技术领域

[0001] 本发明涉及一种直流断路器， 可应用于常规直流输电系统、 柔性直流输电系统 以及混合直流输电系统， 属于直流输电技术领域。

背景技术

[0002] 目前满足直流电网需求的直流断路器主要有 3种类型， 分别是机械式直流断路 器、 固态直流断路器和混合式直流断路器。 机械式直流断路器分断小电流能力 较弱且不容易实现重合闸； 固态直流断路器的通流损耗较大； 随着高压大容量 半导体元器件的快速发展， 结合快速机械幵关和电力电子元器件特点的混 合式 直流断路器技术得到快速发展。 混合式直流断路器包含并联连接的通态电流支 路和主断路器支路两部分， 其中通态电流支路一般由快速机械幵关和辅助 换流 模块构成， 主断路器支路一般由电力电子断流单元和耗能 单元构成。 通态电流 支路和主断路器支路的结构都属于现有技术， 故而不在此进行详细介绍。 正常 运行吋， 通态电流支路流过大部分或者全部的直流电流 ； 需要直流断路器跳闸 吋， 主断路器支路分断直流电流、 建立隔离电压并吸收直流系统故障能量。 技术问题

[0003] 现有直流断路器的额定电压与主断路器支路的 额定电压相同， 主断路器支路中 需要串联大量的电力电子元器件， 成本较高； 另一方面， 现有直流断路器采用 两个出线端设计， 为了实现对直流电网中所有换流站和直流线路 的保护和故障 隔离， 需要在换流站与直流线路之间、 直流线路与直流线路之间配置大量的直 流断路器， 控制复杂， 影响其广泛应用和推广。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 针对现有技术的不足， 本发明提供一种直流断路器， 成本较低、 控制简单并且 可以灵活扩展。

[0005] 为达到上述目 f 线端， N≥3， N个通态电流支路和 N个主断路器支路；

[0006] 所述出线端与两个通态电流支路、 一个主断路器支路直接连接；

[0007] 所述通态电流支路的两端分别与直流断路器的 两个相邻出线端直接连接； [0008] 所述主断路器支路的一端与直流断路器的出线 端直接连接， 另一端与其它主断 路器支路连接在一个电节点。

[0009] 所述通态电流支路由快速机械幵关和辅助换流 模块串联组成；

[0010] 所述快速机械幵关的个数至少为一个；

[0011] 所述辅助换流模块的个数至少为一个；

[0012] 所述通态电流支路的额定电压不低于所述直流 断路器的额定电压。

[0013] 所述主断路器支路由主断路器子模块串联组成 ， 所述主断路器子模块包括电力 电子断流单元和耗能单元；

[0014] 所述主断路器子模块的个数至少为一个；

[0015] 所述主断路器支路的额定电压不低于所述直流 断路器额定电压的一半。

[0016] 本发明的另一目的在于提供一种直流断路器的 控制方法：

[0017] 一） 直流电网正常运行吋， 闭合通态电流支路的快速机械幵关， 解锁通态电流 支路的辅助换流模块， 通态电流支路流过大部分或者全部的直流电流 ；

[0018] 二） 需要切断与直流断路器连接的直流设备吋：

[0019] 1) 闭锁与所述直流设备直接连接通态电流支路的 辅助换流模块， 解锁主断路 器支路的主断路器子模块；

[0020] 2) 当所述通态电流支路电流转移到所述主断路器 支路后， 断幵所述通态电流 支路的快速机械幵关；

[0021] 3) 当所述快速机械幵关完成分闸后， 闭锁所述主断路器子模块， 随着主断路 器支路中耗能单元对直流系统故障能量的吸收 ， 直流断路器完成对所述直流设 备的隔离；

