[发明专利]一种多端直流系统用直流断路器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种多端直流系统用直流断路器及其控制方法。

背景技术

多端直流输电技术能够实现多电源供电、多落点受电，是一种灵活、快捷、经济的输电方式，满足电力工业的发展需求。直流断路器是多端直流输电工程中一种十分重要的设备，在多端直流系统中采用直流断路器才能充分发挥多端直流系统的特点和优势，然而直流断路器开断直流电流过程承受电压极高，需要吸收的能量特别大，要求开断速度快，可靠性高，而且需要开断双向电流。目前，一些学者正在研究其对应的直流断路器。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种多端直流系统用直流断路器及其控制方法，核心是基于电流转移原理采用叠加反向电流的方式分断直流电流，实现了电流的双向分断，为直流断路器的研制提供了一条崭新的技术路线。

本发明提供的一种多端直流系统用直流断路器，其特征在于，包括避雷器、主开关支路和辅助开关电路；所述避雷器与所述主开关支路并联；

所述主开关支路由两组结构相同的第一断流单元和第二断流单元串联构成；所述第一断流单元包括串联的隔离开关BRK11、交流断路器BRK12和第一晶闸管阀段；所述第二断流单元包括串联的隔离开关BRK21、交流断路器BRK22和第二晶闸管阀段；

在所述第一断流单元两端并联第一辅助开关电路；在所述第二断流单元两端并联第二辅助开关电路；

所述第一辅助开关电路包括晶闸管T13-电抗L1串联支路、二极管D12、电容C1和电阻R1；所述二极管D12并联在所述第一断流单元两端；所述晶闸管T13-电抗L1串联支路和所述电容C1对地并联接于所述二极管D12两端，并通过所述电阻R1接地；

所述第二辅助开关电路包括晶闸管T23-电抗L2串联支路、二极管D22、电容C2和电阻R2；所述二极管D22并联在所述第二断流单元两端；所述晶闸管T23-电抗L2串联支路和所述电容C2对地并联接于所述二极管D22两端，并通过所述电阻R2接地。

其中，所述第一晶闸管阀段包括晶闸管T11、晶闸管T12、二极管D11和电阻R3；二极管D11与所述电阻R3串联后分别与所述晶闸管T11和所述晶闸管T12并联；所述晶闸管T11和晶闸管T12为反并联结构；所述二极管D11与所述二极管D12方向相反；

所述第二晶闸管阀段包括晶闸管T21、晶闸管T22、二极管D21和电阻R4；二极管D21与所述电阻R4串联后分别与所述晶闸管T21和所述晶闸管T22并联；所述晶闸管T21和晶闸管T22为反并联结构；所述二极管D21与所述二极管D22方向相反。

其中，所述第一辅助开关电路中，所述晶闸管T13的阳极与所述二极管D12的负极连接，其阴极与所述电抗L1的一端连接；所述电容C1一端与所述二极管D12的正极连接；所述电容C1另一端与所述电抗L1的另一端连接；所述电抗L1通过所述电阻R1接地；

所述第二辅助开关电路中，所述晶闸管T23的阳极与所述二极管D22的负极连接，其阴极与所述电抗L2的一端连接；所述电容C2一端与所述二极管D22的正极连接；所述电容C2另一端与所述电抗L2的另一端连接；所述电抗L2通过所述电阻R2接地。

其中，所述第一辅助开关电路中的所述二极管D12和所述晶闸管T13的个数均为两个以上；

所述第二辅助开关电路中的所述二极管D22和所述晶闸管T23的个数均为两个以上。

其中，所述第一辅助开关电路中的二极管D1和所述第二辅助开关电路中的二极管D2负极相接，正极与线路中的限流电抗器连接。

本发明基于另一目的提供的一种多端直流系统用直流断路器的控制方法，其改进之处在于，所述控制方法包括如下步骤：

开通过程：

（1）将直流断路器接入线路中，并保持晶闸管T11、晶闸管T12、晶闸管T21、晶闸管T22、晶闸管T13和晶闸管T23为闭锁状态，隔离开关BRK11、隔离开关BRK21、交流断路器BRK12和交流断路器BRK22为断开状态；

（2）闭合第二断流单元中的隔离开关BRK21，然后闭合交流断路器BRK22；

（3）触发导通第二断流单元的晶闸管T21；

（4）闭合第一断流单元中的隔离开关BRK11，然后闭合交流断路器BRK12，并导通其中的晶闸管T11；

关断过程：

①触发导通第二辅助开关电路中的晶闸管T23；

②断开所述隔离开关BRK21；

③避雷器吸收能量；