CN111030076B - 一种双向混合式中压直流负荷开关的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双向混合式中压直流负荷开关，包括主电流电路、关断支路、能量吸收支路及***接入端J1、J2；主电流电路由真空开关单元及隔离开关单元串联构成；真空开关单元由真空开关模块VB1、VB2串联构成，隔离开关单元由机械隔离开关K构成；关断支路并联在真空开关单元的两端，由预充电电容器、控制开关模块及电感串联构成；能量吸收支路并联在预充电电容器和控制开关模块构成的串联支路两端，是由多个压敏电阻单元串并联构成的压敏电阻组件MOV。本发明具有长期通流损耗低、双向电流分断控制简单、内部环节少、分断可靠性高等显著优势。

Description

一种双向混合式中压直流负荷开关的控制方法
技术领域
本发明专利属于中压开关器领域，具体涉及一种双向混合式中压直流负荷开关，以及其控制方法。
背景技术
中压直流负荷开关能够接通和分断中压直流***中不大于额定电流水平的电流，是中压直流电力***中能源调配和网络重构的关键设备。
由于直流不存在自然零点，且存在方向性的问题，中压直流***中的开关大多是混合开关，分断过程中，需要判断直流电流的方向，然后触发不同的分断指令进行分断；开关中除了必须的人工过零及能量吸收支路，还要有电流传感器以便识别电流方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双向中压直流负荷开关及控制方法解决方案，通过优化拓扑结构，使得中压直流负荷开关分断不同方向电流时，采用相同的控制策略。该方案双向电流分断控制简单、内部环节少、分断可靠性高。
为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种双向混合式中压直流负荷开关，包括主电流电路、关断支路、能量吸收支路及***接入端J1、J2；所述的主电流电路由真空开关单元及隔离开关单元串联构成；所述真空开关单元由真空开关模块VB1、VB2串联构成，真空开关模块VB1、VB2串联可大幅提升分断负载电流的可靠性，所述真空开关模块VB1、VB2采用快速机械操作机构，动作同步，分断速度远远大于隔离开关的分断速度；所述隔离开关单元由机械隔离开关构成，负荷开关整体的分断过程已经完成后，隔离开关K才能形成可见断口；所述的关断支路并联在真空开关单元的两端，由预充电电容器、控制开关模块及电感串联构成；所述的控制开关模块由开关T1、T2反向并联构成，通过开关T1和T2的反向并联，采用相同的控制方法实现正反向直流负载电流的分断，所述开关T1、T2采用真空触发开关或晶闸管开关；所述的能量吸收支路并联在预充电电容器和控制开关模块构成的串联支路两端，是由多个压敏电阻单元串并联构成的压敏电阻组件MOV。
一种双向混合式中压直流负荷开关的控制方法，包括以下步骤：
a），在正常工作阶段，主电流电路中的真空开关模块VB1、VB2和机械隔离开关处于闭合状态，承载主回路电流；
b），当负荷开关接收到分断命令后，真空开关模块VB1、VB2和机械隔离开关同时分断，主回路电流在真空开关模块VB1、VB2触头间形成电弧；
c），延时一段时间后，真空开关模块VB1、VB2达到最佳开距位置，此时导通开关，过零关断支路中预充电电容器放电，在真空开关模块VB1、VB2中制造一个脉冲电流；
d），再延时一段时间后，导通所述开关，完成分断过程。
进一步，当预充电电容器放电电流方向与所述真空开关模块VB1、VB2中载流方向相反时，导通开关T1形成的脉冲电流在真空开关模块VB1、VB2中制造人工零点，真空开关模块VB1、VB2完成分断，***会对预充电电容器反向充电，达到压敏电阻组件MOV的开通值后，压敏电阻组件MOV导通吸收***能量并限制过电压，最终使电流下降到零，机械隔离开关无载分断形成隔离断口，至此分断过程完成。
进一步，当预充电电容器放电电流方向与所述真空开关模块VB1、VB2中载流方向相同时，开关T1形成的脉冲电流在真空开关模块VB1、VB2载流基础上叠加一个脉冲电流，将预充电电容器C电压反向，此时开关T1过零关断，随后延时导通开关T2，反向后的预充电电容器C放电在真空开关模块VB1、VB2中制造人工零点，真空开关模块VB1、VB2完成分断，***会对预充电电容器充电，达到压敏电阻组件MOV的开通值后，压敏电阻组件MOV导通吸收***能量并限制过电压，最终使电流下降到零，机械隔离开关无载分断形成隔离断口，至此分断过程完成。
本发明的有益效果是：
通过拓扑机构优化设计，省略了电流传感器以及电流方向判断的环节，使得中压直流负荷开关在分断不同方向电流时，所采用的控制方法是相同的，控制流程大大简化，减小了中压负荷开关的成本与体积，提高了分断可靠性。
采用该方案的中压直流负荷开关，在分断过程中，不需要判断直流电流的方向，针对正反向直流电流采用同一种分断策略，省略了电流传感器及其辅助设备，控制环节得到简化，降低了中压负荷开关的成本。
附图说明
图1为双向中压直流负荷开关示意图；
图2为T1、T2采用真空触发开关的示意图；
图3为T1、T2采用半导体开关的示意图；
图4本发明外正向电流分断示意图；
图5为本发明反向电流分断示意图。