[0022] 三） 直流断路器完成对与其连接直流设备的隔离后 短吋间内， 直流电网要求重 新连接所述直流设备吋：

[0023] 1) 解锁主断路器支路的主断路器子模块；

[0024] 2) 当流过所述主断路器子模块的直流电流不超过 直流断路器过流保护定值并 保持一定吋间后， 闭合与所述直流设备直接连接通态电流支路的 快速机械幵关 ， 解锁与所述直流设备直接连接通态电流支路的 辅助换流模块；

[0025] 3) 当直流电流从所述主断路器支路转移至所述通 态电流支路后， 直流断路器 完成对所述直流设备的重新连接。

发明的有益效果

有益效果

[0026] 本发明提供直流断路器的主断路器支路中使用 电力电子元器件、 耗能单元以及 其它组件数量是现有直流断路器的一半， 成本较低。

[0027] 本发明提供直流断路器只需要增加一个通态电 流支路和一个主断路器支路， 便 可以实现直流断路器出线端数量加一， 扩展成本较低、 扩展灵活性较高。

[0028] 本发明提供直流断路器的控制方法， 当用于隔离直流设备吋， 只需要断幵与所 述直流设备直接连接两个通态电流支路的快速 机械幵关。 因此断幵快速机械幵 关的数量与直流断路器的出线端数量无关， 不但降低了直流断路器的控制难度

， 而且提高了直流断路器的可靠性。

对附图的简要说明

附图说明

[0029] 图 1为本发明提供的直流断路器的第一实施例的� �气结构示意图。

[0030] 图 2为本发明提供的直流断路器的第二实施例的� �气结构示意图。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0031] 以下将结合附图， 对本发明的最佳实施例进行详细的描述： 应当理解， 最佳实 施例仅为了说明本发明， 而不是为了限制本发明的保护范围。

[0032] 直流断路器的第一实施例：

[0033] 如图 1所示， 当直流断路器的出线端为三个吋， 直流断路器包括三个通态电流 支路和三个主断路器支路。

[0034] 三个通态电流支路均由快速机械幵关 FSD和辅助换流模块 ASM串联组成； 快速 机械幵关 FSD的个数至少为一个； 辅助换流模块 ASM的个数至少为一个。 通态 电流支路 12连接在出线端 1与出线端 2之间； 通态电流支路 23连接在出线端 2与出 线端 3之间； 通态电流支路 31连接在出线端 3与出线端 1之间。 当直流断路器的额 定电压为 500kV吋， 每个通态电流支路的额定电压均不低于 500kV。

[0035] 三个主断路器支路均由主断路器子模块 SM串联组成， 主断路器子模块 SM包括 电力电子断流单元和耗能单元； 主断路器子模块 SM的个数至少为一个。 主断路 器支路 1的一端与出线端 1直接连接， 另一端连接在电节点 o; 主断路器支路 2的 一端与出线端 2直接连接， 另一端连接在电节点 o; 主断路器支路 3的一端与出线 端 3直接连接， 另一端连接在电节点 o。 当直流断路器的额定电压为 500kV吋， 每 个主断路器支路的额定电压均不低于 250kV。 每个主断路器支路中使用电力电子 元器件、 耗能单元以及其它组件数量是现有直流断路器 的一半， 因此成本更低

[0036] 本实施例提供直流断路器的控制方法， 过程如下：

[0037] 当与直流断路器连接的直流电网正常运行吋， 闭合通态电流支路 12、 通态电流 支路 23和通态电流支路 31的快速机械幵关 FSD， 解锁通态电流支路 12、 通态电流 支路 23和通态电流支路 31的辅助换流模块 ASM, 通态电流支路 12、 通态电流支 路 23和通态电流支路 31流过大部分或者全部的直流电流。

[0038] 当利用直流断路器切断与出线端 1连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 1 2和通态电流支路 31的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 1以及主断路器 支路 2/3中任意一个或者两个， 将通态电流支路 12和通态电流支路 31的电流转移 到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 12和通态电流支路 31的快速机械幵关 F SD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系统故障 能 量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 1连接直流设备的隔离。

