具有重合闸能力的混合式直流断路器缓冲支路的制作方法

本发明属于直流输电技术领域，具体涉及一种具有重合闸能力的混合式直流断路器缓冲支路。

背景技术：

随着采用架空输电线路输电的高压柔性直流输电的发展，柔性直流系统中会出现大量的瞬时性故障。为了提高柔性直流电网的可靠性，需要在利用混合式直流断路器开断故障电流之后进行重合闸操作。

在混合式直流断路器重合闸过程中，混合式直流断路器会先重合闸其主开断支路，检测故障是否依旧存在。若是故障已经被清除，则重合闸成功；若是故障继续存在，此时需要混合式直流断路器立即再次断开主开断支路，开断重合闸电流。

目前的混合式直流断路器在重合闸前，需要直流断路器承担所有的直流系统运行电压。因此在混合式直流断路器在重合闸主开断支路前，即便主开断支路的传统rcd缓冲支路的电容已经经过了放电过程，但是为了能够阻断电流，此时的缓冲支路电容电压之和至少大于直流系统的运行电压。在混合式直流断路器重合闸于故障之后，需要立即再次断开主开断支路。此时由于主开断支路传统rcd缓冲支路电容电压依旧存在，无法有效的缓冲主开断支路的开断过程，可能造成主开断支路的损坏甚至无法再次开断。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有重合闸能力的混合式直流断路器缓冲支路，在没有显著增加装置设计成本的情况下，保证混合式直流断路器在重合闸于故障之后能够可靠地再次开断。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种具有重合闸能力的混合式直流断路器缓冲支路，包括应用于主开断支路的基于rcd吸收电路的传统缓冲支路模块，所述具有重合闸能力的混合式直流断路器缓冲支路还包括与传统rcd缓冲支路相并联的辅助缓冲支路，且所述辅助缓冲支路包含半控型半导体器件和缓冲电容，具体结构是：所述半控型半导体器件和所述缓冲电容串联；在正常运行及故障电流开断过程中，所述辅助缓冲支路的半控型半导体器件处于闭锁状态；当在混合式直流断路器的重合闸过程中，确认混合式直流断路器重合闸于故障之后才导通所述辅助缓冲支路的半控型半导体器件。

进一步的，所述半控型半导体器件两端并联有放电电阻。

进一步的，所述缓冲电容两端也并联有放电电阻。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在没有显著增加断路器制造成本的情况下，设计了全新的缓冲支路，使得混合式直流断路器具有了重合闸能力，可以使得混合式直流断路器在重合闸于故障之后能够可靠地再次开断。

附图说明

图1为混合式直流断路器的拓扑结构；

图2为采用传统rcd缓冲支路方案的混合式直流断路器的通流支路或者主开断支路的子模块结构；

图3为采用传统rcd缓冲支路方案的混合式直流断路器的通流支路或者主开断支路的子模块结构；

图4为加上本发明中具有重合闸能力的混合式直流断路器的缓冲支路之后的混合式直流断路器子模块结构(一)；

图5为加上本发明中具有重合闸能力的混合式直流断路器的缓冲支路之后的混合式直流断路器子模块结构(二)；

图6为本发明中的具有重合闸能力的混合式直流断路器的缓冲支路中的辅助缓冲支路的四种结构；

图7为采用传统rcd缓冲支路时，混合式直流断路器在开断故障和重合闸于故障之后再次开断过程中断路器的电压变化情况；

图8为采用本发明具有重合闸能力的混合式直流断路器的缓冲支路时，混合式直流断路器在开断故障和重合闸于故障之后再次开断过程中断路器的电压变化情况。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为混合式直流断路器的拓扑结构，其中通流支路和主开断支路的子模块结构为图2和图3所示。图2和图3所示的子模块结构可以应用于主开断支路或者通流支路，取决于实际工程需要，其中rcd模块代表基于rcd吸收电路的传统缓冲支路模块。本发明公开了一种具有重合闸能力的混合式直流断路器缓冲支路可以应用于图1所示的混合式直流断路器的主开断支路的子模块中。

图4和图5为采用了具有重合闸能力的混合式直流断路器缓冲支路的子模块结构，其中trc代表所提出的辅助缓冲支路，所述辅助缓冲支路trc与传统缓冲支路rcd模块直接并联。

图6为具有重合闸能力的混合式直流断路器缓冲支路4种结构。在正常运行及故障电流开断过程中，所述trc辅助缓冲支路的半控型半导体器件(耐压足够)都是闭锁的；只有在混合式直流断路器的重合闸过程中，确认混合式直流断路器重合闸于故障之后才导通所述trc缓冲支路的半控型半导体器件。

四种结构的trc辅助缓冲支路的原理都一致，在混合式直流断路器确认重合闸于故障之后会再次断开主开断支路。然而，在主开断支路的重合闸过程中，传统缓冲支路的rcd模块已经被充电且放电还未完成。因此在主开断支路的再次断开过程中，需要添加全新的缓冲支路，该缓冲支路还必须只在重合闸过程中投入。为了实现该设计目标，本发明结合半控型半导体器件设计了4种具有重合闸能力的混合式直流断路器缓冲支路，其中的辅助缓冲支路trc的四种结构如如图6所示。在通过保护系统判断确定混合式直流断路器重合闸于故障之后，立即给trc的半控型半导体器件施加高电平导通信号，随后开断主开断支路。trc中的电容元件与主开断支路并联，会缓冲主开断支路的开断过程，保证主开断支路稳定可靠开断。

图7为采用传统rcd缓冲支路设计方案时候的混合式直流断路器在开断故障和重合闸于故障之后再次开断过程中断路器的电压变化情况。传统rcd缓冲设计方案在混合式直流断路器重合闸于故障之后再次断开的过程中，由于rcd缓冲支路的缓冲电容已经被充电，无法再次提供有效的缓冲效果。因此直流断路器的电压在再次开断过程中会直接上升到主开断支路缓冲电容的电压。图8为采用所提出trc缓冲支路设计方案时候的混合式直流断路器在开断故障和重合闸于故障之后再次开断过程中断路器的电压变化情况。在采用所提出方案之后，直流断路器重合闸于故障之后主开断支路的再次开断过程中依然有明显的缓冲效果，直流断路器电压上升缓慢。可以防止主开断支路再次开断过程中的损坏甚至不能再次开断，有效地提高直流断路器的可靠性，保证直流断路器可以在重合闸于故障之后能够可靠地再次开断。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种具有重合闸能力的混合式直流断路器缓冲支路，包括应用于主开断支路的基于RCD吸收电路的传统缓冲支路模块，还包括与RCD模块相并联的辅助缓冲支路，且辅助缓冲支路包含半控型半导体器件和缓冲电容，具体结构是：半控型半导体器件和缓冲电容串联；在正常运行及故障电流开断过程中，辅助缓冲支路的半控型半导体器件处于闭锁状态；当在混合式直流断路器的重合闸过程中，确认混合式直流断路器重合闸于故障之后才导通辅助缓冲支路的半控型半导体器件。本发明缓冲支路能够在混合式直流断路器在重合闸于故障之后依旧能够可靠地再次开断故障电流，有效地提高柔性直流电网的可靠性。

技术研发人员：王顺亮;舒稷;刘天琪
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：2019.02.02
技术公布日：2019.04.26