本發(fā)明涉及混合型直流斷路器及其分?jǐn)喾椒?，特別是一種通過(guò)多個(gè)混合式直流斷路器模塊串聯(lián)實(shí)現(xiàn)高電壓等級(jí)領(lǐng)域的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

直流輸配電系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的交流輸配電系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：更窄的輸電走廊，輸電容量大，輸電損耗更低，直流電網(wǎng)相比于交流電網(wǎng)，不存在穩(wěn)定性問(wèn)題，沒(méi)有諧波，潮流更加容易控制。但是由于直流系統(tǒng)不存在自然過(guò)零點(diǎn)，形成斷口之后，電弧無(wú)法熄滅，必須人工制造電流過(guò)零點(diǎn)，使電弧熄滅。由高速機(jī)械開(kāi)關(guān)與大功率半導(dǎo)體器件組成的混合式直流斷路器具有通流容量大、關(guān)斷速度快、限流能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為直流開(kāi)斷領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)階段直流系統(tǒng)從1.8kv到幾十千伏電壓不等，同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無(wú)法適應(yīng)不同電壓等級(jí)的直流開(kāi)斷任務(wù)，另一方面隨著電壓等級(jí)的增加，單斷口的直流斷路器絕緣設(shè)計(jì)更加復(fù)雜。

在背景技術(shù)部分中公開(kāi)的上述信息僅僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本國(guó)中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足或缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種中壓混合式直流斷路器及其控制方法。該斷路器由多個(gè)完全相同的斷路器模塊組成，可以根據(jù)系統(tǒng)的電壓等級(jí)需求，選取組裝串聯(lián)多個(gè)單級(jí)斷路器模塊，可以實(shí)現(xiàn)適應(yīng)不同電壓等級(jí)需求的任務(wù)。同時(shí)，隨著電壓等級(jí)的提升，多個(gè)單級(jí)斷路器模塊的串聯(lián)可以解決隨著電壓等級(jí)提高，單斷口無(wú)法解決的絕緣問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的一方面，一種混合型直流斷路器由n個(gè)完全相同的單級(jí)斷路器模塊串聯(lián)組成，其中c1到cn+1為n+1個(gè)單級(jí)斷路器模塊系統(tǒng)接入端，其中所述單級(jí)斷路器模塊包括主電流回路，電流轉(zhuǎn)移支路、過(guò)電壓限制支路、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和單級(jí)斷路器模塊的接入端ci、ci+1，其中1≤i≤n，且主電流回路、轉(zhuǎn)移電流支路以及過(guò)電壓限制支路并聯(lián)。

所述主電流回路由高速機(jī)械開(kāi)關(guān)和功率二極管vd1串聯(lián)組成，其中：

所述接入端ci+1連接所述功率二極管vd1的正極以便實(shí)現(xiàn)所述接入端ci+1與所述主電流回路的另一端的連接；

所述接入端ci連接所述高速機(jī)械開(kāi)關(guān)的一端以便實(shí)現(xiàn)所述接入端ci與所述主電流回路一端的連接。

所述電流轉(zhuǎn)移支路包括晶閘管組件vt1，振蕩電感l(wèi)和轉(zhuǎn)移電容c，其中，晶閘管組件vt1正極和接入端ci相連，晶閘管組件vt1負(fù)極和振蕩電感l(wèi)相連，振蕩電感l(wèi)另一端和轉(zhuǎn)移電容c相連，轉(zhuǎn)移電容c另一端和接入端ci+1相連接，其中與接入端相連接的轉(zhuǎn)移電容c極柱一端充正電。

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括用于測(cè)量流經(jīng)所述接入端ci、ci+1電流的電流傳感器d0、用于測(cè)量流經(jīng)主電流回路的電流傳感器d1、用于測(cè)量流經(jīng)電流轉(zhuǎn)移支路中電路的電流傳感器d2、用于測(cè)量流經(jīng)過(guò)電壓限制支路的電流傳感器d3、用于測(cè)量斷路器環(huán)境溫度傳感器d4、高速機(jī)械開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)兩端電壓傳感器vhss、用于測(cè)量轉(zhuǎn)移電容兩端電壓狀態(tài)的電壓傳感器vc、高速機(jī)械開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)位移傳感器pd、信號(hào)調(diào)理電路、高速ad、處理器、人機(jī)交互界面和通信模塊，所述處理器完成系統(tǒng)電流、主電流回路的電流和電流轉(zhuǎn)移支路電流的幅值及變化率di/dt的計(jì)算，所述人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)顯示混合型直流斷路器狀態(tài)及計(jì)算結(jié)果。

