CN110957708A - 一种基于rc辅助支路的机械式直流断路器及其操控方法 - Google Patents

一种基于rc辅助支路的机械式直流断路器及其操控方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110957708A
CN110957708A CN201911234021.9A CN201911234021A CN110957708A CN 110957708 A CN110957708 A CN 110957708A CN 201911234021 A CN201911234021 A CN 201911234021A CN 110957708 A CN110957708 A CN 110957708A
Authority
CN
China
Prior art keywords
branch
current
main
auxiliary
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911234021.9A
Other languages
English (en)
Inventor
黄亚峰
严干贵
穆钢
王淳民
孙晓清
周银
钱伟强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeast Electric Power University
Original Assignee
Northeast Dianli University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeast Dianli University filed Critical Northeast Dianli University
Priority to CN201911234021.9A priority Critical patent/CN110957708A/zh
Publication of CN110957708A publication Critical patent/CN110957708A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/261—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations
    • H02H7/262—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations involving transmissions of switching or blocking orders
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/042—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage comprising means to limit the absorbed power or indicate damaged over-voltage protection device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于RC辅助支路的机械式直流断路器及其操控方法，该机械式直流断路器包括：主开关支路、RC辅助支路、MOV吸能限压支路、限制短路电流上升率的限流电感L以及用于切断剩余电流的辅助断路器BCB。其操控方法为：当直流***发生短路故障时，投入一个预充电的RC辅助支路为主支路提供一个瞬时很大的反向补偿电流，使其过零分断，所投入的RC支路在经过一个反向充电过程后其电流降为零，实现自然分断。具有结构简单，动作可靠，成本低的优点。

