CN112332523A - 适用于直流电源可切换的直流断路器及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于直流电源可切换的直流断路器及其应用方法。该直流断路器包括：主通态电流支路，主通态电流支路的第一端与主供电源电连接，主通态电流支路的第二端与直流负荷电连接；主断路器支路，主断路器支路与第一机械开关并联连接；备通态电流支路，备通态电流支路的第一端与备用电源电连接，备通态电流支路的第二端与直流负荷电连接；且主断路器支路与第二机械开关并联连接，以使主通态电流支路和备通态电流支路共用主断路器支路。与现有技术相比，本发明降低了直流断路器所占用的空间，降低了直流断路器的成本。

Description

适用于直流电源可切换的直流断路器及其应用方法
技术领域
本发明涉及开关装置技术领域，尤其涉及一种适用于直流电源可切换的直流断路器及其应用方法。
背景技术
随着交直流混合供电场景的发展，直流供电的需求不断扩大。在直流供电中，需要用到大量的直流断路器，在直流断路器应用数量越来越多的情况下，产生的占地面积也不断扩大。具体地，在多端直流***中，一个端子通常与多条传输线相连，每条传输线又必须与一个直流断路器相连，以确保发生故障时可以快速切断故障，这就使得在同一个端子处需要多个直流断路器。然而，一个直流断路器已经需要很大的空间和成本，在同一端子处设置多个直流断路器所需的空间和成本则更是大大提高。
发明内容
本发明提供一种适用于直流电源可切换的直流断路器及其应用方法，以降低直流断路器所占用的空间，降低直流断路器的成本。
第一方面，本发明提供了一种适用于直流电源可切换的直流断路器，包括：
主通态电流支路，所述主通态电流支路的第一端与主供电源电连接，所述主通态电流支路的第二端与直流负荷电连接；所述主通态电流支路包括第一机械开关，所述第一机械开关串联于所述主通态电流支路的第一端和第二端之间；
主断路器支路，所述主断路器支路与所述第一机械开关并联连接；
备通态电流支路，所述备通态电流支路的第一端与备用电源电连接，所述备通态电流支路的第二端与所述直流负荷电连接；所述备通态电流支路包括第二机械开关，所述第二机械开关串联于所述备通态电流支路的第一端和第二端之间；且所述主断路器支路与所述第二机械开关并联连接，以使所述主通态电流支路和所述备通态电流支路共用所述主断路器支路。
可选地，所述主断路器支路包括：电力电子关断回路，所述电力电子关断回路与所述第一机械开关并联连接；且所述电力电子关断回路与所述第二机械开关并联连接。
可选地，所述电力电子关断回路包括：半桥型电力电子关断回路或者全桥型电力电子关断回路。
可选地，所述主断路器支路包括：能耗吸收回路，所述能耗吸收回路与所述第一机械开关并联连接；且所述能耗吸收回路与所述第二机械开关并联连接。
可选地，所述能耗吸收回路包括非线性电阻，所述非线性电阻与所述第一机械开关并联连接；
和/或，所述能耗吸收回路包括氧化锌避雷器，所述氧化锌避雷器与所述第一机械开关并联连接。
可选地，所述主通态电流支路还包括：第一切换刀闸，所述第一切换刀闸的第一端与所述主供电源电连接，所述第一切换刀闸的第二端与所述第一机械开关的第一端电连接。
可选地，所述备通态电流支路还包括：第二切换刀闸，所述第二切换刀闸的第一端与所述备用电源电连接，所述第二切换刀闸的第二端与所述第二机械开关的第一端电连接。
第二方面，本发明还提供了一种如本发明任意实施例所述的适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法，包括：
所述主供电源通过所述主通态电流支路向所述直流负荷供电；
若所述主供电源发生故障，则导通所述主断路器支路，断开所述主通态电流支路；
导通所述备通态电流支路，将所述主供电源供电切换为所述备用电源供电。
可选地，断开所述主通态电流支路包括：
断开所述第一机械开关和所述第一切换刀闸；
可选地，导通所述备通态电流支路包括：
合上所述第二切换刀闸和所述第二机械开关。
可选地，导通所述主断路器支路包括：
