[发明专利]一种直流断路器

说明书

公开了一种直流断路器，磁耦合模块与耗能模块串联之后，再与主电流支路并联，主电流支路经由出线端A1和出线端A2引出，主电流支路包括高速机械开关HSS，其两端分别连接出线端A1和出线端A2，磁耦合模块包括预充电电容C、晶闸管T和电流互感器，耗能模块包括避雷器、熔断器R和开关S1，在线监测系统测量流经出线端A1或A2的电流以及电流方向、流经主电流支路的电流、流经耗能模块的电流、流经磁耦合模块一次侧回路的电流、预充电电容C的电压、高速机械开关HSS两端的电压和高速机械开关的开关位移，当系统电流方向从A1到A2时，通过测量主电流支路的电流幅值控制高速机械开关HSS和磁耦合模块的晶闸管T动作。

技术领域

本发明涉及快速开断的大容量直流断路器领域，特别涉及一种直流断路器。

背景技术

发展直流电网对大规模电能的远距离输送、可再生分布式能源接入、提高电能稳定性具有重大的意义。作为直流电网的关键组成部分，直流断路器起到关合、承载和开断正常回路条件下的电流、转换系统运行方式以及切断故障电流对系统实行保护等重要作用，是建设直流电网的重要设备之一。直流断路器作为直流配电系统中至关重要的保护元件，是快速分断直流故障电流、系统安全运行的保证。传统的机械式直流断路器额定通流损耗低，开断能力强，但小电流开断时间长，且断口绝缘恢复差。

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

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种快速开断的大容量直流断路器，通过预充电电容放电与主回路电流抵消实现故障电流的快速转移。改变触发电流转移支路的功率半导体器件的时序，实现关断不同通流方向的电流的功能。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种直流断路器包括主电流支路、磁耦合模块、耗能模块、在线监测系统、控制系统、出线端A1和出线端A2，磁耦合模块与耗能模块串联之后，再与主电流支路并联，主电流支路经由出线端A1和出线端A2引出，所述主电流支路包括高速机械开关HSS，其两端分别连接所述出线端A1和出线端A2，所述磁耦合模块包括预充电电容C、晶闸管T和电流互感器，所述耗能模块包括避雷器、熔断器R和开关S1，所述在线监测系统测量流经所述出线端A1或出线端A2的电流以及电流方向、流经所述主电流支路的电流、流经所述耗能模块的电流、流经所述磁耦合模块一次侧回路的电流、所述预充电电容C的电压、所述高速机械开关HSS两端的电压和所述高速机械开关HSS的开关位移，当系统电流方向从A1到A2时，通过测量所述主电流支路的电流幅值控制所述高速机械开关HSS和磁耦合模块的所述晶闸管T动作。

所述的直流断路器中，在线监测系统包括用于测量系统电流状态的电流传感器G0、用于测量主电流支路电流状态的电流传感器G1、用于测量耗能模块电流状态电流传感器G2、用于测量磁耦合模块一次侧电流状态电流传感器G3、用于测量高速机械开关HSS断口电压的电压传感器Vhss、用于测量高速机械开关运动状态的位移传感器Pd、用于测量预充电电容电压的电压传感器Vc以及相应信号调理电路的A/D转换模块和通信模块。

所述的直流断路器中，系统正常通流状态下，系统电流从所述主电流支路流过，高速机械开关HSS承受额定通流，当关断额定电流时，控制系统向高速机械开关HSS发出分闸动作指令，高速机械开关HSS动作，然后依照在线监测系统的传感器返回的信息，控制系统触发晶闸管T，磁耦合模块预充电电容C放电，主电流支路电流通过磁耦合模块二次侧向避雷器进行电流转移，完成额定电流开断，

当发生短路故障时，控制系统发出分闸指令，控制系统向高速机械开关HSS发出分闸动作指令，高速机械开关HSS动作，依照在线监测系统的传感器返回的信息，控制系统触发晶闸管T，磁耦合模块预充电电容C放电，同时闭合开关S1，主电流支路电流通过磁耦合模块二次侧向熔断器R进行电流转移，完成短路电流开断。