[发明专利]一种具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器

权利要求书

1.一种具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器，其特征在于，该断路器包括直流回路以及相互并联的机械式断路器支路、电流转移支路和避雷器支路，所述的机械式断路器支路上设有第一开关K1，所述的电流转移支路上依次设有电容C、电感L和第二开关K2，并且在电容C的两端并联有充电单元和放电单元，所述的避雷器支路上设有避雷器MOA，该具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器的具体操作流程如下：

1)获取电容的电压值，若电压值低于预设值，则通过闭合第四开关K4为电容充电，直到达到预设值；

2)获取直流电流互感器测得的直流回路的电流值；

3)控制器检测是否有控制用的分闸信号，若有，则根据直流回路电流的大小判断分闸信号是由于因控制需要而断开第一开关K1，还是由于直流系统中发生故障而断开第一开关K1来实现保护，当确认是控制用的分闸信号时，则执行步骤4)，当确认是故障保护用的分闸信号时，则执行步骤10)；

4)直接计算出1.2倍直流回路的电流值，根据求出使得振荡回路的电容C在第一波放电时的最大电流达到1.2倍开断电流时所需要的电容电压值U_c1，计算电容C对电阻R放电需要达到所需电压值时所需要的时间其中U_c0为电容C上预先充的电压，即按照此机械式高压直流断路器所需要开断的最大短路电流的1.2倍对应所需要的振荡电路中电容的预先充电电压值；

5)闭合第三开关K3，并开始放电计时；

6)检测放电时间是否到达电容需要放电的时间Δt，若是，则进行步骤7)，若否，则返回步骤6)；

7)获取此时电容的电压值，并判断此时电容的电压值是否达到电容所需要的电压值U_c1，若是，则断开第三开关K3，若否，则返回步骤7)；

8)检测从第一开关K1闭合到目前的时间是否达到设定的时间Δt1，即规定的K1打开到K2闭合之间的时间间隔，若是，则闭合第二开关K2，第一开关K1中叠加流过由电感L和电容C确定的高频电流，则第一开关K1出现电流过零点，完成断路器过零开断动作，若否，则返回步骤8)；

9)完成机械断路器的开断，本次控制结束；

10)继电保护单元判断直流系统中是否发生了故障；

11)当继电保护单元判断不为故障时，则返回步骤1)继续检测；

12)当因故障需要使断路器分闸时，则计算当前测得的直流回路的电流加上直流回路的电流上升率乘以机械式断路器第一开关K1与第二开关K2动作的时差，再乘以1.2得到计算电流，根据公式计算出相应的电压U_c1，根据公式计算将电容电压从最初充的电压值U_c0放电达到U_c1需要的时间；

13)电容C通过电阻R开始放电，直到达到放电的时间且电压值也达到U_c1的值；

14)在第一开关K1断开后，当时间到达设定时间时，闭合第二开关K2；

15)本次控制结束；

16)返回步骤1)重新开始运行。

2.根据权利要求1所述的一种具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器，其特征在于，所述的放电单元由电阻R和受控的第三开关K3构成，所述的电阻R和受控的第三开关K3串联后并联在电容C的两端。

3.根据权利要求1所述的一种具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器，其特征在于，所述的充电单元由电阻R4、受控的第四开关K4及高压直流电源构成，所述的电阻R4、受控的第四开关K4及高压直流电源依次串联后并联在电容C的两端。

4.根据权利要求1所述的具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器，其特征在于，该直流断路器还包括控制器以及设置在直流回路上的直流电流互感器，所述的控制器分别与电流互感器、第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3、第四开关K4连接。

5.根据权利要求1所述的具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器，其特征在于，所述的第一开关K1在非动作情况处于闭合状态，所述的第二开关K2和第三开关K3、第四开关K4在非动作情况处于断开状态。

6.根据权利要求5所述的具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器，其特征在于，控制器一直实时检测电容C上的电压，如果小于按照1.2倍最大开断电流所确定的充电电压U_c0，则第四开关K4闭合对电容C充电，直到电容C电压达到U_c0时，第四开关K4断开。