通过所述电力电子关断回路建立隔离电压；
通过所述能耗吸收回路吸收直流***故障能量。
本发明通过设置直流断路器包括主通态电流支路和备通态电流支路，适用于直流***下主备电源可切换的场景。主断路器支路与第一机械开关并联连接，且主断路器支路与第二机械开关并联连接。这样，在主备电源切换时，通过主断路器支路实现了主通态电流支路和备通态电流支路的切换，即主通态电流支路和备通态电流支路共用主断路器支路。与现有技术相比，本发明降低了直流断路器所占用的空间，另外，由于主备电源共用主断路器支路，无需针对主备电源设置两组主断路器支路，从而降低了直流断路器的成本。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种适用于直流电源可切换的直流断路器的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法的流程示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
本发明实施例一提供了一种适用于直流电源可切换的直流断路器，图1为本发明实施例一提供的一种适用于直流电源可切换的直流断路器的结构示意图。参见图1，该适用于直流电源可切换的直流断路器包括：主通态电流支路10、主断路器支路20和备通态电流支路30。
其中，主通态电流支路10包括第一端101和第二端102，主通态电流支路10的第一端101与主供电源电连接，主通态电流支路10的第二端102与直流负荷电连接。主通态电流支路10包括第一机械开关11，第一机械开关11串联于主通态电流支路10的第一端101和第二端102之间。备通态电流支路30包括第一端301和第二端302，备通态电流支路30的第一端301与备用电源电连接，备通态电流支路30的第二端302与直流负荷电连接；备通态电流支路30包括第二机械开关31，第二机械开关31串联于备通态电流支路30的第一端301和第二端302之间。主断路器支路20与第一机械开关11并联连接，且主断路器支路20与第二机械开关31并联连接，以使主通态电流支路10和备通态电流支路30共用主断路器支路20。
示例性地，该适用于直流电源可切换的直流断路器的工作原理为：主供电源通过主通态电流支路10向直流负荷供电；若主供电源发生故障，则导通主断路器支路20，断开主通态电流支路10；导通备通态电流支路30，将主供电源供电切换为备用电源供电。同样地，备用电源通过备通态电流支路30向直流负荷供电；若需要切换回主供电源供电，则导通主断路器支路20，断开备通态电流支路30；导通主通态电流支路10，将备用电源供电切换为主供电源供电。
由此可见，本发明实施例通过设置直流断路器包括主通态电流支路10和备通态电流支路30，适用于直流***下主备电源可切换的场景。主断路器支路20与第一机械开关11并联连接，且主断路器支路20与第二机械开关31并联连接。这样，在主备电源切换时，通过主断路器支路20实现了主通态电流支路10和备通态电流支路30的切换，即主通态电流支路10和备通态电流支路30共用主断路器支路20。与现有技术相比，本发明实施例降低了直流断路器所占用的空间；另外，由于主备电源共用主断路器支路，无需针对主备电源设置两组主断路器支路，从而降低了直流断路器的成本。
继续参见图1，在上述技术方案的基础上，可选地，主断路器支路20包括：电力电子关断回路21，电力电子关断回路21与第一机械开关11并联连接；且电力电子关断回路21与第二机械开关31并联连接。示例性地，电力电子关断回路21包括：半桥型电力电子关断回路或者全桥型电力电子关断回路。电力电子关断回路21能够在主备电源切换时建立隔离电压，提升切换过程中的安全性。
继续参见图1，在上述各技术方案的基础上，可选地，主断路器支路20还包括：能耗吸收回路22，能耗吸收回路22与第一机械开关11并联连接；且能耗吸收回路22与第二机械开关31并联连接。示例性地，能耗吸收回路22包括非线性电阻或氧化锌避雷器；其中，非线性电阻与第一机械开关并联连接；和/或，氧化锌避雷器与第一机械开关并联连接。能耗吸收回路22能够在主备电源切换时吸收直流***故障能量，提升切换过程中的安全性。
