[发明专利]一种限流式快速重合闸直流断路器拓扑结构及控制方法

权利要求书

1.一种限流式快速重合闸直流断路器拓扑结构，其特征在于，包括：载流电路、限流电路、换流电路、断流电路和续流电路；

所述载流电路包括依次串联连接的机械开关和辅助换流开关；所述限流电路串联在载流电路两侧，所述换流电路与载流电路并联连接，所述换流电路包括两个二极管组成的上桥臂和下桥臂，所述断流电路串联在上下桥臂之间，所述续流电路串联在换流电路的下桥臂与大地之间；

所述换流电路为二极管桥式换流电路，即左右两端各连接一个上桥臂与下桥臂，两个上桥臂相交形成上桥臂交点，两个下桥臂相交形成下桥臂交点；每个桥臂由若干二极管同向串联组成，上桥臂二极管的阳极与换流电路左、右两端点连接，下桥臂二极管的阳极与下桥臂交点连接；在换流电路左、右端点与下桥臂二极管之间分别串联阻尼电阻；

所述断流电路包括若干子模块串联连接组成的电力电子支路和避雷器支路；所述避雷器支路与电力电子支路并联。

2.如权利要求1所述的一种限流式快速重合闸直流断路器拓扑结构，其特征在于，所述机械开关包括多个基于电磁斥力机构的真空快速开关串联连接，所述辅助换流开关包括两组电力电子器件反向串联连接，每一组包含至少一个串联的全控型电力电子开关。

3.如权利要求1所述的一种限流式快速重合闸直流断路器拓扑结构，其特征在于，所述断流电路串联在换流电路的上桥臂交点与下桥臂交点之间，所述断流电路包括若干子模块串联连接组成的电力电子支路和避雷器支路；所述避雷器支路与电力电子支路并联。

4.如权利要求3所述的一种限流式快速重合闸直流断路器拓扑结构，其特征在于，每个子模块包括一个全控型电力电子器件以及与所述器件并联的RCD缓冲电路，其中RCD缓冲电路中的电阻R和电容C串联，二极管D并联在电阻R两侧。

5.如权利要求1-4中任一项所述的一种限流式快速重合闸直流断路器拓扑结构的控制方法，其特征在于，包括故障分断过程，具体为：

接地故障发生后，当载流电路上的电流大于所设阈值后，保护装置发出动作信号，载流电路中的辅助换流开关断开，同时断流电路导通；

电流向换流电路和断流电路转移；

在电流完全转移到换流电路和断流电路后，向载流电路中的机械开关发出闭锁信号；

在机械开关完全断开后，关断断流电路中的电力电子支路，避雷器支路导通；

非故障侧电感能量经避雷器支路泄放；故障侧电感能量经换流电路泄放；

能量泄放完毕即宣告断路器分断完成。

6.如权利要求1-4中任一项所述的一种限流式快速重合闸直流断路器拓扑结构的控制方法，其特征在于，包括重合闸过程，具体为：

在断路器分断后经过设定延时，发出重合闸命令，闭合断流电路中的电力电子支路；

重合闸前的设定延时时间根据具体电网特性而定；

检测此时故障电路的电气量，判断故障是否被清除；

若故障仍然存在，则关断电力电子支路，宣告重合闸失败；

若故障已被清除，则闭合载流支路的机械开关，然后闭合载流支路的辅助换流开关；

电流会转移至载流支路，在换流完毕后关断断流电路的电力电子支路，电流恢复到仅流通载流电路的正常状态，宣告重合闸顺利完成。

7.如权利要求6所述的一种限流式快速重合闸直流断路器拓扑结构的控制方法，其特征在于，检测此时故障电路的电气量，判断故障是否被清除，具体为：重合闸时检测故障电路电气量，包括故障电流上升率或故障侧电路电压，通过将检测到的故障电路电气量与设定阈值比较以判断故障是否仍然存在。