[发明专利]混合型直流断路器的数值建模方法

说明书

本发明属于高压柔性直流输电系统关键设备数值建模方法技术领域，具体涉及混合型直流断路器的数值建模方法，适用于±500kV的混合型直流断路器建模，包括如下步骤：机械开关支路建模；固态开关支路建模；缓冲支路建模；作时序整定；缓冲支路RC及杂散参数分析。相对于现有技术，具有如下优点：详细分析混合型直流断路器动作特性，基于上述动作特性分析不同支路杂散参数对于断路器操作过程的影响，与现有断路器动作特性分析相比，能够获得更全面的断路器操作时序及电流转移过程影响因素。

技术领域

本发明属于电力设备数值分析模型技术领域，具体涉及一种断路器的数值建模方法。

背景技术

目前的直流输电电网切除短路故障主要采取换流站直接闭锁或者是交流断路器动作的办法，因此直流输电网会出现短时的停运状态，供电可靠性指数下降，对于运行的交流电网侧也会产生较大的冲击。故此为了实现快速切断故障点，降低故障冲击损害，高压直流断路器的研制以及使用是非常有意义的。

目前直流断路器主要有三种：

1)机械式直流断路器。该种直流断路器起源较早，主要有两种大类型，分别是有源式机械直流断路器及无源式机械直流断路器。该类机械式直流断路器的优点是运行状态稳定、负载能力强、支路损耗较低，主要适用于电压运行等级较高的场合，然而机械直流断路器断口装置较为复杂、触头容易损坏，而且动作时间较长，目前仍是直流断路器研究的主流。

2)全固态式直流断路器。该类型直流断路器主要特点为采用全电力电子器件方式运行，相比较上述机械式直流断路器而言具有动作迅速(μs级)、无电弧开断、无触头等的优点，目前主要用于直流配电网中。然而相比较机械式直流断路器而言成本高，导通损耗也较高，而且复杂的水冷系统控制制约了其向着高压工业化的发展。

3)混合式直流断路器。基于前述机械式直流断路器及全固态式直流断路器的特点，产生了混合式直流断路器，兼具有前述两种直流断路器的优点，开关损耗有所降低、动作速度快(5ms以内)、动作可靠性高而且寿命较长，是目前高压式直流断路器研究的主要方向。

目前对于混合式直流断路器己经开展了众多研究,其中主要代表为ABB自然换流型直流断路器模型。高压直流输电系统中的混合式直流断路器主要依靠机械开关分断产生的电弧来为固态开关支路的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极晶体管器件提供正向导通电压，进而当短路故障发生后，检测信号电路驱动机械开关拉弧，驱动信号电路发送IGBT导通信号，电弧电压大于一定值时机械支路电流转移至固态开关支路。由于混合式直流断路器的固态开关支路由电力电子器件构成，为保护相对脆弱的绝缘，研究缓冲吸收支路RC的取值以及支路杂散电感参数对于过电压、过电流的影响有较大的参考价值。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种混合型直流断路器的数值建模方法，能够建立混合型直流断路器的数值模型以进行模拟分析。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

混合型直流断路器的数值建模方法，包括如下步骤：

1)机械开关支路建模；

2)固态开关支路建模；

3)缓冲支路建模；

4)动作时序整定；

5)缓冲支路RC及杂散参数分析。

进一步，步骤1)中，所述机械开关支路包括串联的断路器和杂散电感，建立断路器分断时电弧模型：