[发明专利]一种直流断路器

说明书

本发明公开了一种直流断路器，包括N个出线端，N≥3，N个通态电流支路和N个主断路器支路；通态电流支路由快速机械开关（FSD）和辅助换流模块（ASM）串联组成；主断路器支路由主断路器子模块（SM）串联组成，主断路器子模块包括电力电子断流单元和耗能单元。该直流断路器的每个出线端与两个通态电流支路、一个主断路器支路直接连接；通态电流支路的两端分别与直流断路器的两个相邻出线端直接连接；主断路器支路的一端与直流断路器的出线端直接连接，另一端与其它主断路器支路连接在一个电节点（o）。本发明引入直流断路器的主断路器支路额定电压仅为直流断路器额定电压的一半，降低了电力电子元器件数量和设备成本。

技术领域

本发明涉及一种直流断路器，可应用于常规直流输电系统、柔性直流输电系统以及混合直流输电系统，属于直流输电技术领域。

背景技术

目前满足直流电网需求的直流断路器主要有3种类型，分别是机械式直流断路器、固态直流断路器和混合式直流断路器。机械式直流断路器分断小电流能力较弱且不容易实现重合闸；固态直流断路器的通流损耗较大；随着高压大容量半导体元器件的快速发展，结合快速机械开关和电力电子元器件特点的混合式直流断路器技术得到快速发展。混合式直流断路器包含并联连接的通态电流支路和主断路器支路两部分，其中通态电流支路一般由快速机械开关和辅助换流模块构成，主断路器支路一般由电力电子断流单元和耗能单元构成。通态电流支路和主断路器支路的结构都属于现有技术，故而不在此进行详细介绍。正常运行时，通态电流支路流过大部分或者全部的直流电流；需要直流断路器跳闸时，主断路器支路分断直流电流、建立隔离电压并吸收直流系统故障能量。

现有直流断路器的额定电压与主断路器支路的额定电压相同，主断路器支路中需要串联大量的电力电子元器件，成本较高；另一方面，现有直流断路器采用两个出线端设计，为了实现对直流电网中所有换流站和直流线路的保护和故障隔离，需要在换流站与直流线路之间、直流线路与直流线路之间配置大量的直流断路器，控制复杂，影响其广泛应用和推广。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种直流断路器，成本较低、控制简单并且可以灵活扩展。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种直流断路器，包括N个出线端，N≥3，N个通态电流支路和N个主断路器支路；

所述出线端与两个通态电流支路、一个主断路器支路直接连接；

所述通态电流支路的两端分别与直流断路器的两个相邻出线端直接连接；

所述主断路器支路的一端与直流断路器的出线端直接连接，另一端与其它主断路器支路连接在一个电节点。

所述通态电流支路由快速机械开关和辅助换流模块串联组成；

所述快速机械开关的个数至少为一个；

所述辅助换流模块的个数至少为一个；

所述通态电流支路的额定电压不低于所述直流断路器的额定电压。

所述主断路器支路由主断路器子模块串联组成，所述主断路器子模块包括电力电子断流单元和耗能单元；

所述主断路器子模块的个数至少为一个；

所述主断路器支路的额定电压不低于所述直流断路器额定电压的一半。

本发明的另一目的在于提供一种直流断路器的控制方法：

一）直流电网正常运行时，闭合通态电流支路的快速机械开关，解锁通态电流支路的辅助换流模块，通态电流支路流过大部分或者全部的直流电流；

二）需要切断与直流断路器连接的直流设备时：

1）闭锁与所述直流设备直接连接通态电流支路的辅助换流模块，解锁主断路器支路的主断路器子模块；