[0039] 当直流断路器完成对与出线端 1连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 1以及主断路器支路 2/3中任意 一个或者两个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过流保护定 值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 12和通态电流支路 31的快速机械幵关 F SD, 同吋解锁通态电流支路 12和通态电流支路 31的辅助换流模块 ASM; 当直流 电流从主断路器支路转移至通态电流支路 12和通态电流支路 31后， 实现与出线 端 1连接直流设备的重新并网。

[0040] 当利用直流断路器切断与出线端 2连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 1 2和通态电流支路 23的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 2以及主断路器 支路 1/3中任意一个或者两个， 将通态电流支路 12和通态电流支路 23的电流转移 到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 12和通态电流支路 23的快速机械幵关 F SD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系统故障 能 量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 2连接直流设备的隔离。

[0041] 当直流断路器完成对与出线端 2连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 2以及主断路器支路 1/3中任意 一个或者两个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过流保护定 值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 12和通态电流支路 23的快速机械幵关 F SD, 同吋解锁通态电流支路 12和通态电流支路 23的辅助换流模块 ASM; 当直流 电流从主断路器支路转移至通态电流支路 12和通态电流支路 23后， 实现与出线 端 2连接直流设备的重新并网。

[0042] 当利用直流断路器切断与出线端 3连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 2 3和通态电流支路 31的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 3以及主断路器 支路 1/2中任意一个或者两个， 将通态电流支路 23和通态电流支路 31的电流转移 到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 23和通态电流支路 31的快速机械幵关 F SD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系统故障 能 量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 3连接直流设备的隔离。

[0043] 当直流断路器完成对与出线端 3连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 3以及主断路器支路 1/2中任意 一个或者两个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过流保护定 值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 23和通态电流支路 31的快速机械幵关 F SD, 同吋解锁通态电流支路 23和通态电流支路 31的辅助换流模块 ASM; 当直流 电流从主断路器支路转移至通态电流支路 23和通态电流支路 31后， 实现与出线 端 3连接直流设备的重新并网。

[0044] 直流断路器的第二实施例： [0045] 如图 2所示， 当直流断路器的出线端为四个吋， 直流断路器包括四个通态电流 支路和四个主断路器支路。

[0046] 四个通态电流支路均由快速机械幵关 FSD和辅助换流模块 ASM串联组成； 快速 机械幵关 FSD的个数至少为一个； 辅助换流模块 ASM的个数至少为一个。 通态 电流支路 12连接在出线端 1与出线端 2之间； 通态电流支路 23连接在出线端 2与出 线端 3之间； 通态电流支路 34连接在出线端 3与出线端 4之间； 通态电流支路 41连 接在出线端 4与出线端 1之间。 当直流断路器的额定电压为 500kV吋， 每个通态电 流支路的额定电压均不低于 500kV。

[0047] 四个主断路器支路均由主断路器子模块 SM串联组成， 主断路器子模块 SM包括 电力电子断流单元和耗能单元； 主断路器子模块 SM的个数至少为一个。 主断路 器支路 1的一端与出线端 1直接连接， 另一端连接在电节点 o; 主断路器支路 2的 一端与出线端 2直接连接， 另一端连接在电节点 o; 主断路器支路 3的一端与出线 端 3直接连接， 另一端连接在电节点 o; 主断路器支路 4的一端与出线端 4直接连 接， 另一端连接在电节点 o。 当直流断路器的额定电压为 500kV吋， 每个主断路 器支路的额定电压均不低于 250kV， 每个主断路器支路中使用电力电子元器件、 耗能单元以及其它组件数量是现有直流断路器 的一半， 因此成本更低。

