[发明专利]一种混合式高压直流断路器过电流保护方法及装置

说明书

本发明涉及一种混合式高压直流断路器过电流保护方法及装置，该保护方法包括：检测直流线路的混合式高压直流断路器侧的电流变化率，并将检测到的电流变化率与保护定值进行比较；若电流变化率大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器，以对直流线路及电力电子设备进行过电流保护。本发明根据检测到的电流变化率di/dt，预判故障发生趋势，在故障电流发展到一定程度前，进行断路器分闸操作，不受输电线路距离、输电系统参数等的影响，具有高可靠性及灵敏性。

技术领域

本发明涉及一种混合式高压直流断路器过电流保护方法及装置，属于直流输电短路保护技术领域。

背景技术

高压直流系统或输电网络已成为目前电力领域发展的热点之一，也将是未来电网的重要组成部分。高压直流系统或输电网络中所用到的SCR、IGBT、二极管等电力电子器件，其电流应力小于故障时系统故障电流的发展速度，因此电力电子器件选型需考虑足够的裕度，并严格控制故障电流的分断时间。要求高压直流断路器能够在最短的时间内分断故障电流，以减小对系统的冲击，保护电力电子器件。

在直流输电系统中，当前已知采用的短路保护技术主要分为以下三种：

1)开断换流变交流侧断路器

当线路发生故障时，通过开断换流变压器进线侧断路器将故障线路从系统切除，分断可靠性较高；分断时间较长，可能导致换流阀电力电子器件损坏或需要增加电力电子器件的安全裕度；直流场完全失电，未发生故障的线路也会因此退出运行，系统工作稳定性较差，不利于多端直流输电系统的发展。

2)关闭换流阀

当线路发生故障时，通过关闭换流阀实现短路保护，短路保护动作迅速，但对电力电子器件冲击较大，不适用含有反并联二极管的柔性直流换流阀，不适用于柔性直流输电网络。

3)开断极线上具有快速分断功能的高压直流断路器

高压直流断路器主要分为机械式直流断路器、全固定式直流断路器以及混合式直流断路器三种。其中，机械式高压直流断路器需要人工产生过零点，故障电流的切除时间相对较长，无法实现灵活、可靠动作；全固态式直流断路器分断过程不产生电弧，能够可靠、迅速动作，但局限于电流电子器件的耐压能力，高压大功率系统需要串并联大量的电力电子器件，存在均压、均流的问题，电力电子器件的通态损耗也较大，存在冷却散热的问题，造价昂贵、运行维护成本较高；混合式高压直流断路器兼有机械式直流断路器良好的静态特性和固态式直流断路器良好的动态性能，具有开断时间短、通态损耗小等优点，但也需要解决均压、均流等问题，相比于固态式直流断路器，可靠性有所降低，但价格、占地面积、对一致性的要求均有所降低，是目前高压大电流直流输电系统的主流发展方向。

直流系统具有线路电感高、关断能量大、直流电弧无过零点且呈负阻特性等特点，要求安装在极导线上的断路器具有高开断电流、毫秒级分断能力，混合式高压直流断路器是目前分断高压大电流直流输电线路的最优选择。

混合式高压直流断路器通常采用基于检测电流大小的过流保护技术，当输电线路较长时，若保护末端发生短路故障，短路电流较小，影响保护的灵敏性；当线路结构复杂、线路杂散参数较大时，需要增大断路器的保护定值以规避线路参数的影响，可靠性下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合式高压直流断路器过电流保护方法及装置，用于解决现有的过电流保护受线路电流大小、线路参数影响导致保护灵敏度、可靠性降低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种混合式高压直流断路器过电流保护方法，步骤如下：

检测直流线路的混合式高压直流断路器侧的电流变化率，并将检测到的电流变化率与保护定值进行比较；

若电流变化率大于保护定值，则控制断开混合式高压直流断路器，以对直流线路及电力电子设备进行过电流保护。