[发明专利]一种自适应性机械式直流断路器

说明书

本发明公开了一种自适应性机械式直流断路器，包含主开关支路、换流支路、能量吸收支路。主开关支路由快速真空开关组成，换流支路由震荡电容、电力电子开关、电感组成。其中电感和电力电子开关构成两条电感选择支路，用来决定投入电感的大小。能量吸收支路由避雷器组成。换流支路的电感采用多支路选择的方法，根据开断电流的大小，选择换流支路对应的电感来完成开断。换流支路由一个预先充好电的电容、多个电感和电力电子开关构成。本发明根据开断电流的大小选择换流支路电感的大小，能使支路断路器既能够开断大电流，也能够保持较小的电流变化率来开断小电流，提高直流断路器开断小电流的成功率。

技术领域

本发明属于直流开断领域，特别涉及一种自适应性机械式直流断路器。

技术背景

近年来，人们对可再生能源的需求越来越高，直流输电凭借其有利于可再生能源大规模并网的优点，成为研究的热点。柔性直流输电具有优秀的控制运行特性，成为直流输电的重要方向。由于直流输电不存在自然过零点，短路故障难以切除。直流断路器是隔离故障的重要技术手段，是直流输电成网的关键。

根据直流断路器的拓扑结构，直流断路器分为机械式、混合式、耦合负压式。机械式直流断路器成本低，耐用性好，已在南澳三端柔性直流输电中应用。在柔性直流输电系统中，直流断路器会开断短路电路和正常运行时候的小电流两种情况。一般的机械式直流断路器转移支路由预先充好电的电容和电感组成，参数固定，参数是用来满足开断大电流而选取的，当开断小电流的时候会造成断口间电流变化率高，导致开断失败的概率上升。针对这一问题，本发明提出了一种根据开断电流而选择换流支路电感的自适应性机械式断路器。

发明内容

针对一般的机械式直流断路器换流支路参数固定，而需要开断短路电路和小电流的两种情况的问题，本发明提出了一种自适应性机械式直流断路器，用来解决直流断路器开断不同大小电流的问题。

本发明采用如下的技术方案：

本发明提出的自适应性直流断路器包含主开关支路、换流支路、能量吸收支路。主开关支路由快速真空开关组成，换流支路由震荡电容、电力电子开关、电感组成。其中电感和电力电子开关构成两条电感选择支路，用来决定投入电感的大小。能量吸收支路由避雷器组成。

换流支路的电感采用多支路选择的方法，根据开断电流的大小，选择换流支路对应的电感来完成开断。换流支路由一个预先充好电的电容、多个电感和电力电子开关构成。

换流支路电感由多个电感并联，每个并联的电感支路有电力电子开关；

存在霍尔元件检测主支路上的电流大小，控制器根据开断电流大小来选择接入换流支路的电感的大小。

根据开断电流的大小导通不同的换流支路电感。

本发明具有的有益效果如下：

本发明根据开断电流的大小选择换流支路电感的大小，能使支路断路器既能够开断大电流，也能够保持较小的电流变化率来开断小电流，提高直流断路器开断小电流的成功率。

附图说明

图1为自适应性断路器拓扑结构

图2为换流支路选择流程

具体实施方式

本发明改变机械式直流断路器电感大小可以改变开断电流过零的变化率。推导过程如下。

设开断电流为I,换流支路充电电压为u_c,选择投入的电感大小为L。

根据LC回路的放电规律，换流支路的补偿电流的大小为：

其中f为换流支路LC震荡频率：

电流变化率为：