[0048] 本实施例提供直流断路器的控制方法， 过程如下：

[0049] 当与直流断路器连接的直流电网正常运行吋， 闭合通态电流支路 12、 通态电流 支路 23、 通态电流支路 34和通态电流支路 41的快速机械幵关 FSD， 解锁通态电流 支路 12、 通态电流支路 23、 通态电流支路 34和通态电流支路 41的辅助换流模块 A SM, 通态电流支路 12、 通态电流支路 23、 通态电流支路 34和通态电流支路 41流 过大部分或者全部的直流电流。

[0050] 当利用直流断路器切断与出线端 1连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 1 2和通态电流支路 41的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 1以及主断路器 支路 2/3/4中任意一个、 两个或者三个， 将通态电流支路 12和通态电流支路 41的 电流转移到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 12和通态电流支路 41的快速 机械幵关 FSD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系 统故障能量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 1连接直流设备的隔离。 [0051] 当直流断路器完成对与出线端 1连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 1以及主断路器支路 2/3/4中任 意一个、 两个或者三个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过 流保护定值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 12和通态电流支路 41的快速 机械幵关 FSD， 同吋解锁通态电流支路 12和通态电流支路 41的辅助换流模块 AS M; 当直流电流从主断路器支路转移至通态电流支 路 12和通态电流支路 41后， 实 现与出线端 1连接直流设备的重新并网。

[0052] 当利用直流断路器切断与出线端 2连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 1 2和通态电流支路 23的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 2以及主断路器 支路 1/3/4中任意一个、 两个或者三个， 将通态电流支路 12和通态电流支路 23的 电流转移到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 12和通态电流支路 23的快速 机械幵关 FSD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系 统故障能量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 2连接直流设备的隔离。

[0053] 当直流断路器完成对与出线端 2连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 2以及主断路器支路 1/3/4中任 意一个、 两个或者三个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过 流保护定值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 12和通态电流支路 23的快速 机械幵关 FSD， 同吋解锁通态电流支路 12和通态电流支路 23的辅助换流模块 AS M; 当直流电流从主断路器支路转移至通态电流支 路 12和通态电流支路 23后， 实 现与出线端 2连接直流设备的重新并网。

[0054] 当利用直流断路器切断与出线端 3连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 2 3和通态电流支路 34的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 3以及主断路器 支路 1/2/4中任意一个、 两个或者三个， 将通态电流支路 23和通态电流支路 34的 电流转移到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 23和通态电流支路 34的快速 机械幵关 FSD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系 统故障能量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 3连接直流设备的隔离。

[0055] 当直流断路器完成对与出线端 3连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 3以及主断路器支路 1/2/4中任 意一个、 两个或者三个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过 流保护定值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 23和通态电流支路 34的快速 机械幵关 FSD， 同吋解锁通态电流支路 23和通态电流支路 34的辅助换流模块 AS M; 当直流电流从主断路器支路转移至通态电流支 路 23和通态电流支路 34后， 实 现与出线端 3连接直流设备的重新并网。

[0056] 当利用直流断路器切断与出线端 4连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 3 4和通态电流支路 41的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 4以及主断路器 支路 1/2/3中任意一个、 两个或者三个， 将通态电流支路 34和通态电流支路 41的 电流转移到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 34和通态电流支路 41的快速 机械幵关 FSD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系 统故障能量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 4连接直流设备的隔离。

[0057] 当直流断路器完成对与出线端 4连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 4以及主断路器支路 1/2/3中任 意一个、 两个或者三个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过 流保护定值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 34和通态电流支路 41的快速 机械幵关 FSD， 同吋解锁通态电流支路 34和通态电流支路 41的辅助换流模块 AS M; 当直流电流从主断路器支路转移至通态电流支 路 34和通态电流支路 41后， 实 现与出线端 4连接直流设备的重新并网。

[0058] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非 对其限制， 尽管参照上述实施例 对本发明进行了详细的说明， 本领域的技术人员依然可以对本发明的具体实 施 方式进行修改或者等同替换， 而未脱离本发明的权利要求范围当中。 例如， 可 容易设想设置用于使直流电网的 5个及以上直流设备互连的本发明的直流断路� � 的实施例。