Description

一种基于RC辅助支路的机械式直流断路器及其操控方法
技术领域
本发明属于直流断路器技术领域，特别涉及一种基于RC辅助支路的机械式直流断路器及其操控方法。
背景技术
随着有效的远程能源传输、可再生资源的整合和可靠的电力供应需求的不断增长，直流***在现代电力***中的地位越来越重要。而制约直流***发展的一个主要难题是直流故障的快速切除。现有技术中，有一种利用预充电的LC振荡产生反向电流来使主支路电流过零分断的方案，但由于电感L的存在，不能瞬间产生很大的反向电流，从而致使主支路电流不能瞬间过零。针对直流断路器所面临的以上问题，本发明设计了一种基于RC辅助支路的机械式直流断路器及其操控方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，动作可靠，成本低，能够对直流输电***中出现的短路电流进行快速、有效关断的基于RC辅助支路的机械式直流断路器；并提供其操控方法。
实现本发明目的之一采用的技术方案是，一种基于RC辅助支路的机械式直流断路器，其特征是：它包括：主开关支路、RC辅助支路、MOV吸能限压支路、限流电感L、辅助断路器BCB和预充电电阻RX，其中，所述主开关支路为主断路器VCB；所述RC辅助支路由电阻R、预充电电容C以及快速导通开关S1串联构成；所述MOV吸能限压支路为避雷器MOV；所述主开关支路、所述RC辅助支路和所述MOV吸能限压支路相互并联构成拓扑结构。
实现本发明目的之二采用的技术方案是，一种基于RC辅助支路的机械式直流断路器的操控方法，其特征是：它包括的内容有：
1)正常运行时，主断路器VCB和辅助断路器BCB处于闭合状态，快速导通开关S1处于断开状态，电流流经主断路器VCB，通态损耗小，同时为预充电电容C预充电；
2)发生短路故障时，流过主开关支路的电流开始上升，当电流上升到基于RC辅助支路的机械式直流断路器动作值时，快速导通开关S1快速导通，预充电电容C产生一个瞬时很大的反向电流注入主支路，使主支路电流过零分断；
3)故障电流流经RC辅助支路，预充电电容C放电，然后开始反向充电，经过一个反向充电过程后，其电流降为零，实现自然分断；
4)在预充电电容C反向充电过程中，预充电电容C两端电压会升高，从而使主断路器VCB两端电压升高，当主断路器VCB两端电压增大至避雷器动作时，所述故障电流转移至所述MOV吸能限压支路并开始下降，以开断所述故障电流。
由于本发明的一种基于RC辅助支路的机械式直流断路器，采用主开关支路、RC辅助支路、MOV吸能限压支路、限流电感L、辅助断路器BCB和预充电电阻RX，其中，所述主开关支路为主断路器VCB；所述RC辅助支路由电阻R、预充电电容C以及快速导通开关S1串联构成；所述MOV吸能限压支路为避雷器MOV；所述主开关支路、所述RC辅助支路和所述MOV吸能限压支路相互并联构成拓扑结构。具有结构简单，动作可靠，成本低等优点。其操控方法有效的解决了现有直流断路器存在的直流电流无过零点，灭弧困难；直流回路电感很大、并且灭弧时的直流电流大，需要由直流断路器吸收能量大；过电压高等问题，能够实现对直流输电***中出现的短路电流进行快速、有效的关断操控。
附图说明
图1是本发明的一种基于RC辅助支路的机械式直流断路器拓扑结构示意图；
图2是应用图1组成的直流***仿真电路示意图；
图3是图2的主回路电流仿真波形图；
图4是图2的主开关支路电流仿真波形图；
图5是图2的RC辅助支路电流仿真波形图；
图6是图2的避雷器电流仿真波形图。
具体实施方式
为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，以下结合附图和具体仿真验证来对本发明实施方式作进一步的详细说明。
如附图1所示，本发明的一种基于RC辅助支路的机械式直流断路器，包括：主开关支路、RC辅助支路、MOV吸能限压支路、限流电感L、辅助断路器BCB和预充电电阻RX。其中，所述主开关支路为主断路器VCB；所述RC辅助支路由电阻R、预充电电容C以及快速导通开关S1串联构成；所述MOV吸能限压支路为避雷器MOV；所述主开关支路、所述RC辅助支路和所述MOV吸能限压支路相互并联构成拓扑结构。所述主断路器VCB采用超快速真空断路器。所述快速导通开关S1为由多个电力电子开关模块或其串联构成。本发明所用元器件均为市售产品。所述避雷器MOV采用与***电压等级相配合的金属氧化物避雷器。所述限流电感L功能为用于限制短路电流上升率。所述辅助断路器BCB采用与主断路器配置相同的超快速真空断路器。功能为用于切断剩余电流。所述预充电电阻RX功能为通过与主断路器以及备用断路器配合，直接利用***电源为预充电电容进行预充电。
如附图2所示，利用Matlab软件对基于RC辅助支路的机械式直流断路器工作过程进行仿真，直流***仿真电路包括***电源部分，***电源部分由***电源UDC，电源内电阻R0，电源内电感L0组成，基于RC辅助支路的机械式直流断路器，用于模拟短路故障的短路电阻R1、故障模拟开关SW，以及用于模拟负荷部分的RL。图中还显示了电压和电流的参考方向。仿真模型参数如表1所示。
表1仿真模型参数
Figure BDA0002304390690000031
主要仿真过程说明如下：
(1)电容预充电方式：闭合主断路器VCB和辅助断路器BCB，以此来给RC支路中的预充电电容C进行预充电，使预充电电容C两端电压达到电源电压50KV。
(2)短路故障模拟：1ms时，闭合短路模拟开关SW模拟单极接地故障。***电流上升，由于限流电感L的存在，短路电流上升率得到抑制，由图3可知，前3ms电流平均上升速率为2kA/ms。
(3)辅助RC支路投入及主开关支路分断：由图3可知，t＝4ms时，短路电流上升到8KA，达到基于RC辅助支路的机械式直流断路器动作电流，快速导通开关S1触发导通，电容C瞬间产生一个很大的反向电流注入主开关支路，由图4可知，主开关支路电流在t＝4ms时过零分断。
(4)辅助RC支路电容C反向充电：由图5可知，t＝4ms时，电流从主开关支路转移至RC辅助支路中，电容C继续放电，其两端电压不断减小，当其两端电压降至零时，开始反向充电，RC辅助支路中的电流开始逐渐减小。
(5)MOV支路保护动作：由图6可知，t＝4.046ms时，主断路器VCB两端电压上升到MOV的保护电压50kV，MOV开始动作，***电流开始从RC辅助支路逐渐转移到MOV吸能限压支路。
(6)电流转移过程：由图5和图6可知，t＝4.093ms时，电流全部转移到MOV吸能限压支路，此时，流过快速导通开关S1和RC的电流降为零，避雷器MOV中的电流逐渐衰减。
(7)辅助断路器BCB断开：由图3和图6可知，t＝8ms时，避雷器MOV因电流过零而关断，此时，***电流也降为零，辅助断路器BCB断开，完成整个开断过程。
本发明的实施例仅用于对本发明作进一步的说明，并非穷举，并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施例获得的启示，不经过创造性劳动就能够想到其它实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于RC辅助支路的机械式直流断路器，其特征是：它包括：主开关支路、RC辅助支路、MOV吸能限压支路、限流电感L、辅助断路器BCB和预充电电阻RX，其中，所述主开关支路为主断路器VCB；所述RC辅助支路由电阻R、预充电电容C以及快速导通开关S1串联构成；所述MOV吸能限压支路为避雷器MOV；所述主开关支路、所述RC辅助支路和所述MOV吸能限压支路相互并联构成拓扑结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于RC辅助支路的机械式直流断路器，其特征是，它的操控方法包括的内容有：
1)正常运行时，主断路器VCB和辅助断路器BCB处于闭合状态，快速导通开关S1处于断开状态，电流流经主断路器VCB，通态损耗小，同时为预充电电容C预充电；
2)发生短路故障时，流过主开关支路的电流开始上升，当电流上升到基于RC辅助支路的机械式直流断路器动作值时，快速导通开关S1快速导通，预充电电容C产生一个瞬时很大的反向电流注入主支路，使主支路电流过零分断；
3)故障电流流经RC辅助支路，预充电电容C放电，然后开始反向充电，经过一个反向充电过程后，其电流降为零，实现自然分断；
4)在预充电电容C反向充电过程中，预充电电容C两端电压会升高，从而使主断路器VCB两端电压升高，当主断路器VCB两端电压增大至避雷器动作时，所述故障电流转移至所述MOV吸能限压支路并开始下降，以开断所述故障电流。
CN201911234021.9A 2019-12-05 2019-12-05 一种基于rc辅助支路的机械式直流断路器及其操控方法 Pending CN110957708A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911234021.9A CN110957708A (zh) 2019-12-05 2019-12-05 一种基于rc辅助支路的机械式直流断路器及其操控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911234021.9A CN110957708A (zh) 2019-12-05 2019-12-05 一种基于rc辅助支路的机械式直流断路器及其操控方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110957708A true CN110957708A (zh) 2020-04-03