正常工作狀態(tài)下，電流從所述主電流回路流過(guò)，轉(zhuǎn)移電容c設(shè)有預(yù)定的預(yù)充電壓值，且電壓方向與所述主電流回路的導(dǎo)通壓降方向相反，所述電流轉(zhuǎn)移支路中晶閘管vt1處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到直流系統(tǒng)狀態(tài)異?；蚴盏椒珠l指令時(shí)，所述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)向高速機(jī)械開(kāi)關(guān)發(fā)出分閘指令，高速機(jī)械開(kāi)關(guān)開(kāi)始動(dòng)作，觸發(fā)晶閘管組件vt1，完成電流過(guò)零以實(shí)現(xiàn)開(kāi)斷。

在所述的混合型直流斷路器中，所述高速機(jī)械開(kāi)關(guān)為基于電磁斥力的高速機(jī)械開(kāi)關(guān)、基于高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)或基于爆炸驅(qū)動(dòng)的高速機(jī)械開(kāi)關(guān)。

在所述的混合型直流斷路器中，所述過(guò)電壓限制支路的設(shè)計(jì)參數(shù)包括電壓限制電路容量、導(dǎo)通電壓閾值、達(dá)到導(dǎo)通電壓時(shí)的電流、最高限位電壓以及處于最高限位電壓時(shí)的電流。

在所述的混合型直流斷路器中，所述過(guò)電壓限制支路在斷路器正常運(yùn)行情況下處于截止?fàn)顟B(tài)，漏電流小于0.5μa；所述過(guò)電壓限制支路的導(dǎo)通電壓閾值為所述斷路器所處的系統(tǒng)電壓的1.75倍。

在所述的混合型直流斷路器中，所述過(guò)電壓限制支路包括線路型金屬氧化物避雷器、無(wú)間隙線路型金屬氧化物避雷器、全絕緣復(fù)合外套金屬氧化物避雷器或可卸式避雷器中的任意一個(gè)或多個(gè)的組合。

在所述的混合型直流斷路器中，過(guò)電壓限制支路為壓敏電阻、氧化鋅閥片組成的mov、或者避雷器中的一個(gè)或者任意多個(gè)的組合。

在所述的混合型直流斷路器中，系統(tǒng)電流、所述主電流回路的電流、電流轉(zhuǎn)移支路的電流、所述過(guò)電壓限制支路電流、高速機(jī)械開(kāi)關(guān)電壓、轉(zhuǎn)移電容電壓、高速機(jī)械開(kāi)關(guān)位移的數(shù)值經(jīng)過(guò)濾波器放大，進(jìn)入所述高速ad和所述處理器處理計(jì)算，所述處理器計(jì)算主電流回路電流、轉(zhuǎn)移電流支路電流的幅值及變化率di/dt，經(jīng)過(guò)處理器的保護(hù)算法和延時(shí)控制后，進(jìn)行高速機(jī)械開(kāi)關(guān)控制，功率半導(dǎo)體器件控制，所述人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)顯示混合式直流斷路器狀態(tài)及各類計(jì)算結(jié)果，故障數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊實(shí)時(shí)傳回上位機(jī)。

在所述的混合型直流斷路器中，所述處理器為通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路asic或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列fpga。

在所述的混合型直流斷路器中，所述處理器包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器可以包括一個(gè)或多個(gè)只讀存儲(chǔ)器rom、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器ram、快閃存儲(chǔ)器或電子可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器eeprom。

在本發(fā)明的另一方面，一種利用所述的混合型直流斷路器的短路狀態(tài)下的分?jǐn)喾椒òㄒ韵虏襟E：

在第一步驟中，在線檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到系統(tǒng)電流達(dá)到設(shè)定閾值或者電流上升率達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，發(fā)出分閘指令。