继续参见图1，在上述各技术方案的基础上，可选地，主通态电流支路10还包括：第一切换刀闸12，第一切换刀闸12的第一端与主供电源电连接，第一切换刀闸12的第二端与第一机械开关11的第一端电连接，即第一机械开关11和第一切换刀闸12串联连接于主通态电流支路10的第一端101和第二端102之间。备通态电流支路30还包括：第二切换刀闸32，第二切换刀闸32的第一端与备用电源电连接，第二切换刀闸32的第二端与第二机械开关31的第一端电连接，即第二机械开关31和第二切换刀闸32串联连接于备通态电流支路30的第一端301和第二端302之间。
示例性地，该适用于直流电源可切换的直流断路器的工作原理为：主供电源通过主通态电流支路10向直流负荷供电；其中，第一机械开关11和第一切换刀闸12为合闸状态；第二机械开关31和第二切换刀闸32为断开状态。若主供电源发生故障，通过电力电子关断回路21建立隔离电压，且由能耗吸收回路22吸收直流***的故障能量；依次断开第一机械开关11和第一切换刀闸12。电路检测到主通态电流支路10断电后，依次合上第二切换刀闸32和第二机械开关31，以导通备通态电流支路30，将主供电源供电切换为备用电源供电。
综上所述，本发明实施例通过设置直流断路器包括主通态电流支路10和备通态电流支路30，适用于直流***下主备电源可切换的场景。主断路器支路20与第一机械开关11并联连接，且主断路器支路20与第二机械开关31并联连接。这样，在主备电源切换时，通过主断路器支路20实现了主通态电流支路10和备通态电流支路30的切换，即主通态电流支路10和备通态电流支路30共用主断路器支路20。与现有技术相比，本发明实施例降低了直流断路器所占用的空间，降低了直流断路器的成本。
实施例二
本发明实施例二提供了一种如实施例一所提供的适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法，图2为本发明实施例二提供的一种适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法的流程示意图。参见图2，该适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法包括以下步骤：
S110、主供电源通过主通态电流支路向直流负荷供电。
S120、若主供电源发生故障，则导通主断路器支路，断开主通态电流支路。
S130、导通备通态电流支路，将主供电源供电切换为备用电源供电。
本发明实施例通过设置在主备电源切换时，通过主断路器支路实现了主通态电流支路和备通态电流支路的切换，即主通态电流支路和备通态电流支路共用主断路器支路。与现有技术相比，本发明实施例降低了直流断路器所占用的空间，降低了直流断路器的成本。
在上述技术方案的基础上，可选地，断开主通态电流支路包括：依次断开第一机械开关和第一切换刀闸。
导通备通态电流支路包括：依次合上第二切换刀闸和第二机械开关。
在上述各技术方案的基础上，可选地，导通主断路器支路包括：通过电力电子关断回路建立隔离电压；通过能耗吸收回路吸收直流***故障能量。本发明实施例这样设置，以提升切换过程中的安全性。
实施例三
在实施例二的基础上，实施例三对适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法中的各步骤进行了进一步的细化。图3为本发明实施例三提供的一种适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法的流程示意图。参见图3，该适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法包括以下步骤：
S210、主供电源通过主通态电流支路向直流负荷供电；其中，第一机械开关和第一切换刀闸为合闸状态；第二机械开关和第二切换刀闸为断开状态。
S220、若主供电源发生故障，通过电力电子关断回路建立隔离电压，且由能耗吸收回路吸收直流***的故障能量。