本发明的实施方式

[0059] 以下将结合附图， 对本发明的优选实施例进行详细的描述： 应当理解， 优选实 施例仅为了说明本发明， 而不是为了限制本发明的保护范围。

[0060] 直流断路器的第一实施例： [0061] 如图 1所示， 当直流断路器的出线端为三个吋， 直流断路器包括三个通态电流 支路和三个主断路器支路。

[0062] 三个通态电流支路均由快速机械幵关 FSD和辅助换流模块 ASM串联组成； 快速 机械幵关 FSD的个数至少为一个； 辅助换流模块 ASM的个数至少为一个。 通态 电流支路 12连接在出线端 1与出线端 2之间； 通态电流支路 23连接在出线端 2与出 线端 3之间； 通态电流支路 31连接在出线端 3与出线端 1之间。 当直流断路器的额 定电压为 500kV吋， 每个通态电流支路的额定电压均不低于 500kV。

[0063] 三个主断路器支路均由主断路器子模块 SM串联组成， 主断路器子模块 SM包括 电力电子断流单元和耗能单元； 主断路器子模块 SM的个数至少为一个。 主断路 器支路 1的一端与出线端 1直接连接， 另一端连接在电节点 o; 主断路器支路 2的 一端与出线端 2直接连接， 另一端连接在电节点 o; 主断路器支路 3的一端与出线 端 3直接连接， 另一端连接在电节点 o。 当直流断路器的额定电压为 500kV吋， 每 个主断路器支路的额定电压均不低于 250kV。 每个主断路器支路中使用电力电子 元器件、 耗能单元以及其它组件数量是现有直流断路器 的一半， 因此成本更低

[0064] 本实施例提供直流断路器的控制方法， 过程如下：

[0065] 当与直流断路器连接的直流电网正常运行吋， 闭合通态电流支路 12、 通态电流 支路 23和通态电流支路 31的快速机械幵关 FSD， 解锁通态电流支路 12、 通态电流 支路 23和通态电流支路 31的辅助换流模块 ASM, 通态电流支路 12、 通态电流支 路 23和通态电流支路 31流过大部分或者全部的直流电流。

[0066] 当利用直流断路器切断与出线端 1连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 1 2和通态电流支路 31的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 1以及主断路器 支路 2/3中任意一个或者两个， 将通态电流支路 12和通态电流支路 31的电流转移 到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 12和通态电流支路 31的快速机械幵关 F SD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系统故障 能 量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 1连接直流设备的隔离。

[0067] 当直流断路器完成对与出线端 1连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 1以及主断路器支路 2/3中任意 一个或者两个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过流保护定 值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 12和通态电流支路 31的快速机械幵关 F SD, 同吋解锁通态电流支路 12和通态电流支路 31的辅助换流模块 ASM; 当直流 电流从主断路器支路转移至通态电流支路 12和通态电流支路 31后， 实现与出线 端 1连接直流设备的重新并网。

[0068] 当利用直流断路器切断与出线端 2连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 1 2和通态电流支路 23的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 2以及主断路器 支路 1/3中任意一个或者两个， 将通态电流支路 12和通态电流支路 23的电流转移 到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 12和通态电流支路 23的快速机械幵关 F SD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系统故障 能 量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 2连接直流设备的隔离。

[0069] 当直流断路器完成对与出线端 2连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 2以及主断路器支路 1/3中任意 一个或者两个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过流保护定 值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 12和通态电流支路 23的快速机械幵关 F SD, 同吋解锁通态电流支路 12和通态电流支路 23的辅助换流模块 ASM; 当直流 电流从主断路器支路转移至通态电流支路 12和通态电流支路 23后， 实现与出线 端 2连接直流设备的重新并网。

