[发明专利]一种多端直流断路器及其控制方法

权利要求书

1.一种多端直流断路器的控制方法，其特征在于，所述多端直流断路器包含n个端口，端口x通过剩余电流开关RCBx分别与双向晶闸管BTx和快速机械开关MSx相连，其中n是不小于3的自然数，x是不小于1且不大于n的自然数；MSx的一端和BTx相连，另一端与第1母线相连；BTx的一端与MSx相连，另一端通过剩余电流开关RCB2_x与第2母线相连；反向导通晶闸管RT、电感和电容组成串联支路与避雷器并联，所述串联支路的一端通过剩余电流开关RCB1_0与第1母线相连，另一端通过剩余电流开关RCB2_0与第2母线相连；包括：开断端口故障时的控制方法、快速开关失效时的控制方法以及开断母线故障时的控制方法；其中：

开断端口故障时的控制方法包括以下步骤：

步骤1、系统正常运行期间，反向晶闸管和所有的双向晶闸管都处于关断状态，所有的剩余电流开关都处于导通状态，电容被充电至初始电压U0；多端直流断路器通过快速机械开关MS1~MSn导通系统电流，导通损耗极小；

步骤2、端口x在t1时刻发生故障；在t2时刻，多端直流断路器检测到故障并立即燃弧分闸MSx；

步骤3、在t3时刻，MSx完成分闸，此时导通BTx和RT，电容开始通过以下回路放电：电容–BTx–MSx–RT–电感；在t4 时刻，MSx 熄弧并恢复绝缘能力；

步骤4、在t5时刻，故障电流将电容电压充电至避雷器参考电压，故障电流开始转移到避雷器；一旦故障电流下降至10A以下，多端直流断路器打开RCBx，从而将端口x隔离。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，快速开关失效时的控制方法包括以下步骤：

步骤1、在开断端口x故障时，MSx发生失效；在t’2时刻，多端直流断路器识别出MSx失效并立即燃弧分闸除了MSx以外的所有快速机械开关；

步骤2、在 t’3时刻，除MSx以外的所有快速机械开关都完成了分闸，此时多端直流断路器导通RT以及除BTx以外的所有双向晶闸管，此后电容开始放电；在t’4时刻，除MSx以外的所有快速机械开关均熄弧并恢复了绝缘能力；

步骤3、在t’5时刻，故障电流将电容电压充电至避雷器参考电压，故障电流开始转移到避雷器；一旦故障电流下降至10A以下，多端直流断路器打开RCBx，从而将端口x隔离。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，开断母线故障时的控制方法包括：开断第1母线故障时的控制方法以及开断第2母线故障时的控制方法。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，开断第1母线故障时的控制方法包括以下步骤：

步骤1、多端直流断路器检测到第1母线故障后，立即燃弧分闸所有的快速机械开关；

步骤2、所有的快速机械开关完成分闸后，导通RT和所有的双向晶闸管；随后电容开始放电，电容的放电电流使得所有的快速机械开关熄弧并恢复绝缘能力；

步骤3、故障电流将电容电压充电至避雷器参考电压后，故障电流开始转移到避雷器；一旦故障电流下降至10A以下，多端直流断路器打开RCB1_0，从而将第1母线隔离。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，开断第2母线故障时的控制方法包括以下步骤：第2母线故障后，由于RT和所有的双向晶闸管都处于关断状态，注入故障点的电流很小，不超过10A；多端直流断路器检测到第2母线故障后，打开与第2母线相连的所有剩余电流开关即可将第2母线隔离。

6.一种多端直流断路器，其特征在于，用于实现权利要求1-5中任一项所述的控制方法，剩余电流开关在数十毫秒内开断不超过10A的剩余电流。

7.根据权利要求6所述的多端直流断路器，其特征在于，快速机械开关在数毫秒内完成分闸。

8.根据权利要求6所述的多端直流断路器，其特征在于，电容在正常状态下具有初始电压U0。