[发明专利]一种模块化的机械式直流断路器及其开断方法

说明书

本公开揭示了一种模块化的机械式直流断路器及其开断方法，包括：主电流回路、电流转移支路、过电压限制支路、在线监测系统、控制系统、第一进/出线端和第二进/出线端，所述主电流回路与所述电流转移支路及所述过电压限制支路并联；所述主电流回路包括高速机械开关，高速机械开关的一侧连接至第一进/出线端，另一侧连接至第二进/出线端；所述电流转移支路包括串联连接的控制模块、转移电容模块和电感；所述转移电容模块包括n个串联的振荡单元，每个振荡单元包括预充电转移电容、振荡电感和控制器件，所述振荡电感和控制器件串联后与所述预充电转移电容并联。本公开提出的断路器方案具备成本低、全电流范围开断速度快、断口绝缘恢复好等优点。

技术领域

本公开涉及一种直流断路器，特别涉及一种模块化的机械式直流断路器。

背景技术

机械式直流断路器具有运行稳定、可靠性高、通态损耗小等优点，受到了业界学者的广泛关注。随着直流供电系统的进一步发展，新型的直流系统中，大多数负载具有负荷和电源双重属性的特点。这一特点造成直流电网中的电流和能量流向不确定，从而对直流断路器提出了双向分断的要求。工作于这种直流系统的直流断路器，不像传统的断路器所工作的供电系统电流流向具有确定的特点。而现阶段的机械式直流断路器大多通过制造和短路电流相反的振荡电流实现人工过零点，从而实现直流分断的目的。同时，传统的机械式直流断路器由于开断短路大电流的需要，电流转移支路的电容预充电电压较高，存在小电流开断时间长、断口绝缘恢复能力差等缺点。在这种应用背景下，应用于双向直流供电系统的直流断路器必须具备辨识电流流向和能够在断路器分闸时根据电流流向做出对应的分断动作的能力，实现双向开断；同时应具备识别电流幅值，并根据所需开断电流的幅值匹配电流转移支路的转移能力，实现全电流范围内的快速开断。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种模块化的机械式直流断路器，通过对电流转移支路的模块化设计，可以有效调节预充电电容的电压幅值和电压极性，在实现双向导通和分断功能的同时，使得机械式直流断路器具备断口绝缘恢复好、全电流范围快速开断的能力。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种模块化的机械式直流断路器，包括：主电流回路、电流转移支路、过电压限制支路、第一进/出线端和第二进/出线端，所述主电流回路与所述电流转移支路及所述过电压限制支路并联，其中，

所述主电流回路包括高速机械开关，所述高速机械开关的一侧连接至所述第一进/出线端，另一侧连接至所述第二进/出线端；

所述电流转移支路包括串联连接的控制模块、转移电容模块和电感；

所述转移电容模块包括n个串联的振荡单元，每个振荡单元包括预充电转移电容、振荡电感和控制器件，所述振荡电感和控制器件串联后与所述预充电转移电容并联。

优选的，所述n个串联的振荡单元中的第一个振荡单元的预充电转移电容的负极与第一个振荡单元的控制器件的负极及与所述控制模块相连，第一个振荡单元的预充电转移电容的正极通过第一个振荡单元的振荡电感与第一个振荡单元的控制器件的正极相连以及与第二个振荡单元的预充电转移电容的负极相连；第n个振荡单元的预充电转移电容的正极通过电感连接至所述第二进/出线端靠近高速机械开关的一侧。

优选的，所述控制器件为电压控制器件或电流控制器件。

优选的，所述控制模块包括第一控制器件和第二控制器件，所述第一控制器件和所述第二控制器件反向并联，且第一控制器件的正极和第二控制器件的负极连接至高速机械开关靠近第一进/出线端的一侧，第一控制器件的负极和第二控制器件的正极经转移电容模块和电感后连接至高速机械开关靠近第二进/出线端的一侧。

优选的，所述直流断路器外接有在线监测系统，用于：