[发明专利]一种直流断路器及其应用方法

说明书

本发明公开了一种直流断路器及其应用方法，直流断路器包括：通流支路串入电力线路中；受控电源单元与通流支路、振荡支路、接地单元连接；耗能支路，其可与主通流支路并联连接，也可与振荡支路连接。当电力线路未故障时，通流支路导通直流负荷电流，直流系统为振荡支路、受控电源单元预充电，振荡支路实现自取能；当电力线路出现短路故障时，通过控制受控电源单元及通流支路的运行状态，振荡支路产生与故障电流幅值相等、方向相反的振荡电流，使得通流支路可靠关断，从而实现采用受控有源振荡升压原理，提升注入电流幅值，实现通流支路熄弧开断。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种直流断路器及其应用 方法。

背景技术

直流输配电系统故障发展快、电流增长快，可靠的故障隔离是保证其 安全稳定运行的关键。高技术经济性的直流断路器是支撑直流输配电系统 发展应用的核心装备。目前，应用较广泛的中高压直流断路器主要有两种， 一种为机械式直流断路器，通过单次注入反向电流实现机械开关熄弧关断， 损耗低，但存在重合闸时间长、小电流开断机械开关重燃风险，且与开断 过程易于与直流系统形成振荡，对系统及其他设备正常安全运行带来隐患。 另一种为混合式直流断路器，通过电力电子器件实现电流可控关断，具备 无弧、快速重合闸等特点，系统适用性好，但开断电流技术性能与设备经 济性能均受限于全控型电力电子器件，不利于其在高压直流输电系统的大 规模推广应用

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的直流断路器中 的机械开关不能可靠熄弧关断的缺陷，从而提供一种直流断路器及其应用 方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种直流断路器，包括：通流支路、受 控电源单元、振荡支路、接地单元及耗能支路，其中，通流支路，其串入 电力线路中；受控电源单元，其第一端与通流支路的第一端连接，其第二 端分别与振荡支路的第一端、接地单元的第一端连接；振荡支路，其第二 端与通流支路的第二端连接；接地单元，其第二端接地；耗能支路，其与 所述通流支路并联连接，或其与所述振荡支路连接；当电力线路未故障时， 通流支路导通直流负荷电流，直流系统为振荡支路及受控电源单元预充电； 当电力线路出现短路故障时，通过控制受控电源单元及通流支路的运行状 态，振荡支路产生与故障电流幅值相等、方向相反的振荡电流，使得通流 支路可靠关断，最终由耗能支路消耗能量。

在一实施例中，通流支路包括：至少一个高速机械开关。

在一实施例中，受控电源单元为半桥结构。

在一实施例中，半桥结构包括：第一电力电子器件、第二电力电子器 件及直流电容，其中，第一电力电子器件，其第一端与直流电容的第一端 连接，其第二端分别与通流支路的第一端、第二电力电子器件的第一端连 接；第二电力电子器件，其第二端分别与直流电容的第二端、接地单元的 第一端、振荡支路的第一端连接。

在一实施例中，振荡支路为LC振荡支路，其包括振荡电容及振荡电感。

在一实施例中，耗能支路与振荡支路的连接方式包括：耗能支路与振 荡电容并联连接，或与振荡电容与受控电源单元构成的电路的两端并联连 接。

在一实施例中，接地单元包括：接地二极管、接地电容及接地电阻， 其中，接地二极管，其阳极分别与受控电源单元的第二端、振荡支路的第 一端连接，其阴极依次通过接地电容、接地电阻接地。

第二方面，本发明实施例提供一种直流断路器的应用方法，基于第一 方面的直流断路器，应用方法包括：实时监测通流支路的两端所连接的电 力线路是否故障；当通流支路的至少一端所连接的电力线路出现短路故障 时，通过控制受控电源单元及通流支路的运行状态，振荡支路产生与短路 故障电流幅值相等、方向相反的振荡电流，使得通流支路可靠关断。