[发明专利]一种直流断路器及直流断路器的控制方法

说明书

本发明公开了一种直流断路器；包括：机械开关供能单元，以及与所述机械开关供电单元电连接的机械开关单元；在所述机械开关单元中设置若干个机械开关子单元，且若干个机械开关子单元依次串联电连接；所述机械开关子单元中包括：机械开关，均压模块，充电换流模块，以及吸能限压模块；机械开关供能单元，用于对所述机械开关中的执行机构进行供电；所述机械开关，用于控制所述断路器的启/停状态；所述均压模块，用于实现所述机械开关单元中设置的各所述机械开关子单元间电压的均衡；所述充电换流模块，用于生成产生反向电流，控制所述机械开关的工作状态；所述吸能限压模块，用于吸收故障电流，实现对所述机械开关的限压保护。

技术领域

本发明涉及电气工程领域，特别涉及一种直流断路器及直流断路器的控制方法。

背景技术

由于传统化石能源的短缺、环境污染问题的加剧以及用户对电能需求的不断增长，使得可再生能源清洁能源的开发迅速发展。为了更经济地获取远距离可再生能源例如风能及太阳能，基于低损耗、远距离、大功率输电以及更有效地连接可再生能源入网和便于灵活操作的优点，高压直流输电得到了新的重视。

传统的直流输电工程多为两端系统，仅能实现两点之间的能量传输，当使用直流输电向多个负荷中心送电或多个交流系统间采用直流互联时，需要建设多条直流输电线路，这将极大地增加投资成本和运行费用。而多端直流输电系统充分开发了高压直流输电技术的经济优点和技术优点，是一种更有吸引力的输电技术，满足我国电力工业的发展需要。除了具备两端直流输电的优点外，多端直流输电还有可实现多电源供电、多落点受电；可靠更高，更加灵活；可以分期建设，提高投资效益等优点。

目前多端高压直流电网技术上的主要挑战，如网络结构的拓扑设计、大容量电缆、保护和开断短路电流的直流断路器等成为热门话题。对于多端高压直流电网，具有快速开断直流故障电流和隔离故障功能的直流断路器是必不可少和至关重要的。由于缺乏实用的高压直流断路器，当金属回路发生接地短路等较为严重的故障时，只能断开交流侧断路器，达到继电保护的目的，这样会使得故障的影响区域显著扩大，极大降低了多端直流输电系统的可靠性和灵活性。只有应用高压直流断路器，才有可能采用多端高压直流实现多个节点连接的可再生能源入网或退网、及时快速分离故障并可保证系统的安全可靠运行。因此研制适用于直流输电系统的高压直流断路器，对于发展柔性直流输电网变得尤为重要，对提高直流输电系统的可靠性和灵活性具有重要意义。

目前直流断路器主要分为三种类型：机械式直流断路器、全固态式直流断路器和混合式直流断路器。传统机械式高压直流断路器触发可靠性低，通断随机性大，所需预充电电容器容量大，体积大；混合式高压直流断路器通态损耗大，造价昂贵，对控制要求高；全固态式高压直流断路器的成本极高且通态损耗大。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流断路器及直流断路器的控制方法，通过多组机械开关子单元的串联，能灵活满足不同电压等级的要求；在直流断路器中设置有充电换流模块，当开断高电压大电流时，减少触发模块数量，降低预充电电容器所需容量，使断路器成本显著降低。

本发明提供的技术方案如下：

一种直流断路器，包括：机械开关供能单元，以及与所述机械开关供电单元电连接的机械开关单元；在所述机械开关单元中设置若干个机械开关子单元，且若干个机械开关子单元依次串联电连接；所述机械开关子单元中包括：机械开关，均压模块，充电换流模块，以及吸能限压模块；机械开关供能单元，用于对所述机械开关中的执行机构进行供电；所述机械开关，用于控制所述断路器的启/停状态；所述均压模块，用于实现所述机械开关单元中设置的各所述机械开关子单元间电压的均衡；所述充电换流模块，用于生成产生反向电流，控制所述机械开关的工作状态；所述吸能限压模块，用于吸收故障电流，实现对所述机械开关的限压保护。