[发明专利]基于限流器与断路器配合的直流故障快速开断电路

说明书

本发明涉及电力电子领域，旨在提供一种基于限流器与断路器配合的直流故障快速开断电路。是将故障限流器与直流断路器串联接于直流电路系统中；故障限流器由主支路和辅助支路并联组成；在主支路中第二晶闸管阀组和第三晶闸管阀组反向并联后与辅助电容串接，然后与限流电感和第四晶闸管阀组并联构成主支路，第四晶闸管阀组的方向与故障电流方向相同；在辅助支路中，超快速机械开关和辅助通流开关串接。辅助通流开关由串连的IGBT阀组构成。本发明通过利用故障限流器投入过程中被充电的辅助电容，为开断过程提供额外反压。能够在限制故障电流上升的同时，实现电感能量快速转移。加快故障开断速度，有效缩短直流故障保护时间，提高电网运行可靠性。

技术领域

本发明属于电力电子领域，具体涉及故障限流器和基于限流器与断路器配合的直流故障快速开断电路。

背景技术

柔性直流输电技术(VSC-HVDC)出现以后，构建柔性直流电网已经逐渐成为电力工业界的一个新的发展方向。经过10余年的研究和发展，电压源型换流器(VSC)已广泛应用于异步电网互联、分布式能源接入、海岛供电等场合，成为柔性直流电网技术的基础和核心。现如今，模块化多电平换流器(MMC)已经在国内外多项柔性直流电网工程中使用，成为该领域最具价值的拓扑。

在由MMC换流站构成的柔性直流电网中，如何应对直流侧发生的短路故障(包括单极接地和双极短路)是目前应用中存在的主要问题：一方面直流电网故障和交流电网故障不同，故障电流没有过零点，因而无法将技术成熟的交流断路器直接应用到直流故障中；另一方面，直流电网故障电流上升速度大大高于交流电网，因此对直流断路器的开断容量要求很高，为降低目前对直流断路器的开断要求，研究人员提出了多种电感型故障限流器拓扑，在故障发生后将限流电感串入故障线路，从而抑制故障电流上升率，从而降低直流断路器开断需求。

但限流电感串入线路后会增大系统阻抗，从而减慢故障电流切断速度，可能会导致故障保护时间过长。因此研究故障限流器投入下的故障电流快速切断电路，对缩短高压直流电网保护时间，提高电网运行可靠性，具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提出一种基于限流器与断路器配合的直流故障快速开断电路。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于直流故障快速开断电路的故障限流器，是由主支路和辅助支路并联组成；其中，在主支路中，第二晶闸管阀组T2和第三晶闸管阀组T3反向并联后与辅助电容C串接，然后与限流电感L和第四晶闸管阀组T4并联构成主支路，第四晶闸管阀组T4的方向与故障电流方向相同；在辅助支路中，超快速机械开关UFD和辅助通流开关LCS串接。

本发明中，所述辅助通流开关LCS是由串连的IGBT阀组T1构成。

本发明进一步提供了一种基于限流器与断路器配合的直流故障快速开断电路，是将前述故障限流器与直流断路器串联接于直流电路系统中。

本发明中，所述直流电路系统包括直流电压源，并以等效电感L_dc和等效电阻R_dc与其串接构成单端直流等效电路系统。

本发明中，所述直流断路器是基于MOA投入的混合式直流断路器，或者是使用辅助电容投入限流电感的混合式直流断路器。

发明原理描述：

本发明使用的故障限流器是电感型限流器，并且包含辅助电容和其他开关器件，用于辅助限流电感的投入。通过将限流器与断路器串联在故障线路中，依靠向故障线路串入MOV实现故障电流切断。除去直流断路器提供的反向电压外，限流器也能够提供部分反向电压，从而加快故障开断速度。