[发明专利]一种混合式直流断路器、控制保护装置及方法

说明书

本发明公开了一种混合式直流断路器、控制保护装置及控制保护方法，装置的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；控制保护主机的通信模块实现主支路、转移支路、换流站控制设备、换流站保护设备之间的通信；保护判断模块根据合并单元的电流进行断路器的过流判断；三取二逻辑模块根据保护判断模块的判断结果，进行过流三取二逻辑判断；控制模块实现断路器分合闸时序和设备故障判断，将控制保护指令通过通信模块及接口单元发送给主支路换流组件和转移支路的半导体组件；基于该装置的保护方法可快速执行分合闸流程，快速检测设备状态并实施有效保护。

技术领域

本发明涉及直流断路器控制保护技术领域，具体涉及一种混合式直流断路器、控制保护装置及控制保护方法。

背景技术

直流断路器应用于直流输电系统，尤其是多端直流和直流网络系统中，可分断直流故障电流，隔离直流线路故障。混合式直流断路器兼顾了传统机械式断路器低通态损耗和固态式断路器高分断速度的技术特点，成为直流断路器研究的热点。

混合式直流断路器对其控制保护装置的速度和精度要求较高。由于直流线路发生故障后，短路电流直线增大，换流器电压迅速跌落，直流断路器需要在数毫秒内完成分断。而直流断路器的分断过程涉及到半导体组件、机械开关和耗能装置等多种部件的协同配合，需要在数百千伏的高压下，完成两次大回路换流。由于混合式直流断路器中的机械开关不具备电流分断能力，分断前要确保电流为零。采集主支路电流进行过零判断，采样、通信和滤波延时会延长断路器分断时间。此外由于在断路器分合闸过程中，电压电流急剧变化，需要在数百微秒内识别出故障，以避免故障扩大化。

现有的混合式直流断路器控制保护装置和方法，延时较大，影响了直流断路器的整体分断时间，故障保护速度无法满足直流断路器的快速需求。

发明内容

因此，本发明实施例提供一种混合式直流断路器、控制保护装置及控制保护方法，克服了现有技术中混合式直流断路器控制保护装置和方法延时较大，影响了直流断路器的整体分断时间，故障保护速度无法满足直流断路器的快速需求。

第一方面，本发明提供一种混合式直流断路器，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，其中，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；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。

进一步地，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。

进一步地，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。

第二方面，本发明实施例提供一种混合式直流断路器控制保护装置，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。