK2—端与所述第二电阻R2和第四隔离开关BRK21依次串联，另一端与所述第一断流单元的第二隔离开关BRKll连接；所述第二隔离阀与串联的所述第二电阻R2和所述第四隔离开关BRK21并联；所述第二隔离阀包括反并联的第三IGBT和第四IGBT。其中，所述直流负荷开关包括交流断路器BRK3、电容C、第三电抗L3和第二避雷器；所述电容C与所述第三电抗L3串联后分别与所述交流断路器BRK3和第二避雷器并联。其中，所述第一二极管阀Dl由至少两个的二极管同向串联构成，形成支路后，其正极接地，负极连接在所述第一限流电抗器LI和所述第一隔离开关BRKl之间。其中，所述第二二极管阀D2由至少两个的二极管同向串联构成，形成支路后，其正极接地，负极连接在所述第二限流电抗器L2和所述直流负荷开关之间。本专利技术基于另一目的提供的一种高压大电流直流断路器的控制方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤:(I)将直流断路器接入线路中，并保持第一隔离开关BRK1、第二隔离开关BRK11、第三隔离开关BRK2、第四隔离开关BRK21和交流断路器BRK3为断开状态，IGBT阀段、第一隔离阀和第二隔离阀为闭锁状态；(2)开通直流断路器；(3)出现故障时，控制器判断线路中的电流类型，为故障电流还是负荷电流；(4)根据电流类型，对直流断路器进行关断控制。其中，步骤(2)开通直流断路器的过程包括:I)闭合第一隔离开关BRK1、第二隔离开关BRK11、第三隔离开关BRK2和第四隔离开关BRK21 ；2)闭合直流负荷开关中的交流断路器BRK3 ；3)触发导通第一断流单元中的第一 IGBT和第二断流单元中的第三IGBT ；4)断开第二隔离开关BRKll和第四隔离开关BRK21。其中，步骤(4)根据电流类型，对直流断路器进行关断控制，包括:对于故障电流:①触发导通所述IGBT阀段，关断所述第二断流单元中的第三IGBT ；②关断所述IGBT阀段；③第一避雷器动作并吸收能量；④断开第一隔离开关BRKl ；对于负荷电流:i)断开直流负荷开关中的交流断路器BRK3 ；ii)直流负荷开关中的第二避雷器动作并吸收能量。其中，步骤(2)开通直流断路器的过程包括:I)闭合主支路的第一隔离开关BRK1、第二隔离开关BRK11、第三隔离开关BRK2和第四隔离开关BRK21 ；2)闭合直流负荷开关中的交流断路器BRK3 ；3)触发导通第一断流单元中的第二 IGBT和第二断流单元中的第四IGBT ；4)断开第二隔离开关BRKll和第四隔离开关BRK21。其中，步骤(4)根据电流类型，对直流断路器进行关断控制，包括:对于故障电流:①触发导通所述IGBT阀段，关断所述第一断流单元中的第二 IGBT ；②第一避雷器吸收能量；③断开第三隔离开关BRK2 ；对于负荷电流:i)断开直流负荷开关中的交流断路器BRK3 ；ii)直流负荷开关中的第二避雷器吸收能量。与现有技术比，本专利技术的有益效果为:本专利技术结合了强迫换流思想和电流转移分断思想，实现了大容量系统直流电流的分断。本专利技术采用全控型器件IGBT构成直流断路器拓扑，可应用于高压大电流场合，拓扑结构简单，控制简易，扩展性高。本专利技术创造性的利用并联IGBT串联阀支路来分断双向直流电流，大幅减少了IGBT器件数量，降低直流断路器成本，损耗也相应减少。本专利技术可应用于高压大电流场合，拓扑结构简单，控制简易，扩展性高。本专利技术应用快速隔离开关，实现了多工况双向直流电流分断，分断过程无弧快速。本专利技术利用辅助电路实现了直流断路器的软开通，减小了功率器件开通过程所承受的应力。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术提供的直流断路器结构图。图中，LI为第一限流电抗器；L2为第二限流电抗器；1为第一 IGBT ；2为第二 IGBT ；3为第三IGBT ；4为第四IGBT ；5为IGBT阀段；BRKl为第一隔尚开关；BRK11为第二隔尚开关；BRK2为第三隔尚开关；BRK21为第四隔尚开关；BRK3为断路器；D1为第一二极管阀；D2为第二二极管阀；M0V1为第一避雷器；M0V2为第二避雷器。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。本实施例提出的一种高压大电流直流断路器，其结构如图1所示，包括辅助开关电路，直流负荷开关，第一避雷器、主开关支路、第一二极管阀Dl和第二二极管阀D2 ;辅助开关电路包括第一断流单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压大电流直流断路器，其特征在于，所述直流断路器包括辅助开关电路，直流负荷开关，第一避雷器、主开关支路、第一二极管阀D1和第二二极管阀D2；所述辅助开关电路包括第一断流单元和第二断流单元；所述第一断流单元一端连接第一限流电抗器L1，另一端依次与所述第二断流单元、所述直流负荷开关和第二限流电抗器L2依次连接后，形成支路，串入线路；所述主开关支路与所述第一避雷器并联后，一端连接在所述第一断流单元和所述第二断流单元之间，另一端接地；所述第一二极管阀D1一端连接在所述第一限流电抗器L1和所述第一断流单元之间，另一端接地；所述第二二极管阀D2一端连接在所述第二限流电抗器L2和所述直流负荷开关之间，另一端接地。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：温家良，邱宇峰，药韬，郭高朋，杨杰，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，
类型：发明
国别省市：