各附图标记为：1—主电流电路，1.1—真空开关单元，1.2—隔离开关单元，2—关断支路，2.1—控制开关模块，3—能量吸收支路，J1、J2—***接入端，VB1、VB2—真空开关模块，K—机械隔离开关，T1、T2—开关，C—预充电电容器，L—电感，MOV—压敏电阻组件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。所述实施例的图示在附图中示出，相同的标号表示相同的元件。下面描述的实施例是示例性的，旨在解释本发明，不能理解为对本发明的限制。
本发明的目的在于提供一种双向中压直流负荷开关及控制方法解决方案，通过优化拓扑结构，使得中压直流负荷开关分断不同方向电流时，采用相同的控制策略。该方案双向电流分断控制简单、内部环节少、分断可靠性高。
参照图1至图3所示，本发明公布了一种双向中压直流负荷开关及控制方法解决方案：包括主电流电路1、关断支路2、能量吸收支路3及***接入端J1、J2；
所述主电流电路1由真空开关单元1.1及隔离开关单元1.2串联构成；所述真空开关单元1.1由真空开关模块VB1、VB2串联构成，所述隔离开关单元1.2由机械隔离开关K构成。
所述真空开关模块VB1、VB2采用快速机械操作机构，一般达到最佳开距的时间为1～2ms，动作同步，其分断速度远远大于隔离开关k的分断速度，一般在负荷开关整体的分断过程已经完成后，隔离开关k才能形成可见断口（隔离开关自接到分断命令到形成可见触头端口的动作时间一般为几十个毫秒）。
所述的关断支路2并联在真空开关单元1.1的两端，由预充电电容器C、控制开关模块2.1及电感L串联构成，所述控制开关模块包括反向并联的开关T1和T2，所述开关T1和T2采用真空触发开关或晶闸管开关；
所述的能量吸收支路3并联在预充电电容器C和控制开关模块2.1构成的串联支路两端，是由多个压敏电阻单元串并联构成的压敏电阻组件MOV。
本专利中，一种双向中压直流负荷开关控制方法包括以下步骤：
a），在正常工作阶段，主电流电路1中的真空开关模块VB1、VB2和机械隔离开关K处于闭合状态，承载主回路电流；
b），当负荷开关接收到分断命令后，真空开关模块VB1、VB2和机械隔离开关K同时分断，主回路电流在真空开关模块VB1、VB2触头间形成电弧；
c），延时一段时间后，真空开关模块VB1、VB2达到最佳开距位置，此时导通开关T1，过零关断支路2中预充电电容器C放电，在真空开关模块VB1、VB2中制造一个脉冲电流；
d），再延时一段时间后，导通所述开关T2，完成分断过程。
在本专利中，通过所述真空开关模块VB1、VB2串联，大幅提升分断负载电流的可靠性；通过所述控制开关模块中开关T1和T2的反向并联，采用相同的控制方法实现正反向直流负载电流的分断。
中压直流负荷开关采用所述控制方法分断不同方向的电流，分断过程如下：
情况一：当所述预充电电容器C放电电流方向与所述真空开关模块VB1、VB2中载流方向相反时，导通所述开关T1形成的脉冲电流会在所述真空开关模块VB1、VB2中制造人工零点，VB1、VB2完成分断，***会对所述电容器C反向充电，当达到所述压敏电阻组件MOV开通值后，MOV会导通吸收***能量并限制过电压，最终使电流下降到零，隔离开关K无载分断形成隔离断口，至此分断过程完成；虽然随后延时导通所述开关T2，但此时所述真空开关模块VB1、VB2中电弧已经熄灭，VB1、VB2中绝缘介质已经恢复，故不会形成放电回路，不会对已经完成的分断过程产生影响；分断示意图见图4。
情况二：当所述预充电电容器C放电电流方向与所述真空开关模块VB1、VB2中载流方向相同时，导通所述开关T1形成的脉冲电流会在所述真空开关模块VB1、VB2载流基础上叠加一个脉冲电流，所述脉冲电流会将所述电容器C电压反向，此时所述开关T1过零关断；随后延时导通所述开关T2，反向后的电容器C放电，在所述真空开关模块VB1、VB2中制造人工零点，VB1、VB2完成分断，***会对所述电容器C充电，当达到所述压敏电阻组件MOV开通值后，MOV会导通吸收***能量并限制过电压，最终使电流下降到零，隔离开关K无载分断形成隔离端口，至此分断过程完成；分断示意图见图5。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种双向混合式中压直流负荷开关的控制方法，基于主电流电路（1）、关断支路（2）、能量吸收支路（3）及***接入端J1、J2组成的负荷开关，所述的主电流电路（1）由真空开关单元（1.1）及隔离开关单元（1.2）串联构成；所述真空开关单元（1.1）由真空开关模块VB1、VB2串联构成，所述真空开关模块VB1、VB2采用快速机械操作机构，动作同步；所述隔离开关单元（1.2）由机械隔离开关K构成；所述的关断支路（2）并联在真空开关单元（1.1）的两端，由预充电电容器C、控制开关模块（2.1）及电感L串联构成；所述控制开关模块（2.1）由开关T1、T2反向并联构成，所述开关T1、T2采用真空触发开关或晶闸管开关；所述的能量吸收支路（3）并联在预充电电容器C和控制开关模块（2.1）构成的串联支路两端，是由多个压敏电阻单元串并联构成的压敏电阻组件MOV；
其特征在于，包括以下步骤：
a），在正常工作阶段，主电流电路（1）中的真空开关模块VB1、VB2和机械隔离开关K处于闭合状态，承载主回路电流；
b），接收到分断命令后，真空开关模块VB1、VB2和机械隔离开关K同时分断，主回路电流在真空开关模块VB1、VB2触头间形成电弧；
c），延时一段时间后，真空开关模块VB1、VB2达到最佳开距位置，此时导通开关T1，关断支路（2）中预充电电容器C放电，在真空开关模块VB1、VB2中制造一个脉冲电流；
d），再延时一段时间后，导通所述开关T2，完成分断过程。