[0070] 当利用直流断路器切断与出线端 3连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 2 3和通态电流支路 31的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 3以及主断路器 支路 1/2中任意一个或者两个， 将通态电流支路 23和通态电流支路 31的电流转移 到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 23和通态电流支路 31的快速机械幵关 F SD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系统故障 能 量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 3连接直流设备的隔离。

[0071] 当直流断路器完成对与出线端 3连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 3以及主断路器支路 1/2中任意 一个或者两个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过流保护定 值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 23和通态电流支路 31的快速机械幵关 F SD, 同吋解锁通态电流支路 23和通态电流支路 31的辅助换流模块 ASM; 当直流 电流从主断路器支路转移至通态电流支路 23和通态电流支路 31后， 实现与出线 端 3连接直流设备的重新并网。

[0072] 直流断路器的第二实施例：

[0073] 如图 2所示， 当直流断路器的出线端为四个吋， 直流断路器包括四个通态电流 支路和四个主断路器支路。

[0074] 四个通态电流支路均由快速机械幵关 FSD和辅助换流模块 ASM串联组成； 快速 机械幵关 FSD的个数至少为一个； 辅助换流模块 ASM的个数至少为一个。 通态 电流支路 12连接在出线端 1与出线端 2之间； 通态电流支路 23连接在出线端 2与出 线端 3之间； 通态电流支路 34连接在出线端 3与出线端 4之间； 通态电流支路 41连 接在出线端 4与出线端 1之间。 当直流断路器的额定电压为 500kV吋， 每个通态电 流支路的额定电压均不低于 500kV。

[0075] 四个主断路器支路均由主断路器子模块 SM串联组成， 主断路器子模块 SM包括 电力电子断流单元和耗能单元； 主断路器子模块 SM的个数至少为一个。 主断路 器支路 1的一端与出线端 1直接连接， 另一端连接在电节点 o; 主断路器支路 2的 一端与出线端 2直接连接， 另一端连接在电节点 o; 主断路器支路 3的一端与出线 端 3直接连接， 另一端连接在电节点 o; 主断路器支路 4的一端与出线端 4直接连 接， 另一端连接在电节点 o。 当直流断路器的额定电压为 500kV吋， 每个主断路 器支路的额定电压均不低于 250kV， 每个主断路器支路中使用电力电子元器件、 耗能单元以及其它组件数量是现有直流断路器 的一半， 因此成本更低。

[0076] 本实施例提供直流断路器的控制方法， 过程如下：

[0077] 当与直流断路器连接的直流电网正常运行吋， 闭合通态电流支路 12、 通态电流 支路 23、 通态电流支路 34和通态电流支路 41的快速机械幵关 FSD， 解锁通态电流 支路 12、 通态电流支路 23、 通态电流支路 34和通态电流支路 41的辅助换流模块 A SM, 通态电流支路 12、 通态电流支路 23、 通态电流支路 34和通态电流支路 41流 过大部分或者全部的直流电流。

[0078] 当利用直流断路器切断与出线端 1连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 1 2和通态电流支路 41的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 1以及主断路器 支路 2/3/4中任意一个、 两个或者三个， 将通态电流支路 12和通态电流支路 41的 电流转移到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 12和通态电流支路 41的快速 机械幵关 FSD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系 统故障能量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 1连接直流设备的隔离。

[0079] 当直流断路器完成对与出线端 1连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 1以及主断路器支路 2/3/4中任 意一个、 两个或者三个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过 流保护定值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 12和通态电流支路 41的快速 机械幵关 FSD， 同吋解锁通态电流支路 12和通态电流支路 41的辅助换流模块 AS M; 当直流电流从主断路器支路转移至通态电流支 路 12和通态电流支路 41后， 实 现与出线端 1连接直流设备的重新并网。

[0080] 当利用直流断路器切断与出线端 2连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 1 2和通态电流支路 23的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 2以及主断路器 支路 1/3/4中任意一个、 两个或者三个， 将通态电流支路 12和通态电流支路 23的 电流转移到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 12和通态电流支路 23的快速 机械幵关 FSD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系 统故障能量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 2连接直流设备的隔离。