在第二步驟中，高速機(jī)械開(kāi)關(guān)存在響應(yīng)延遲，電流轉(zhuǎn)移支路晶閘管組件vt1導(dǎo)通，主電流回路電流開(kāi)始向電流轉(zhuǎn)移支路轉(zhuǎn)移。

在第三步驟中，功率二極管vd1在主電流回路電流過(guò)零后反向截止，使得主電流回路電流保持在零，此時(shí)高速機(jī)械開(kāi)關(guān)打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)無(wú)弧分?jǐn)啵娏鬓D(zhuǎn)移支路中的轉(zhuǎn)移電容反向充電。

在第四步驟中，隨著轉(zhuǎn)移電容兩端電壓不斷增加，當(dāng)電流轉(zhuǎn)移支路電壓超過(guò)過(guò)電壓限制支路的閾值，過(guò)電壓限制支路導(dǎo)通，電流轉(zhuǎn)移支路電流開(kāi)始向過(guò)電壓限制支路轉(zhuǎn)移。

在第五步驟中，隨著轉(zhuǎn)移支路電流減小至零，電流轉(zhuǎn)移支路的晶閘管組件vt1截止，此時(shí)系統(tǒng)電壓小于過(guò)電壓限制支路的導(dǎo)通閾值，過(guò)電壓限制支路電流迅速減小至零，完成開(kāi)斷。

上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠使得本發(fā)明的技術(shù)手段更加清楚明白，達(dá)到本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施的程度，并且為了能夠讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，下面以本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行舉例說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀下文優(yōu)選的具體實(shí)施方式中的詳細(xì)描述，本發(fā)明各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。說(shuō)明書(shū)附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。顯而易見(jiàn)地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。而且在整個(gè)附圖中，用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。

在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合型直流斷路器的單級(jí)斷路器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合型直流斷路器的斷路器模塊在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器分布示意圖；

圖3(a)-圖3(e)是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合型直流斷路器的斷路器模塊過(guò)電壓限制電路伏安特性曲線圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合型直流斷路器的斷路器模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合型直流斷路器的斷路器總控制框圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用混合型直流斷路器的短路下的分?jǐn)喾椒ǖ牟襟E示意圖。

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的具體實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

需要說(shuō)明的是，在說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來(lái)指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可以理解，技術(shù)人員可能會(huì)用不同名詞來(lái)稱呼同一個(gè)組件。本說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求并不以名詞的差異來(lái)作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”或“包括”為一開(kāi)放式用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。說(shuō)明書(shū)后續(xù)描述為實(shí)施本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說(shuō)明書(shū)的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。

為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個(gè)具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明，且各個(gè)附圖并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。

圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的混合型直流斷路器的單級(jí)斷路器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實(shí)施例將結(jié)合圖1進(jìn)行具體說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種混合型直流斷路器，所述混合型直流斷路器由n個(gè)完全相同的單級(jí)斷路器模塊串聯(lián)組成，其中c1到cn+1為n+1個(gè)單級(jí)斷路器模塊系統(tǒng)接入端，其中所述單級(jí)斷路器模塊包括主電流回路，電流轉(zhuǎn)移支路、過(guò)電壓限制支路、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和單級(jí)斷路器模塊的接入端ci、ci+1，其中1≤i≤n，且主電流回路、轉(zhuǎn)移電流支路以及過(guò)電壓限制支路并聯(lián)。

