[发明专利]一种直流断路器及其控制方法、装置

说明书

本发明涉及一种直流断路器及其控制方法、装置，该方法包括：当系统发生短路故障后，控制主电流电路中的机械开关分断，控制零电流电路导通；当机械开关S的电流减小为零时控制零电压电路导通，使得：零电压电路和零电流电路形成回路进行续流，机械开关两端电压钳位为零以防止电弧复燃；续流结束后，系统电压对零电流电路中的预充电电容反向充电，完成分断。本发明通过先导通零电流电路制造电流过零点使机械开关过零熄弧，保证了短路电流完全转移至零电流电路；然后导通零电压电路钳制机械开关熄弧后的恢复电压，防止电弧复燃，使机械开关可靠熄弧。

技术领域

本发明涉及一种直流断路器及其控制方法、装置，属于直流断路器技术领域。

背景技术

相比于交流电网，直流电网可以使分布式能源更加方便地接入，并且越来越多的直流用电器的接入也使得直流电网的研究和发展变得尤为重要。直流断路器作为直流电网中的关键设备，不仅能够在正常运行情况下，根据运行的需要投入或切除部分电力设备或线路，起到控制作用，而且在电流设备或线路发生故障时，可以将故障部分从电网中迅速切除，起到保护作用。

传统机械式直流断路器的开断时间一般在几十毫秒，这远远不能满足直流电网对于速断性的要求。这是由于直流电网不存在电抗，短路电流的增长速度比交流电网迅速得多，要求直流断路器的开断时间最好在几十到几百微秒，显然传统机械式直流断路器是无法满足要求的。

通过在机械开关中串联电力电子全控器件(GTO或IGBT)，构成了一种新型的直流断路器—混合式直流断路器。混合式直流断路器利用全控器件来切断电流，速动性到了大幅提高，基本可以满足直流电网的要求。例如，授权公告号为CN105281289B的中国发明专利文件公开了一种双向混合式直流断路器及其控制方法，具有长期通流损耗小、分断动作迅速和工作可靠性高等优点。其中，双向混合式直流断路器的结构示意图如图1所示，包括并联连接的主电流电路、零电压电路、零电流电路和能量吸收电路，主电流电路包括机械开关S，零电压电路包括反向并联以实现双向通流功能的晶闸管T1和T2，零电流电路包括由预充电电容C、电感L和晶闸管桥构成的双向脉冲电流电路，预充电电容C和电感L串联构成LC振荡支路跨接在晶闸管桥的直流侧，能量吸收电路包括压敏电阻MOV。以正常运行情况下主电流电路中的电流由左向右为例，当系统发生短路故障后，该双向混合式直流断路器的控制过程为：

(1)机械开关S分断，控制导通零电压电路，短路电流由主电流电路转移至零电压电路；

(2)当机械开关S的触头分开到足够开距时，控制导通零电流电路，预充电电容C通过电感L放电产生脉冲电流，迫使零电压电路中的电流减小为零；

(3)当零电压电路中的电流过零关断后，系统母线对预充电电容C反向充电，断路器两端电压不断地从反压向正压增加，使能量吸收电路导通以吸收短路电流。

上述控制方法在断开机械开关短路电流的时候，是先导通反向并联两晶闸管具有双向流通功能的零电压电路，目的是将流过机械开关的电流转移到该零电压电路上，然后导通零电流电路，LC振荡支路使主电流电路的电流减小为零。那么，如果在断开机械开关触头产生电弧后导通与机械开关并联的零电压电路，此时机械开关加电弧组成的主电流电路和零电压电路的晶闸管通路都是电阻很小的通路，那么短路电流很可能不能够很好的转移到零电压电路上去，也很可能不能够使机械开关电流过零。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流断路器及其控制方法、装置，用于解决机械开关的短路电流在转移过程中无法出现零点而不能可靠转移，导致开断不可靠的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种直流断路器的控制方法，步骤如下：

当系统发生短路故障后，控制主电流电路中的机械开关分断，控制零电流电路导通；