[发明专利]基于直流断路器的柔性直流配电线路保护装置和方法

权利要求书

1.一种基于直流断路器的柔性直流配电线路保护装置，其特征在于，所述保护装置包括M+N个直流断路器、断路器控制单元、M个母线故障检测单元和N个线路故障检测单元；

所述M+N个直流断路器包括M个第一直流断路器和N个第二直流断路器；

其中，M个第一直流断路器一一对应地安装在M个直流母线上，布置于母线隔离开关和对应的平波电抗器之间；N个第二直流断路器分别对应安装在N条配电线路上，布置于线路两侧隔离开关与对应的平波电抗器之间；

M个所述母线故障检测单元一一对应地分布在M条直流母线上，用于检测所属直流母线上电流检测点的电流量；N个所述线路故障检测单元一一对应地分布在N条配电线路上，用于检测所属配电线路上电流检测点的电流量；

所述断路器控制单元的输入端与M个母线故障检测单元和N个线路故障检测单元连接，输出端与所有直流断路器连接；所述断路器控制单元结合所有直流母线上的电流量和配电线路上的电流量，以电流突变量和电流方向作为保护特征以构建故障判据，判别故障发生位置并判断是否发出故障动作信号，再根据所得的故障动作信号将相应的直流断路器跳开；

所述M、N均为大于等于1的正整数；

所述直流断路器包括主断路器单元、第一晶闸管组T_ch、第二晶闸管组T_F、电容器C_CB、电阻器R_ch、电阻器R_L、电感L_ch和电感L_L；

所述第一晶闸管组T_ch、电阻器R_ch、电感L_ch、电阻器R_L、第二晶闸管组T_F依次连接，所述第一晶闸管组T_ch的输入端与主断路器单元的输入端连接，所述第二晶闸管组T_F的输出端与主断路器单元的输出端连接；所述电容器C_CB的一端连接在电感L_ch和电阻器R_L之间，另一端引出；所述电感L_L串联在主断路器单元的输出端；

所述主断路器单元由IGBT组串联反并联二极管组成，用于切断所属线路电流；

在断路器的初始状态下，主断路器单元的IGBT组、第一晶闸管组T_ch、第二晶闸管组T_F均处于截止状态；

当直流断路器合闸时：

投运时，先给第一晶闸管组T_ch触发信号，对电容器C_CB进行充电，电流流过电阻器R_ch和电感L_ch并对电容器C_CB充电，此时电阻器R_L用于控制最大电流，电感L_L用于限制充电电流的导数；在充电电流降至IGBT组的保持电流以下之后，晶闸管T_ch自然关断；通过向IGBT驱动器发送接通信号来完成主断路器单元额定闭合，断路器合闸成功；

当直流断路器断开时：

接收到跳闸信号后，主中断过程开始，在关闭主断路器单元IGBT的同时，触发晶闸管T_F；电容器C_CB通过R_L连接到故障电流路径，并在IGBT关断时让C_CB馈入故障阻抗，C_CB继续提供故障阻抗，预充电电容器中存储的能量以及电缆电感自然会在电阻器R_L、电缆电阻和故障阻抗中消散，第二晶闸管组T_F将在故障电流降至其保持电流值以下后自然关闭，完成断路器的彻底闭合。

2.根据权利要求1所述的基于直流断路器的柔性直流配电线路保护装置，其特征在于，所述母线故障检测单元的检测点位于所属第一直流断路器临近配电线路的一侧；所述线路故障检测单元的检测点位于所属第二直流断路器远离直流母线的一侧。