[发明专利]一种高压大电流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，具体涉及一种高压大电流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，本发明提出一种高压大电流直流断路器及其控制方法，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。

本发明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。

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R1和第一隔离阀；

所述第一隔离开关BRK1一端与所述第一电阻R1和第二隔离开关BRK11依次串联，另一端与所述第一限流电抗器L1连接；

所述第一隔离阀与串联的所述第一电阻R1和所述第二隔离开关BRK11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BRK2一端与所述第二电阻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BRK11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D1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L1和所述第一隔离开关BRK1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。

本发明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：

（1）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：

1）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BRK11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：