[发明专利]一种具有重合闸功能的双向微损耗直流断路器及开断方法

说明书

本发明公开了一种具有重合闸功能的双向微损耗直流断路器及开断方法，包括主回路、开断单元、在线监测系统、控制系统、出线端L1和出线端L2；主回路、开断单元相互并联；主回路的两端分别连接出线端L1和出线端L2；主回路包含一个或若干个机械开关串联，机械开关直接与出线端L1和出线端L2相连；开断单元包括换流开关模块、振荡电容C、振荡电感L和避雷器。开断方法能在具有重合闸功能的双向微损耗直流断路器开断电流时，保证开断单元产生幅值逐渐增大的振荡电流，该电流叠加在主回路的电流上产生电流过零点，最后由机械开关开断电流。直流断路器具有重合闸功能、双向通流、通流损耗小、对额定电流到短路电流范围内的电流实现快速开断。

技术领域

本发明属于电力设备技术领域，具体属于一种具有重合闸功能的双向微损耗直流断路器及开断方法。

背景技术

在电力设备领域广泛使用的直流断路器主要分为两类，一种是机械式直流断路器，另一类是混合式直流断路器。机械式直流断路器具有通态损耗低和成本低的优势，是目前被广泛采用的直流断路器。典型的机械式拓扑结构包括主回路、换流支路及吸能支路。在正常通流情况下，电流经低损耗的主回路流过；在故障情况下，短路电流从主回路转移到换流支路，在避雷器两端形成电压，触发避雷器导通吸能支路，由吸能支路吸收残余的系统能量，短路电流逐渐下降，实现短路电流的开断。

随着新能源的分布式直流供电系统需求大幅增加，尤其是在新能源并网的柔性多端直流系统中，由于多数负载具有发电/用电双重属性，这一特性造成柔性多端直流电网中的能量潮流方向具有不确定性。而且新能源并网的柔性多端直流系统中往往包含大量功率电力电子器件，一旦发生故障，需要在非常短的时间内切断故障电流来以防电力电子器件损毁。但是传统的直流断路器存在着通态损耗大、成本高等问题，并不能应用于柔性多端直流系统中。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有重合闸功能的双向微损耗直流断路器及开断方法，具有快速重合闸能力，可以保证直流断路器快速可靠地切断故障电流，保障电力系统安全可靠运行。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有重合闸功能的双向微损耗直流断路器，包括主回路、开断单元、在线监测系统和控制系统；

所述主回路的两端分别连接出线端L1和出线端L2；所述主回路包括一个或若干个机械开关串联形成；

所述开断单元包括换流开关模块、振荡电容C、振荡电感L和避雷器；所述换流开关模块、振荡电容C、振荡电感L之间串联形成换流支路；换流支路与主回路并联，所述避雷器形成吸能支路用于吸收系统中残余能量；

所述在线监测系统用于测量流经换流开关模块的电流大小以及电流方向、流经避雷器的电流及方向、避雷器两端电压和温度、流经通流支路主机械开关的电流大小以及电流方向，两端的电压及开关行程、储能电容两端电压；

所述控制系统连接在线监测系统，控制系统用于控制主回路的主机械开关、换流支路的换流开关模块；

所述换流开关模块包括电力电子功率器件和预充电电容；所述电力电子功率器件包括4n个全控型电力电子功率器件，n＝1，4n个全控型电力电子功率器件分别为全控型电力电子功率器件E1a～ENa、全控型电力电子功率器件E1b～ENb、全控型电力电子功率器件E1c～ENc和全控型电力电子功率器件E1d～End；

所述全控型电力电子功率器件E1a～ENa的正极和全控型电力电子功率器件E1c～ENc的正极相连接形成出线端L5，所述全控型电力电子功率器件E1b～ENb负极和全控型电力电子功率器E1d～ENd的负极相连接形成出线端L6；