所述主電流回路由高速機(jī)械開(kāi)關(guān)和功率二極管vd1串聯(lián)組成，其中：

所述接入端ci+1連接所述功率二極管vd1的正極以便實(shí)現(xiàn)所述接入端ci+1與所述主電流回路的另一端的連接；

所述接入端ci連接所述高速機(jī)械開(kāi)關(guān)的一端以便實(shí)現(xiàn)所述接入端ci與所述主電流回路一端的連接。

所述電流轉(zhuǎn)移支路包括晶閘管組件vt1，振蕩電感l(wèi)和轉(zhuǎn)移電容c，其中，晶閘管組件vt1正極和接入端ci相連，晶閘管組件vt1負(fù)極和振蕩電感l(wèi)相連，振蕩電感l(wèi)另一端和轉(zhuǎn)移電容c相連，轉(zhuǎn)移電容c另一端和接入端ci+1相連接，其中與接入端相連接的轉(zhuǎn)移電容c極柱一端充正電。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合型直流斷路器的斷路器模塊在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器分布示意圖，參見(jiàn)圖2，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括用于測(cè)量流經(jīng)所述接入端ci、ci+1電流的電流傳感器d0、用于測(cè)量流經(jīng)主電流回路的電流傳感器d1、用于測(cè)量流經(jīng)電流轉(zhuǎn)移支路中電路的電流傳感器d2、用于測(cè)量流經(jīng)過(guò)電壓限制支路的電流傳感器d3、用于測(cè)量斷路器環(huán)境溫度傳感器d4、高速機(jī)械開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)兩端電壓傳感器vhss、用于測(cè)量轉(zhuǎn)移電容兩端電壓狀態(tài)的電壓傳感器vc、高速機(jī)械開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)位移傳感器pd、信號(hào)調(diào)理電路、高速ad、處理器、人機(jī)交互界面和通信模塊，所述處理器完成系統(tǒng)電流、主電流回路的電流和電流轉(zhuǎn)移支路電流的幅值及變化率di/dt的計(jì)算，所述人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)顯示混合型直流斷路器狀態(tài)及計(jì)算結(jié)果。

正常工作狀態(tài)下，電流從所述主電流回路流過(guò)，轉(zhuǎn)移電容c設(shè)有預(yù)定的預(yù)充電壓值，且電壓方向與所述主電流回路的導(dǎo)通壓降方向相反，所述電流轉(zhuǎn)移支路中晶閘管vt1處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到直流系統(tǒng)狀態(tài)異?；蚴盏椒珠l指令時(shí)，所述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)向高速機(jī)械開(kāi)關(guān)發(fā)出分閘指令，高速機(jī)械開(kāi)關(guān)開(kāi)始動(dòng)作，觸發(fā)晶閘管組件vt1，完成電流過(guò)零以實(shí)現(xiàn)開(kāi)斷。

本發(fā)明的所述的混合型直流斷路器的優(yōu)選實(shí)施例中，所述高速機(jī)械開(kāi)關(guān)為基于電磁斥力的高速機(jī)械開(kāi)關(guān)、基于高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)或基于爆炸驅(qū)動(dòng)的高速機(jī)械開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明的所述的混合型直流斷路器的優(yōu)選實(shí)施例中，所述過(guò)電壓限制支路的設(shè)計(jì)參數(shù)包括電壓限制電路容量、導(dǎo)通電壓閾值、達(dá)到導(dǎo)通電壓時(shí)的電流、最高限位電壓以及處于最高限位電壓時(shí)的電流。

本發(fā)明的所述的混合型直流斷路器的優(yōu)選實(shí)施例中，所述過(guò)電壓限制支路在斷路器正常運(yùn)行情況下處于截止?fàn)顟B(tài)，漏電流小于0.5μa；所述過(guò)電壓限制支路的導(dǎo)通電壓閾值為所述斷路器所處的系統(tǒng)電壓的1.75倍。

本發(fā)明的所述的混合型直流斷路器的優(yōu)選實(shí)施例中，所述過(guò)電壓限制支路包括線路型金屬氧化物避雷器、無(wú)間隙線路型金屬氧化物避雷器、全絕緣復(fù)合外套金屬氧化物避雷器或可卸式避雷器中的任意一個(gè)或多個(gè)的組合。

本發(fā)明的所述的混合型直流斷路器的優(yōu)選實(shí)施例中，過(guò)電壓限制支路為壓敏電阻、氧化鋅閥片組成的mov、或者避雷器中的一個(gè)或者任意多個(gè)的組合。

本發(fā)明的所述的混合型直流斷路器的優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)電流、所述主電流回路的電流、電流轉(zhuǎn)移支路的電流、所述過(guò)電壓限制支路電流、高速機(jī)械開(kāi)關(guān)電壓、轉(zhuǎn)移電容電壓、高速機(jī)械開(kāi)關(guān)位移的數(shù)值經(jīng)過(guò)濾波器放大，進(jìn)入所述高速ad和所述處理器處理計(jì)算，所述處理器計(jì)算主電流回路電流、轉(zhuǎn)移電流支路電流的幅值及變化率di/dt，經(jīng)過(guò)處理器的保護(hù)算法和延時(shí)控制后，進(jìn)行高速機(jī)械開(kāi)關(guān)控制，功率半導(dǎo)體器件控制，所述人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)顯示混合式直流斷路器狀態(tài)及各類計(jì)算結(jié)果，故障數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊實(shí)時(shí)傳回上位機(jī)。

