[发明专利]一种多端直流系统用直流断路器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种多端直流系统用直流断路器及其控制方法。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种多端直流系统用直流断路器及其控制方法，核心是基于电流转移原理采用叠加反向电流的方式分断直流电流，实现了电流的双向分断，为直流断路器的研制提供了一条崭新的技术路线。

本发明提供的一种多端直流系统用直流断路器，其改进之处在于，包括避雷器、直流负荷开关支路、主开关支路和辅助开关电路；所述避雷器、所述直流负荷开关支路和所述主开关支路依次并联；

所述直流负荷开关支路包括串联的直流转换开关和电阻R3；

所述主开关支路由结构相同的第一断流单元和第二断流单元串联构成；所述第一断流单元包括串联的隔离开关BRK1和第一隔离阀段；所述第二断流开关包括串联的隔离开关BRK2和第二隔离阀段；

在所述第一断流单元两端并联第一辅助开关电路；在所述第二断流单元两端并联第二辅助开关电路；

所述第一辅助开关电路包括晶闸管T4-电抗L2串联支路、二极管D1、电容C2和电阻R1；所述二极管D1并联在所述第一断流单元两端；所述晶闸管T4-电抗L2串联支路和所述电容C1对地并联接于所述二极管D1两端，并通过所述电阻R1接地；

所述第二辅助开关电路包括晶闸管T3-电抗L1串联支路、二极管D2、电容C1和电阻R2；所述二极管D2并联在所述第二断流单元两端；所述晶闸管T3-电抗L1串联支路和所述电容C1对地并联接于所述二极管D2两端，并通过所述电阻R2接地。

其中，所述直流转换开关包括并联的交流断路器BRK3和LC串联支路；所述LC串联支路包括串联的电容C3和电抗L3。

其中，所述第一隔离阀段包括反并联的全控器件T1和全控器件T2；所述全控器件T1和全控器件T2均采用IGCT或GTO；所述第二隔离阀段包括反并联的全控器件T11和全控器件T21；所述全控器件T11和全控器件T21均采用IGCT或GTO。

其中，所述第一辅助开关电路中，所述晶闸管T4的阳极与所述二极管D1的负极连接，其阴极与所述电抗L2连接；所述电抗L2的另一端与所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与所述二极管D1的正极连接；所述电抗L2和电容C2之间通过所述电阻R1接地；

所述第二辅助开关电路中，所述晶闸管T3的阳极与所述二极管D2的负极连接，其阴极与所述电抗L1连接；所述电抗L1的另一端与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述二极管D2的正极连接；所述电抗L1和电容C1之间通过所述电阻R2接地。

其中，所述第一辅助开关电路中的所述二极管D1和所述晶闸管T4的个数均为两个以上；所述第二辅助开关电路中的所述二极管D2和所述晶闸管T3的个数均为两个以上。

其中，所述第一辅助开关电路中的二极管D1和所述第二辅助开关电路中的二极管D2负极相接，正极与线路中的限流电抗器连接。

本发明基于另一目的提供的一种多端直流系统用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：

（1）将直流断路器接入线路中，并保持全控器件T1、全控器件T2、全控器件T11、全控器件T21、晶闸管T3和晶闸管T4为闭锁状态，直流转换开关的交流断路器BRK3为断开状态，第一断流单元中的隔离开关BRK1和第二断流单元中的隔离开关BRK2均为断开状态，电容充电到额定电压；

（2）开通直流断路器；

（3）出现故障时，判断线路中的电流类型，为故障电流还是直流负荷电流；

（4）根据电流类型，直流断路器采用不同方式进行关断。

其中，步骤（2）控制器对直流断路器的开通过程包括：

1）闭合直流负荷开关支路中的交流断路器BRK3；

2）闭合第二断流单元中的隔离开关BRK2，触发导通其中的全控器件T11；

3）断开所述交流断路器BRK3；

4）闭合第一断流单元中的隔离开关BRK1，触发导通其中的全控器件T1。