S230、依次断开第一机械开关和第一切换刀闸。
S240、电路检测到主通态电流支路断电后，依次合上第二切换刀闸和第二机械开关，以导通备通态电流支路，将主供电源供电切换为备用电源供电。
本发明实施例通过设置在主备电源切换时，通过主断路器支路实现了主通态电流支路和备通态电流支路的切换，即主通态电流支路和备通态电流支路共用主断路器支路。与现有技术相比，本发明实施例降低了直流断路器所占用的空间，降低了直流断路器的成本。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种适用于直流电源可切换的直流断路器，其特征在于，包括：
主通态电流支路，所述主通态电流支路的第一端与主供电源电连接，所述主通态电流支路的第二端与直流负荷电连接；所述主通态电流支路包括第一机械开关，所述第一机械开关串联于所述主通态电流支路的第一端和第二端之间；
主断路器支路，所述主断路器支路与所述第一机械开关并联连接；
备通态电流支路，所述备通态电流支路的第一端与备用电源电连接，所述备通态电流支路的第二端与所述直流负荷电连接；所述备通态电流支路包括第二机械开关，所述第二机械开关串联于所述备通态电流支路的第一端和第二端之间；且所述主断路器支路与所述第二机械开关并联连接，以使所述主通态电流支路和所述备通态电流支路共用所述主断路器支路。
2.根据权利要求1所述的适用于直流电源可切换的直流断路器，其特征在于，所述主断路器支路包括：电力电子关断回路，所述电力电子关断回路与所述第一机械开关并联连接；且所述电力电子关断回路与所述第二机械开关并联连接。
3.根据权利要求2所述的适用于直流电源可切换的直流断路器，其特征在于，所述电力电子关断回路包括：半桥型电力电子关断回路或者全桥型电力电子关断回路。
4.根据权利要求1所述的适用于直流电源可切换的直流断路器，其特征在于，所述主断路器支路包括：能耗吸收回路，所述能耗吸收回路与所述第一机械开关并联连接；且所述能耗吸收回路与所述第二机械开关并联连接。
5.根据权利要求4所述的适用于直流电源可切换的直流断路器，其特征在于，所述能耗吸收回路包括非线性电阻，所述非线性电阻与所述第一机械开关并联连接；
和/或，所述能耗吸收回路包括氧化锌避雷器，所述氧化锌避雷器与所述第一机械开关并联连接。
6.根据权利要求1所述的适用于直流电源可切换的直流断路器，其特征在于，所述主通态电流支路还包括：第一切换刀闸，所述第一切换刀闸的第一端与所述主供电源电连接，所述第一切换刀闸的第二端与所述第一机械开关的第一端电连接。
7.根据权利要求1所述的适用于直流电源可切换的直流断路器，其特征在于，所述备通态电流支路还包括：第二切换刀闸，所述第二切换刀闸的第一端与所述备用电源电连接，所述第二切换刀闸的第二端与所述第二机械开关的第一端电连接。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法，其特征在于，包括：
所述主供电源通过所述主通态电流支路向所述直流负荷供电；
若所述主供电源发生故障，则导通所述主断路器支路，断开所述主通态电流支路；
导通所述备通态电流支路，将所述主供电源供电切换为所述备用电源供电。
9.根据权利要求8所述的适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法，其特征在于，所述主通态电流支路还包括第一切换刀闸；所述备通态电流支路还包括第二切换刀闸；
断开所述主通态电流支路包括：
断开所述第一机械开关和所述第一切换刀闸；
导通所述备通态电流支路包括：
合上所述第二切换刀闸和所述第二机械开关。
10.根据权利要求8所述的适用于直流电源可切换的直流断路器的应用方法，其特征在于，所述主断路器支路包括：电力电子关断回路和能耗吸收回路；
导通所述主断路器支路包括：
通过所述电力电子关断回路建立隔离电压；
通过所述能耗吸收回路吸收直流***故障能量。
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