一种带有供能系统的组合式直流断路器

本发明属于直流输电，尤其是涉及一种带有供能系统的组合式直流断路器。

背景技术：

1、直流断路器在直流输电系统中起到至关重要的作用，如能在多端直流系统中安装毫秒级开断大电流的直流断路器，快速切除故障设备或线路，就可保证直流系统非故障部分的稳定运行，极大地提高系统可靠性。直流断路器既无法像柔性直流换流阀模组一样通过直流电容取能，也无法如交流系统中的电子式互感器一样采用交变的系统电流电磁耦合获取能量。此外，稳定运行和开断过程中高压直流断路器各组部件的电位关系非常复杂，也给各部件的供能提出了难题。

技术实现思路

1、为解决向直流断路器供能的问题，本发明提出一种带有供能系统的组合式直流断路器，包括直流源、dab供能系统、变压器、滤波电容、谐振电路、直流断路器；所述dab供能系统使用一个变压器连接上下两个h桥，dab一次侧输入端由一直流源提供电源，dab二次侧输出端给直流断路器供电，同时dab一次侧直流源并联一滤波电容；所述谐振电路包括谐振电感和谐振电容；所述直流断路器包括主支路、转移支路和耗能支路，每个支路均有一ct采样装置，用以检测电流大小。转移支路有6个由igbt组成的半桥电路，每个半桥电路又分别串联一个负载电容。在加入dab供能系统之前，直流断路器发生故障时，故障电流主要通过转移支路转移并且经耗能支路消耗掉。使用dab供能系统给直流断路器供能后，利用dab供能系统的双向导通性，将故障电流经dab供能系统输送电网，加强能力利用率。同时对dab供能系统的传输进行控制，以达到系统可控运行，增大系统稳定性，并增大能量利用率。本发明构成简单，易于实现，技术难度小。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种带有供能系统的组合式直流断路器，包括dab一次侧直流源、dab供能系统、变压器、负载电容、谐振电路、直流断路器；所述dab供能系统使用一个变压器连接上下两个h桥，包括dab一次侧和dab二次侧；dab一次侧输入端由dab一次侧直流源给dab供能系统提供电源，同时dab一次侧直流源并联一滤波电容；dab二次侧输出端给直流断路器的负载电容供电，所述谐振电路包括一个谐振电感和一个谐振电容，用于使得故障电流有过零点，在过零点时切断故障电路。

4、进一步地，所述直流断路器由主支路、转移支路和耗能支路构成，所述主支路流通正常电流，所述转移支路转移故障电流，所述耗能支路吸收故障电流。

5、进一步地，转移支路由6个由igbt组成的半桥电路串联构成，通过控制其导通关断控制电流转移。

6、进一步地，所述直流断路器的主支路设有ct采样装置，所述ct采样装置用于在电路发生故障时，检测故障电流是否达到阈值，达到阈值后下发转移支路工作命令；所述转移支路设有ct采样装置，用于检测转移支路的电流是否达到过零点，达到过零点后下发耗能支路和dab供能系统工作命令，将故障电流消耗或通过dab供能系统送回dab一次侧电网，增大能量利用率。

7、进一步地，所述dab供能系统的二次侧直接给直流断路器的负载电容及双向igbt供能；所述dab供能系统用于快速地给负载电容充电，所述dab供能系统用于给双向igbt供能。

8、进一步地，所述dab供能系统由4个igbt组成的全桥电路组成，使用单移向调制、双移向调制、三重移向调制和拓展移向调制，并加以控制优化；同时将故障电能利用dab供能系统的双向导通性送回dab一次侧电网，增加能量利用效率。

9、进一步地，所述直流断路器的耗能支路包括避雷器和耗能支路ct采样装置。

10、相对于现有技术，本发明的有益效果为：

11、1、本发明通过dab供能系统的适用于更高的电压等级并能显著地提高功率密度及性能的优越性，可以较好的满足当下对直流断路器的要求。

12、2、本发明所述的供能系统构成简单，控制方式简单，易于实现，技术难度小。

13、3、本发明可以实现能量的可控输入，增强系统稳定性与可控性；同时可以双向导通能量，增大能量利用率。

技术特征：

1.一种带有供能系统的组合式直流断路器，其特征在于：包括直流源、dab供能系统、变压器、负载电容、谐振电路、直流断路器；所述dab供能系统使用一个变压器连接上下两个h桥，包括dab一次侧和dab二次侧；dab一次侧输入端由dab一次侧直流源给dab供能系统提供电源，同时dab一次侧直流源并联一滤波电容；dab二次侧输出端给直流断路器的负载电容供电，所述谐振电路包括一个谐振电感和一个谐振电容，用于使得故障电流有过零点，在过零点时切断故障电路。

2.根据权利要求1所述的一种带有供能系统的组合式直流断路器，其特征在于：所述直流断路器由主支路、转移支路和耗能支路构成，所述主支路流通正常电流，所述转移支路转移故障电流，所述耗能支路吸收故障电流。

3.根据权利要求2所述的一种带有供能系统的组合式直流断路器，其特征在于：转移支路由6个由igbt组成的半桥电路串联构成，通过控制其导通关断控制电流转移。

4.根据权利要求2所述的一种带有供能系统的组合式直流断路器，其特征在于：所述直流断路器的主支路设有ct采样装置，所述ct采样装置用于在电路发生故障时，检测故障电流是否达到阈值，达到阈值后下发转移支路工作命令；所述转移支路设有ct采样装置，用于检测转移支路的电流是否达到过零点，达到过零点后下发耗能支路和dab供能系统工作命令，将故障电流消耗或通过dab供能系统送回dab一次侧电网，增大能量利用率。

5.跟据权利要求1所述的一种带有供能系统的组合式直流断路器，其特征在于：所述dab供能系统的二次侧直接给直流断路器的负载电容及双向igbt供能；所述dab供能系统用于快速地给负载电容充电，所述dab供能系统用于给双向igbt供能。

6.根据权利要求1所述的一种带有供能系统的组合式直流断路器，其特征在于：所述dab供能系统由4个igbt组成的全桥电路组成，使用单移向调制、双移向调制、三重移向调制和拓展移向调制，并加以控制优化；同时将故障电能利用dab供能系统的双向导通性送回dab一次侧电网，增加能量利用效率。

7.根据权利要求2所述的一种带有供能系统的组合式直流断路器，其特征在于：所述直流断路器的耗能支路包括避雷器和耗能支路ct采样装置。

技术总结
本发明提供一种带有供能系统的组合式直流断路器，包括直流源、DAB供能系统、变压器、滤波电容、谐振电路、直流断路器；所述DAB供能系统使用一个变压器连接上下两个H桥，一次侧输入端由一直流源提供电源，二次侧输出端给直流断路器供电，同时DAB一次侧直流源并有一滤波电容；所述谐振电路包括谐振电感和谐振电容；所述组合式直流断路器包括主支路、转移支路和耗能支路，每个支路均有一CT检测装置，用以检测电流大小。本发明利用DAB的双向导通性，将故障电流经DAB供能系统输送电网，加强能力利用率，对DAB供能系统的传输进行控制，以达到系统可控运行，增大系统稳定性，并增大能量利用率。本发明构成简单，易于实现，技术难度小。

技术研发人员：张茂松,张旭阳,陈忠,王秀芹,王群京,李国丽
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14