[发明专利]一种多端直流断路器及其控制方法

说明书

本发明属于电力系统直流输电领域，公开一种多端直流断路器，该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与双向晶闸管BTx和快速机械开关MSx相连；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。本发明的多端直流断路器具有导通损耗极小、开断可靠性高的优点，还具备隔离直流母线故障的能力。本发明还提供一种多端直流断路器控制方法。

技术领域

本发明涉及电力系统直流输电领域，具体涉及一种多端直流断路器及其控制方法。

背景技术

在大规模柔性高压直流电网里，一条直流母线有多条直流出线。为了有选择地切除故障线路，每条直流线路端口都需要配置一个直流断路器，然而这种配置方案的建造成本过高。利用单个多端直流断路器替代多个直流断路器，使多个端口共用昂贵的开断设备，能够有效降低建造成本。

对于现有的大多数多端直流断路器，系统正常运行时负载电流会流过多个由IGBT(绝缘栅双极型晶体管)组成的负载换流开关LCS，每个LCS会带来数十千瓦的导通损耗。现有的一些多端直流断路器不包含LCS，负载电流仅流过机械开关，导通损耗仅数十瓦，几乎可以忽略不计。然而现有不包含LCS的多端直流断路器在开断电流期间需要打开多个机械开关，任何一个机械开关失效都会导致开断失败，开断可靠性较低。多端直流断路器的开断失败会严重影响柔性高压直流电网的正常运行。

因此，有必要研究一种不包含LCS的新型多端直流断路器，使其具备较高的开断可靠性。

发明内容

针对现有技术的缺点与不足，本发明提供一种新型的多端直流断路器。在开断端口故障期间，本发明所述多端直流断路器仅需要打开一个机械开关，且在机械开关失效时可以提供后备保护，从而有效地提高了开断可靠性。

本发明还提供一种多端直流断路器控制方法。

本发明的多端直流断路器采用如下技术方案实现：

一种多端直流断路器，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。

优选地，剩余电流开关在数十毫秒内开断不超过10A的剩余电流。

优选地，快速机械开关在数毫秒内完成分闸。

优选地，电容在正常状态下具有初始电压U0。

本发明的多端直流断路器控制方法采用如下技术方案实现：

一种多端直流断路器的控制方法，用于控制本发明的多端直流断路器，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。

优选地，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；