本發(fā)明的所述的混合型直流斷路器的優(yōu)選實(shí)施例中，所述處理器為通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路asic或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列fpga。

本發(fā)明的所述的混合型直流斷路器的優(yōu)選實(shí)施例中，所述處理器包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器可以包括一個(gè)或多個(gè)只讀存儲(chǔ)器rom、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器ram、快閃存儲(chǔ)器或電子可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器eeprom。

圖3(a)-圖3(e)是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合型直流斷路器的斷路器模塊過(guò)電壓限制電路伏安特性曲線圖，如圖3(a)-圖3(e)所示，斷路器模塊分?jǐn)喽搪冯娏鬟^(guò)程如下。

1)如圖3(a)主回路通流階段。正常工作狀態(tài)下，主電流回路電流從機(jī)械開(kāi)關(guān)部分流過(guò)，通態(tài)損耗小。當(dāng)主電流回路短路，高速機(jī)構(gòu)存在一定的機(jī)械延遲，大約300μs，加上機(jī)械動(dòng)作存在一定的分散性，大約50μs，故高速機(jī)構(gòu)應(yīng)該在控制器發(fā)出動(dòng)作信號(hào)250μs～350μs左右完成分?jǐn)啵?/p>

2)如圖3(b)所示，當(dāng)主回路短路，控制系統(tǒng)發(fā)出分閘指令，高速機(jī)械開(kāi)關(guān)開(kāi)始動(dòng)作，由于高速機(jī)械開(kāi)關(guān)存在一定的機(jī)械延遲，大約300μs，加上機(jī)械動(dòng)作存在一定的分散性，大約50μs，故高速機(jī)械開(kāi)關(guān)并沒(méi)有立即打開(kāi)。同時(shí)，控制系統(tǒng)觸發(fā)電流轉(zhuǎn)移支路晶閘管組件導(dǎo)通，主電流回路電流開(kāi)始向電流轉(zhuǎn)移支路轉(zhuǎn)移；

3)如圖3(c)功率二極管vd1在主回路電流過(guò)零后反向截止，使得主回路電流保持在零，此時(shí)高速機(jī)械開(kāi)關(guān)打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)無(wú)弧分?jǐn)?，電流轉(zhuǎn)移支路中的轉(zhuǎn)移電容反向充電；

4)如圖3(d)所示，隨著轉(zhuǎn)移電容兩端電壓不斷增加，當(dāng)轉(zhuǎn)移支路電壓超過(guò)過(guò)電壓限制支路的閾值，過(guò)電壓限制支路導(dǎo)通，轉(zhuǎn)移支路電流開(kāi)始向過(guò)電壓限制支路轉(zhuǎn)移；

5)如圖3(e)所示，隨著轉(zhuǎn)移支路電流減小至零，轉(zhuǎn)移支路的晶閘管組件vt1截止，此時(shí)系統(tǒng)電壓小于過(guò)電壓限制支路的導(dǎo)通閾值，過(guò)電壓限制支路電流迅速減小至零，開(kāi)端完成。