2.根据权利要求1所述的一种双向混合式中压直流负荷开关的控制方法，其特征在于，当预充电电容器C放电电流方向与真空开关模块VB1、VB2中载流方向相反时，导通开关T1形成的脉冲电流在真空开关模块VB1、VB2中制造人工零点，真空开关模块VB1、VB2完成分断，预充电电容器C反向充电，达到压敏电阻组件MOV的开通值后，压敏电阻组件MOV导通吸收***能量并限制过电压，最终使电流下降到零，机械隔离开关K无载分断形成隔离断口，至此分断过程完成。
3.根据权利要求1所述的一种双向混合式中压直流负荷开关的控制方法，其特征在于，当预充电电容器C放电电流方向与真空开关模块VB1、VB2中载流方向相同时，导通开关T1形成的脉冲电流在真空开关模块VB1、VB2载流基础上叠加一个脉冲电流，将预充电电容器C电压反向，此时开关T1过零关断，随后延时导通开关T2，反向后的预充电电容器C放电在真空开关模块VB1、VB2中制造人工零点，真空开关模块VB1、VB2完成分断，预充电电容器C充电，达到压敏电阻组件MOV的开通值后，压敏电阻组件MOV导通吸收***能量并限制过电压，最终使电流下降到零，机械隔离开关K无载分断形成隔离断口，至此分断过程完成。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4307330A1 (en) * 2022-07-06 2024-01-17 Schneider Electric Industries Sas Direct current circuit breaker device and control method therefor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4256663A1 (en) * 2020-12-02 2023-10-11 Abb Schweiz Ag Direct current circuit breaker and protection system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103457257A (zh) * 2013-08-16 2013-12-18 国家电网公司 一种多端直流***用直流断路器及其控制方法
CN105305372A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种高压直流断路器及其控制方法
CN106655119A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 全球能源互联网研究院 一种用于清除交直流***故障电流的电路及其控制方法
JP2018007321A (ja) * 2016-06-27 2018-01-11 富士機械製造株式会社 部品実装機のサーボアンプ入力電流制御装置
CN107947106A (zh) * 2017-11-27 2018-04-20 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七二研究所） 一种直流分断***主回路拓扑结构
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

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109980617A (zh) * 2019-04-04 2019-07-05 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 电流注入型直流断路器的电流开断特性优化电路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103457257A (zh) * 2013-08-16 2013-12-18 国家电网公司 一种多端直流***用直流断路器及其控制方法
CN105305372A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种高压直流断路器及其控制方法
JP2018007321A (ja) * 2016-06-27 2018-01-11 富士機械製造株式会社 部品実装機のサーボアンプ入力電流制御装置
CN106655119A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 全球能源互联网研究院 一种用于清除交直流***故障电流的电路及其控制方法
CN107947106A (zh) * 2017-11-27 2018-04-20 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七二研究所） 一种直流分断***主回路拓扑结构
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4307330A1 (en) * 2022-07-06 2024-01-17 Schneider Electric Industries Sas Direct current circuit breaker device and control method therefor

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