[发明专利]混合式高压直流断路器主支路电子开关保护方法及装置

说明书

一种混合式高压直流断路器主支路电子开关保护方法及装置，该主支路电子开关由m级模块串联组构成，包含k个串联组冗余模块，每级串联组由n级并联功率模块构成，包含j个并联冗余模块；每个并联功率模块并联1个旁路开关，用于隔离故障模块并形成通流支路。该方法通过判定其是否存在功率模块串联冗余丢失和功率模块并联冗余丢失，结合断路器当前状态，以控制断路器的动作，实现对主支路电子开关的过流和过压保护，提升断路器本体设备运行的可靠性。

技术领域

本发明属于高压直流断路器技术领域，具体涉及一种混合式高压直流断路器主支路电子开关保护方法及装置。

背景技术

混合式高压直流断路器继承了机械式直流断路器优良的静态特性和固态直流断路器快速分断的动态特性，被认为是最可能在未来直流电网中得到大范围应用的一种高压直流断路器。

混合式直流断路器由三条并联支路构成，包括：主支路、转移支路和耗能支路。主支路用于导通系统负荷电流，转移支路其作用是分断直流故障电流以及承受暂态分断电压；耗能支路其作用是抑制断路器暂态分断过电压和吸收系统储存能量。其中主支路由机械开关和电子开关串联构成，主支路电子开关通过模块串联耐受高电压，通过模块并联来耐受大电流。

若主支路电子开关功率模块本体故障导致主支路电子开关串联冗余丢失时，影响主支路电子开关电压耐受能力；若功率模块本体故障导致主支路电子开关并联冗余丢失时，影响转移支路电流耐受能力。

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主支路电子开关保护方法及装置，结合断路器主支路电子开关设备构成特点和断路器分、合闸动作原理，可在断路器不同状态下，实现主支路电子开关本体故障时的过压和过流保护，提升了断路器本体设备运行的安全性。

为达到上述目的，本发明的第一方面提供了一种混合式高压直流断路器主支路电子开关保护方法，所述主支路电子开关由m级模块串联组构成，包含k个串联组冗余模块，每级串联组由n级并联功率模块构成，包含j个并联冗余模块；每个并联功率模块并联1个旁路开关，用于隔离故障模块并形成通流支路；

所述保护方法包括如下步骤：

实时监测串联组故障模块的个数p和每级串联组故障模块中并联功率模块的故障个数最大值q；

根据所述p和q值，判断主支路电子开关是否存在串联冗余丢失和/或并联冗余丢失；

根据断路器状态以及所述串联冗余丢失和/或并联冗余丢失的情况，按照预定条件控制断路器工作。

进一步的，所述实时监测串联组故障模块的个数p和每级串联组故障模块中并联功率模块的故障个数最大值q的步骤包括：

串联组内的任一模块故障时，则该串联组内n级并联功率模块全部旁路，形成n级并联通流支路，由于该级串联组不具备耐受电压能力，故障模块串联组的个数记为：p＝p+1，即当前故障个数为前一故障个数加1；

若第i级串联组故障模块内出现一级故障模块旁路开关拒动未闭合，则该级故障模块无法形成并联通流支路，则该串联组内故障模块中并联功率模块的故障个数记为：q_i＝q_i+1，即当前故障个数为前一故障个数加1；

比较每级串联组故障模块中并联功率模块的故障个数，得到故障个数的最大值，记为q。

进一步的，所述根据所述p和q值，判断主支路电子开关是否存在串联冗余丢失和/或并联冗余丢失的步骤包括：

当p＞k时，判定主支路电子开关串联冗余丢失，主支路电子开关失去耐受分断峰值电压能力；

当q＞j时，判定主支路电子开关并联冗余丢失，主支路电子开关失去耐受故障电流能力。