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合型直流斷路器的斷路器模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，其中c1-cn+1為n+1個(gè)斷路器模塊的系統(tǒng)接入端。為了便于斷路器模塊的連接，斷路器模塊之間均通過(guò)連接開(kāi)關(guān)連接，連接開(kāi)關(guān)可以包含但不局限于為隔離開(kāi)關(guān)、真空開(kāi)關(guān)等，連接為串聯(lián)過(guò)程需要的設(shè)備，不屬于本發(fā)明范疇，通過(guò)斷路器模塊串聯(lián)可以提高混合式直流斷路器的應(yīng)用電壓等級(jí)，同時(shí)各個(gè)斷路器模塊之間連接方便，可以根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)電壓要求調(diào)整斷路器模塊串聯(lián)個(gè)數(shù)。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合型直流斷路器的斷路器總控制框圖，圖5給出了本發(fā)明斷路器模塊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)處理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)返回的實(shí)時(shí)斷路器和系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，主要包括信號(hào)調(diào)理電路，高速ad，處理器和人機(jī)交互界面和上位機(jī)通信系統(tǒng)。所述系統(tǒng)電流、所述主電流電路的電流，電流轉(zhuǎn)移支路的電流，所述過(guò)電壓限制電路電流、高速機(jī)械開(kāi)關(guān)電壓、轉(zhuǎn)移電容電壓、高速機(jī)械開(kāi)關(guān)位移的數(shù)值經(jīng)過(guò)濾波放大，進(jìn)入ad處理計(jì)算，所述計(jì)算包括但不限于主電流電路電流，轉(zhuǎn)移電流支路電流的幅值及變化率di/dt的計(jì)算，經(jīng)過(guò)處理器的保護(hù)算法和延時(shí)控制后，進(jìn)行高速機(jī)械開(kāi)關(guān)控制，功率半導(dǎo)體器件控制，所述人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)顯示混合式直流斷路器狀態(tài)及各類計(jì)算結(jié)果，故障數(shù)據(jù)通過(guò)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳回上位機(jī)。進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)可以獨(dú)立成單獨(dú)組件，也可以集成在所述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用混合型直流斷路器的短路下的分?jǐn)喾椒ǖ牟襟E示意圖，一種利用所述的混合型直流斷路器的短路狀態(tài)下的分?jǐn)喾椒òㄒ韵虏襟E：

在第一步驟s1中，在線檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到系統(tǒng)電流達(dá)到設(shè)定閾值或者電流上升率達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，發(fā)出分閘指令。

在第二步驟s2中，高速機(jī)械開(kāi)關(guān)存在響應(yīng)延遲，電流轉(zhuǎn)移支路晶閘管組件vt1導(dǎo)通，主電流回路電流開(kāi)始向電流轉(zhuǎn)移支路轉(zhuǎn)移。

在第三步驟s3中，功率二極管vd1在主電流回路電流過(guò)零后反向截止，使得主電流回路電流保持在零，此時(shí)高速機(jī)械開(kāi)關(guān)打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)無(wú)弧分?jǐn)?，電流轉(zhuǎn)移支路中的轉(zhuǎn)移電容反向充電。

在第四步驟s4中，隨著轉(zhuǎn)移電容兩端電壓不斷增加，當(dāng)電流轉(zhuǎn)移支路電壓超過(guò)過(guò)電壓限制支路的閾值，過(guò)電壓限制支路導(dǎo)通，電流轉(zhuǎn)移支路電流開(kāi)始向過(guò)電壓限制支路轉(zhuǎn)移。

在第五步驟s5中，隨著轉(zhuǎn)移支路電流減小至零，電流轉(zhuǎn)移支路的晶閘管組件vt1截止，此時(shí)系統(tǒng)電壓小于過(guò)電壓限制支路的導(dǎo)通閾值，過(guò)電壓限制支路電流迅速減小至零，完成開(kāi)斷。

本發(fā)明公開(kāi)的高壓混合式直流斷路器包括多個(gè)斷路器模塊，所述斷路器模塊包括主電流回路、電流轉(zhuǎn)移支路、過(guò)電壓限制支路以及在線檢測(cè)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)移電流支路包括預(yù)充電電容器，電感以及功率半導(dǎo)體器件，通過(guò)混合式斷路器模塊的串聯(lián)，不僅可以提高應(yīng)用電壓等級(jí)，同時(shí)各個(gè)斷路器模塊之間連接方便，可以根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)電壓要求調(diào)整斷路器模塊串聯(lián)個(gè)數(shù)。本發(fā)明包含的斷路器不僅可以實(shí)現(xiàn)高電壓等應(yīng)用下的短路分?jǐn)?，而且可以通過(guò)控制部分?jǐn)嗦菲髂K進(jìn)行分閘動(dòng)作實(shí)現(xiàn)高電壓等級(jí)情況下的短路限流功能。

盡管以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說(shuō)明書(shū)的啟示下和在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。