[发明专利]一种混合式直流断路器、控制保护装置及方法

权利要求书

1.一种混合式直流断路器，其特征在于，包括：主支路、转移支路及耗能支路，其中：

主支路用于正常通流，其包括机械开关和换流组件，机械开关包括：机械开关控制模块、开关本体、分闸斥力机构、合闸斥力机构及开关状态传感器模块；其中，所述开关本体包括：真空灭弧室、静触头和动触头；所述分闸斥力机构包括：分闸放电线圈、快分电容、慢分电容、快分触发晶闸管及慢分触发晶闸管；所述合闸斥力机构包括：合闸放电线圈、合闸电容和合闸触发晶闸管；换流组件包括：半导体器件及无源器件；

转移支路用于分断电流，由多个阀段串联构成，每个阀段包括多个串联连接的半导体器件；

耗能支路用于耗散能量，由多个阀段串联构成，每个阀段包括多个并联的避雷器，每个阀段的所有并联避雷器平均分为两组，每组为一个分支。

2.根据权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述机械开关控制模块包括：两个机械开关控制器，两个机械开关控制器互为冗余。

3.根据权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述开关状态传感器模块采用非接触式传感器，包括：分位传感器、合位传感器及满足耐压位置传感器。

4.一种混合式直流断路器控制保护装置，其特征在于，包括：三个独立的合并单元、控制保护主机及接口单元，

三个独立的合并单元，均用于采集混合式直流断路器一端总出线的线路电流、主支路电流、转移支路电流、耗能支路总电流和耗能支路分支电流；

控制保护主机，包括：通信模块，控制模块，保护判断模块，三取二逻辑模块，其中，

通信模块用于实现与主支路、转移支路、换流站控制设备、换流站保护设备之间的通信；

保护判断模块根据三个独立的合并单元的电流进行混合式直流断路器的过流判断；

三取二逻辑模块用于根据保护判断模块的判断结果，进行过流三取二逻辑判断；

控制模块实现混合式直流断路器分合闸时序和直流断路器设备故障判断；

控制模块将控制保护指令通过通信模块及接口单元发送给混合式直流断路器的主支路换流组件和转移支路的半导体组件。

5.根据权利要求4所述的混合式直流断路器控制保护装置，其特征在于，所述控制保护主机为冗余设置，其中一套装置处于值班状态，另一套装置处于备用状态，控制保护主机与机械开关控制器进行交叉通信。

6.一种混合式直流断路器的控制保护方法，其特征在于，基于权利要求4或5任一所述的混合式直流断路器控制保护装置，对混合式直流断路器分别在合态、分态、分闸过程中及合闸过程中进行控制保护。

7.根据权利要求6所述的混合式直流断路器的控制保护方法，其特征在于，在混合式直流断路器合态下的控制保护过程包括如下步骤：

控制模块通过通信模块控制主支路和转移支路均都处于导通状态，

控制模块实时检测转移支路和主支路的组件是否有故障；

当检测出转移支路和主支路的组件存在故障且不能完成分闸操作时，禁止断路器分闸，否则根据三取二逻辑模块判断线路电流是否大于预设电流；

当线路电流不大于预设电流时允许断路器合闸；

根据换流站控制保护发出的快分或慢分指令，对断路器进行快分流程或慢分流程。

8.根据权利要求7所述的混合式直流断路器的控制保护方法，其特征在于，所述预设电流根据转移支路的分断能力进行设定，通过以下公式计算：

其中，I₃为预设电流，I₄为断路器转移支路能够分断的最大电流，t_open为断路器的分断时间，为直流系统的最大故障电流上升率，I_mar为电流裕量。