[发明专利]一种混合式直流断路器避雷器的监测方法及系统

说明书

本发明涉及一种混合式直流断路器避雷器的监测方法及系统，该方法包括：测量N组混合式直流断路器的线路侧电流、主支路电流及转移支路电流；根据每一组中的线路侧电流、主支路电流以及转移支路电流，计算混合式直流断路器的耗能支路电流；将每一组计算得到的耗能支路电流与避雷器泄漏阈值电流限值进行比较；若混合式直流断路器的耗能支路电流大于避雷器泄漏阈值电流上限值或者是小于避雷器泄漏阈值电流下限值的组数不小于第一设定值，第一设定值不小于N/2，则判定避雷器异常。本发明降低了成本、简化了系统设计且可靠性高，避免了加装避雷器在线监测装置对避雷器动态性能的影响。

技术领域

本发明涉及一种混合式直流断路器避雷器的监测方法及系统，属于高压直流输电技术领域。

背景技术

随着分布式清洁能源的接入，基于柔性直流的输配电技术，由于其灵活的控制特性得到了越来越多的应用，但直流电网技术的应用目前还存在尚待突破的难题。例如，直流电网系统存在着故障电流难以切断的难题，直流系统由于缺乏自然过零点，因此普通交流断路器并不完全适用于直流系统。直流系统为低惯量系统，其故障后的故障电流上升很快，对基于全控型半导体器件的柔性直流输电系统而言，器件耐受过电流的能力较弱，故障电流可能在数毫秒内超过器件的最高耐受值，使关键器件乃至整个换流站损毁。因此有必要快速限制并切断故障电流，以维持直流电网安全稳定运行并保护电网中的关键设备，高压直流断路器成为有效甚至唯一的技术手段。

直流断路器的主要技术方案分为纯机械式、固态开关式和混合式。机械开关开断速度较慢，而纯固态开关型断路器用于高压大容量领域时损耗较大，混合式直流断路器综合了机械式断路器与固态断路器的优点，具有通态损耗小、开断快速可控、无弧(微弧)无响声、开关寿命长、可靠性高、无需专用冷却设备等优点，是目前高压直流断路器研发的主要方向。

混合式直流断路器的结构示意图如图1所示，由主支路、转移支路和耗能支路三条支路并联构成，其中主支路由快速机械开关和少量IGBT模块级联的电力电子开关组成，用于导通系统运行电流和转移故障电流；转移支路由大量IGBT模块级联的电力电子开关组成，用于关断各种暂稳态工况下电流；耗能支路由多个避雷器单元串联构成，用于抑制断路器暂态分断电压和吸收感性元件储存能量。

在混合式高压直流断路器运行过程中，如果避雷器发生异常，对混合式直流断路器转移支路电力电子开关设备的安全稳定运行造成极大的危害，混合式直流断路器避雷器运行的状态决定了混合式直流断路器是否具备正确、可靠的分断能力。因此，实现避雷器的故障早期发现，将故障遏制在萌芽阶段，对避雷器的监测显得尤为重要。

为了实现对避雷器的监测，现有的方法为在避雷器上加装无源监测装置，该监测装置通过获取避雷器漏电流并将电流转换成电压信号实现取能，由于直流断路器耗能支路为多组避雷器并联，在任一组避雷器加装该监测装置，当断路器分断较大电流时，因该监测装置分取较高电压进而影响各避雷器组的均压特性，因此该监测装置不适用于混合式直流断路器。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合式直流断路器避雷器的监测方法及系统，用于解决如何实现混合式直流断路器中避雷器监测的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种混合式直流断路器避雷器的监测方法，步骤如下：

测量N组混合式直流断路器的线路侧电流、主支路电流以及转移支路电流；

根据每一组中的线路侧电流、主支路电流以及转移支路电流，计算混合式直流断路器的耗能支路电流；

将每一组计算得到的混合式直流断路器的耗能支路电流与避雷器泄漏阈值电流上限值和避雷器泄漏阈值电流下限值进行比较；

若混合式直流断路器的耗能支路电流大于避雷器泄漏阈值电流上限值或者是小于避雷器泄漏阈值电流下限值的组数不小于第一设定值，第一设定值不小于N/2，则判定避雷器异常。