[发明专利]一种多极结构的直流开关设备

说明书

本发明公开一种多极结构的直流开关设备，利用主通流回路的多断口结构保证了开断的可靠性，利用转移支路的电力电子器件辅助转移主通流回路的电流，利用旁路支路的储能及吸收模块快速切断并清除故障电流。本发明与已有直流开关设备的拓扑相比，在实现设备性能的同时，减少了器件数量，可以节省技术成本并降低控制难度，开断速度快，可以快速切断并清除故障电流，通用度极高，适用于多极结构的直流单、双向系统。

技术领域

本发明涉及直流输配电领域，具体涉及一种多极结构的直流开关设备。

背景技术

随着能源格局的变化，以及电压源换流器、关断装置和脉宽调制技术的进步，柔性直流输电凭借着众多优势而展现出巨大的应用前景。与传统方式相比，柔性直流输电可向无源网络供电、不存在换相故障、换相站间无需通信、易于构建多终端直流系统，是改变大电网发展格局的战略选择，在未来城市智能配电网、微网等领域也具有较大优势。

采用电力电子器件的直流断路器、直流负荷开关等设备，是柔性直流系统的输电领域和配电领域的关键组成部分。直流断路器可以开断和导通正常的负载电流，还可以控制故障电流的通断。目前，电流断路器的拓扑结构较多，且这些拓扑结构具有不同优势，但是在输电成本和故障电流清除时间方面仍存在不足，未能满足实际要求。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种多极结构的直流开关设备，利用主通流回路的多断口结构保证了开断的可靠性，利用转移支路的电力电子器件承压使机械开关有足够的恢复时间，利用旁路支路的储能及吸收模块快速切断并清除故障电流。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的一个方面提供了一种多极结构的直流开关设备，其特征在于，包括主通流回路、转移支路和旁路支路，主通流回路包括n个串联的机械开关，转移支路为1条或多条，每条转移支路包括一可控型开关模块，与所述主通流回路的一个或多个机械开关并联，旁路支路包括由耗能模块、储能模块和开关模块组成的串并联电路，在所述串并联电路中，所述耗能模块与所述储能模块并联，再与所述开关模块串联，旁路支路连接到所述直流开关设备中能够形成电流回路的两极之间，其中n为大于等于1的整数。

根据本发明一个方面，所述直流开关设备的正极和负极均采用主通流回路，零极采用金属导体。

根据本发明一个方面，所述旁路支路的串并联电路的一端连接金属导体的一端。

根据本发明一个方面，所述直流开关设备为单向系统时，所述旁路支路的所述串并联电路的一端连接主通流回路的一端，当所述直流开关设备为双向系统时，所述旁路支路的所述串并联电路的一端通过由开关模块组成的桥式回路连接到主通流回路的两端。

根据本发明一个方面，当旁路支路连接在正负两极之间时，所述旁路支路具有四端口的X型结构。

根据本发明一个方面，当旁路支路连接在正零两极或零负两极之间时，所述旁路支路具有三端口的Y型结构。

根据本发明一个方面，所述开关模块是机械开关，或者真空触发开关，或者机械开关与真空触发开关的串、并联混合使用，或者电力二极管，或者可控型电力电子器件，或者可控型电力电子器件与电力二极管的串、并联组合。

根据本发明一个方面，所述可控型开关模块是可控型电力电子器件，或者可控型电力电子器件与电力二极管的串、并联组合。

根据本发明一个方面，所述储能模块是电容,或者由电容与电阻器组成的串联电路。

根据本发明一个方面，所述耗能模块为能量吸收器件。

根据本发明一个方面，所述能量吸收器件是避雷器。

根据本发明一个方面，所述的机械开关是高速隔离开关，或者真空开关。