Family

ID=69979926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911234021.9A Pending CN110957708A (zh) 2019-12-05 2019-12-05 一种基于rc辅助支路的机械式直流断路器及其操控方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110957708A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113224733A (zh) * 2021-03-29 2021-08-06 天津大学 适用于mmc直流电网的源网配合式电容型直流断路器
WO2023001182A1 (zh) * 2021-07-22 2023-01-26 国网智能电网研究院有限公司 一种直流断路器及其应用方法
CN116865737A (zh) * 2023-09-04 2023-10-10 中国科学院电工研究所 基于全控型器件的直流固态断路器电路拓扑及控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104779593A (zh) * 2015-04-22 2015-07-15 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种直流固态断路器及其控制方法
CN105186443A (zh) * 2015-10-21 2015-12-23 华中科技大学 一种自动充电型强制过零高压直流断路器
CN108448548A (zh) * 2018-04-26 2018-08-24 东南大学 一种基于预充电电容的组合式直流断路器及其控制方法
CN109103854A (zh) * 2018-09-12 2018-12-28 山东电力设备有限公司 一种机械式直流断路器拓扑结构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104779593A (zh) * 2015-04-22 2015-07-15 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种直流固态断路器及其控制方法
CN105186443A (zh) * 2015-10-21 2015-12-23 华中科技大学 一种自动充电型强制过零高压直流断路器
CN108448548A (zh) * 2018-04-26 2018-08-24 东南大学 一种基于预充电电容的组合式直流断路器及其控制方法
CN109103854A (zh) * 2018-09-12 2018-12-28 山东电力设备有限公司 一种机械式直流断路器拓扑结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李黎等: "一种适于快速高压直流断路器的过零振荡电路", 《中国电机工程学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113224733A (zh) * 2021-03-29 2021-08-06 天津大学 适用于mmc直流电网的源网配合式电容型直流断路器
WO2023001182A1 (zh) * 2021-07-22 2023-01-26 国网智能电网研究院有限公司 一种直流断路器及其应用方法
CN116865737A (zh) * 2023-09-04 2023-10-10 中国科学院电工研究所 基于全控型器件的直流固态断路器电路拓扑及控制方法
CN116865737B (zh) * 2023-09-04 2023-11-24 中国科学院电工研究所 基于全控型器件的直流固态断路器电路拓扑及控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shi et al. Design and numerical investigation of a HVDC vacuum switch based on artificial current zero
KR102021863B1 (ko) 직류 차단기
CN110957708A (zh) 一种基于rc辅助支路的机械式直流断路器及其操控方法
CN108597926A (zh) 一种混合式直流断路器拓扑结构及其控制方法
CN108599120B (zh) 一种直流限流断路器
CN110224379B (zh) 基于真空与sf6灭弧室串联的高压直流断路器
CN110161405B (zh) 一种三电源直流开断合成试验回路及其试验方法
CN105609344A (zh) 一种混合式直流断路器拓扑结构
CN108448548B (zh) 一种基于预充电电容的组合式直流断路器及其控制方法
CN103346528A (zh) 一种基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器
CN103474983A (zh) 一种高压大电流直流断路器及其控制方法
CN108766830B (zh) 一种耦合式高压直流断路器
CN102593809B (zh) 一种具有过电压抑制功能的固态断路器
CN103457257A (zh) 一种多端直流***用直流断路器及其控制方法
CN109412127B (zh) 一种限流阻容支路、阻容式直流断路器及控制策略
CN102420431A (zh) 低压相控投切电容器开关
CN202651781U (zh) 中性点联合接地成套装置
CN109600032B (zh) 一种用于固态开关的缓冲吸收电路
CN204858540U (zh) 一种断路器串联式电气防跳回路
CN102222874A (zh) 一种直流固态断路器
CN208337152U (zh) 一种基于快速开关采用强迫过零原理的快速限流电路
CN112865055A (zh) 一种电感耦合型直流故障限流器及其控制方法
Chen et al. Design parameters and application of a 160kV mechanical HVDC circuit breaker
CN110880745B (zh) 基于双电容振荡的主动型阻容式直流限流器及控制方法
CN110048366B (zh) 直流限流断路装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200403