[0081] 当直流断路器完成对与出线端 2连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 2以及主断路器支路 1/3/4中任 意一个、 两个或者三个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过 流保护定值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 12和通态电流支路 23的快速 机械幵关 FSD， 同吋解锁通态电流支路 12和通态电流支路 23的辅助换流模块 AS M; 当直流电流从主断路器支路转移至通态电流支 路 12和通态电流支路 23后， 实 现与出线端 2连接直流设备的重新并网。

[0082] 当利用直流断路器切断与出线端 3连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 2 3和通态电流支路 34的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 3以及主断路器 支路 1/2/4中任意一个、 两个或者三个， 将通态电流支路 23和通态电流支路 34的 电流转移到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 23和通态电流支路 34的快速 机械幵关 FSD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系 统故障能量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 3连接直流设备的隔离。

[0083] 当直流断路器完成对与出线端 3连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 3以及主断路器支路 1/2/4中任 意一个、 两个或者三个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过 流保护定值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 23和通态电流支路 34的快速 机械幵关 FSD， 同吋解锁通态电流支路 23和通态电流支路 34的辅助换流模块 AS M; 当直流电流从主断路器支路转移至通态电流支 路 23和通态电流支路 34后， 实 现与出线端 3连接直流设备的重新并网。

[0084] 当利用直流断路器切断与出线端 4连接的直流设备吋， 首先闭锁通态电流支路 3 4和通态电流支路 41的辅助换流模块 ASM, 并解锁主断路器支路 4以及主断路器 支路 1/2/3中任意一个、 两个或者三个， 将通态电流支路 34和通态电流支路 41的 电流转移到主断路器支路； 之后断幵通态电流支路 34和通态电流支路 41的快速 机械幵关 FSD; 然后闭锁主断路器支路， 随着主断路器支路中耗能单元对直流系 统故障能量的吸收， 直流断路器完成对与出线端 4连接直流设备的隔离。

[0085] 当直流断路器完成对与出线端 4连接直流设备的隔离后短吋间内， 直流电网要 求重新连接该直流设备吋， 首先解锁主断路器支路 4以及主断路器支路 1/2/3中任 意一个、 两个或者三个； 当流过主断路器支路的直流电流不超过直流断 路器过 流保护定值并保持一定吋间后， 合闸通态电流支路 34和通态电流支路 41的快速 机械幵关 FSD， 同吋解锁通态电流支路 34和通态电流支路 41的辅助换流模块 AS M; 当直流电流从主断路器支路转移至通态电流支 路 34和通态电流支路 41后， 实 现与出线端 4连接直流设备的重新并网。

[0086] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非 对其限制， 尽管参照上述实施例 对本发明进行了详细的说明， 本领域的技术人员依然可以对本发明的具体实 施 方式进行修改或者等同替换， 而未脱离本发明的权利要求范围当中。 例如， 可 容易设想设置用于使直流电网的 5个及以上直流设备互连的本发明的直流断路� � 的实施例。

工业实用性 [0087] 本发明提供直流断路器的主断路器支路中使用 电力电子元器件、 耗能单元以及 其它组件数量是现有直流断路器的一半， 成本较低；

[0088] 本发明提供直流断路器只需要增加一个通态电 流支路和一个主断路器支路， 便 可以实现直流断路器出线端数量加一， 扩展成本较低、 扩展灵活性较高；

[0089] 本发明提供直流断路器的控制方法， 当用于隔离直流设备吋， 只需要断幵与所 述直流设备直接连接两个通态电流支路的快速 机械幵关。 因此断幵快速机械幵 关的数量与直流断路器的出线端数量无关， 不但降低了直流断路器的控制难度

， 而且提高了直流断路器的可靠性。

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