[发明专利]一种用于中压直流配网的断路器及其投入分断方法

摘要

公开了一种用于中压直流配网的断路器及投入分断方法，所述断路器包括主电流回路、电流转移支路、过电压限制支路、在线监测系统、控制系统、进线端C1和出线端C2，并且主电流回路、电流转移支路以及过电压限制支路并联，当短路故障发生时，高速机械开关构和转移支路中的晶闸管按照一定时序动作，完成短路故障的分断，在线监测系统负责监测回路电流状态，以及断路器状态，控制系统根据在线监测的结果以及上一级控制系统的命令发出断路器分合闸命令，或者向上级控制系统报告断路器的故障状态以及故障信息。

主权项

一种用于中压直流配网的断路器，所述断路器包括主电流回路、电流转移支路、过电压限制支路、在线监测系统、控制系统、进线端C1和出线端C2，并且主电流回路、电流转移支路以及过电压限制支路并联，其特征在于：(1)所述主电流回路由高速机械开关和功率二极管串联组成，其中：所述进线端C1连接所述高速机械开关的一端以便断路器接入直流系统；所述高速机械开关的另一端与所述功率二极管正极相连；所述功率二极管负极和出线端C2相连接；(2)所述电流转移支路包括支路1、支路2、支路3、支路4和预定的预充电压转移电容C，其中，电路1由半控型功率半导体器件VD1串联组成，支路2由转移电感L1和半控型功率半导体器件VD2串联组成，支路3由转移电感L2和半控型功率半导体器件VD3串联组成，支路4由半控型功率半导体器件VD4串联组成，其中：(A)所述支路1和所述支路4串联组成串联支路14，且所述串联支路14并联在主电流回路两端，并且：所述进线端C1连接所述半控型功率半导体器件VD1的正极以便实现与所述串联支路14的一端的连接以及使得电流转移支路和主电流回路相连接；所述半控型功率半导体器件VD1的负极与所述半控型功率半导体器件VD4的正极连接以便实现所述电路1和所述电路4的串联；所述半控型功率半导体器件VD4负极和出线端C2相连接以便电流转移支路和主电流回路相连接，从而实现所述串联支路14与所述主电流回路并联；(B)所述支路2和所述支路3串联组成串联支路23，且所述串联支路23与所述主电流回路并联，并且：所述进线端C1连接所述半控型功率半导体器件VD2正极，以便实现与所述串联支路23的一端连接；所述半控型功率半导体器件VD2负极连接所述转移电感L1一端，所述转移电感L1的另一端连接所述半控型功率半导体器件VD3的正极，以便实现所述支路2与所述支路3串联；所述半控型功率半导体器件VD3的负极连接转移电感L2的一端，所述转移电感L2的另一端和出线端C2相连接，以便电流转移支路和主电流回路连接，从而实现所述串联支路23与所述主电流回路的并联；(C)所述支路1和所述支路4之间的端点与所述支路2和所述支路3之间的端点的两个端点之间连接转移电容C，其中预充电压转移电容C的正向在支路2和支路3连接的一端；(3)在线监测系统包括用于测量主电流回路电流状态的电流传感器D0、用于测量串联支路14的电流状态的电流传感器D1、用于测量串联支路23的电流状态的电流传感器D2、用于测量过电压限制支路的电流状态的电流传感器D3、用于测量高速机械开关的断口电压的电压传感器Vhss、用于测量转移电容C两端电压状态的电压传感器Vc、用于测量高速机械开关的运动状态的位移传感器Pd和断路器环境温度传感器D4、信号调理电路、A/D转换模块和第一通信模块；(4)所述控制系统包括用于计算主电流回路电流变化率的计算模块、电流滤波处理模块、实时显示断路器状态及计算结果的人机交互模块和第二通信模块，正常工作状态下，电流从所述主电流回路流过，转移电容C设有预定的预充电压值，且电压方向与所述主电流回路的导通压降方向相反；所述电流转移支路和过电压限制支路没有电流流过，所述半控型功率半导体器件VD1、VD2、VD3和VD4均未被触发；当在线监测系统监测到直流系统状态异常或所述控制系统发出分闸指令时，所述控制系统向高速机械开关发出分闸指令，高速机械开关开始动作，然后依照设定的动作时序依次触发半控型功率半导体器件VD1、VD2、VD3和VD4，完成电流强制过零以实现开断。