[发明专利]一种多端口直流断路器及其应用方法

权利要求书

1.一种多端口直流断路器，其特征在于，所述多端口直流断路器连接于第一换流站及第二换流站之间，所述第一换流站和第二换流站均包含至少两条直流出线线路，所述断路器包括：电磁耦合换流单元、限流单元、开断单元、能量吸收单元、多个通流单元、整流单元，所述整流单元包括多个第一整流单元及多个第二整流单元，其中，

所述第一换流站通过一个通流单元与一个第二换流站连接，所述通流单元包括：至少一组快速机械开关；

所述第一换流站还依次通过第一整流单元、电磁耦合换流单元、限流单元分别与开断单元的第一端及能量吸收单元的第一端连接，所述开断单元的第二端及能量吸收单元的第二端连接后，通过多个第一整流单元与多个第二换流站对应连接；

第一换流站还通过第二整流单元分别与所述开断单元的第二端及能量吸收单元的第二端连接，每个第二换流站均通过一个第二整流单元与第一整流单元、电磁耦合换流单元之间的连接点连接；

当每个通流单元所在线路、第一换流站正常运行时，所述通流单元用于实现第一换流站及第二换流站之间的负荷电流传输；

当通流单元所在线路、第一换流站中至少一个故障时，所述第一整流单元和第二整流单元用于转移故障电流、隔离故障线路、保护健全线路的正常运行；所述电磁耦合换流单元用于产生振荡，将负荷电流从所述通流单元转换至限流单元和开断单元；所述限流单元用于限制系统故障电流；所述开断单元用于分断系统故障电流；所述能量吸收单元用于抑制分断过电压、吸收系统感性元件储存能量。

2.根据权利要求1所述的多端口直流断路器，其特征在于，所述第一整流单元及第二整流单元均由串联连接的第一二极管构成，或串联连接的第一晶闸管构成，或由串联连接的第一二极管及机械开关构成，或由串联连接的第一晶闸管及机械开关构成。

3.根据权利要求1所述的多端口直流断路器，其特征在于，所述电磁耦合换流单元包括：耦合电抗器、第一电容及第一开关电路构成，其中，

所述耦合电抗器的一次侧的第一端通过所述第一整流单元与所述第一换流站连接，其一次侧的第二端与所述限流单元连接；

所述第一电容、第一开关电路及耦合电抗器的二次侧依次串联连接，构成电磁耦合回路。

4.根据权利要求1所述的多端口直流断路器，其特征在于，所述限流单元包括容性限流电路或感性限流电路，其中，

所述容性限流电路由并联连接的第一电阻及非线性电容构成；

所述感性限流电路包括：第二电容、第二晶闸管、电感及第二开关电路，其中，第二电容、第二晶闸管、电感串联连接后与所述第二开关电路并联连接。

5.根据权利要求1所述的多端口直流断路器，其特征在于，所述开断单元由多个串联连接的第三开关电路构成，所述第三开关电路包括：可控开关管、第二二极管、第三电容、第二电阻及第三电阻，其中，

所述第二二极管与第三电容串联连接之后与所述可控开关管并联连接，所述第二二极管与所述第二电阻并联，所述第三电容与所述第三电阻并联。

6.一种多端口直流断路器的应用方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的多端口直流断路器，所述应用方法包括：

对所述多端口断路器初始化使其处于初始化状态，所述初始化状态包括：每个第一整流单元、第二整流单元、通流单元均解锁，所述电磁耦合换流单元、限流单元及开断单元均闭锁；

在多端口直流断路器运行过程中，实时监控第一换流站及每个通流单元所在线路的运行状态，并判断第一换流站及每个通流单元所在线路是否正常运行；

当第一换流站出口故障时，基于第一预设控制方法，通过控制每个通流单元、电磁耦合换流单元、限流单元、开断单元的运行状态，第二整流单元将系统故障电流转移至能量吸收单元中，直至系统故障电流被能量吸收单元吸收过零；

当第一换流站出口正常运行、至少一个通流单元所在线路发生接地故障时，基于第二预设控制方法，通过控制接地故障线路的通流单元、电磁耦合换流单元、限流单元、开断单元的运行状态，第一整流单元将系统故障电流转移至能量吸收单元中，直至系统故障电流被能量吸收单元吸收过零。