双线路组合式直流断路器及故障控制方法

1.本发明涉及高压输变电装备技术领域，具体涉及一种双线路组合式直流断路器及故障控制方法。


背景技术：

2.高压直流断路器是柔性直流电网的最关键设备，作为直流电网直流侧故障选择性隔离的关键器件，直流断路器在多端高压直流输电系统中担负着控制和保护双重作用。当发生短路故障时，断路器需要迅速开断并隔离短路故障，从根本上限制短路电流的迅速增大和短路故障的扩大。一般情况下，直流电网的直流母线有多条线路连接，这就意味着一条直流母线需要配备多个双端口直流断路器，但由于双端口直流断路器的成本远高于交流断路器，其高昂的投资成本已成为制约直流电网发展的瓶颈。
3.由于混合式高压直流断路器转移支路存在大量电力电子器件串并联情况，采用更多的电力电子器件，设备出现故障的可能性也会上升；同时由于使用了更多的电力电子器件，设备成本也会更高。
4.另外，直流系统不存在自然过零点，线路短路故障电流自故障发生时刻起将以数十ka/ms的速度上升，所以更快更稳的制造过零点是机械式高压直流断路器的关键。由于机械式高压直流断路器的振荡支路工作频率一般为数千赫兹，分断时每错过一次过零点则需等待下一次振荡过零，导致线路故障风险增加。
5.相关技术中，在公布号为cn114336550a的专利申请文献所公开的一种自取能多端口直流断路器及应用方法中，通过共用主断路器和振荡电流注入辅助关断相结合的方式，降低断路器成本，但其采用双辅助支路将分断支路并联至主支路上，电路复杂。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题在于如何在保障直流输电系统的供电安全的同时降低直流断路器的设备成本。
7.本发明通过以下技术手段解决上述技术问题的：
8.一方面，提出了一种双线路组合式直流断路器，所述直流断路器包括：分断支路、转移支路、振荡支路和耗能支路，所述耗能支路与所述振荡支路并联后的一端连接所述分断支路的一端、另一端经所述转移支路连接所述分断支路的另一端；
9.所述分断支路和所述转移支路均采用双线路且一一对应连接，所述分断支路中的一线路一串入母线；
10.所述振荡支路包括依次串联的谐振电感、谐振电容器和电子触发开关，所述电子触发开关包括谐振开关v1和v2、预充电电容c0以及二极管桥式电路；
11.所述谐振开关v1的发射极接入预充电电容c0的一端及所述二极管桥式电路的一端，所述谐振开关v1的集电极接入所述谐振开关v2的发射极，所述谐振开关v2的发射极依次串联所述谐振电容器和所述谐振电感，所述二极管桥式电路的两端之间连接有电感l1和所
述预充电电容c0，所述谐振开关v2的集电极接入所述电感l1和所述预充电电容c0之间。
12.进一步地，所述分断支路包括分断线路一和分断线路二，且所述分断线路一和所述分断线路二中均设置机械开关；所述转移支路包括与转移线路一和转移线路二，所述转移线路一和所述转移线路二中均设置辅助开关；
13.所述分断线路一与所述转移线路一连接，所述分断线路二与所述转移线路二连接，所述振动支路的一端接入所述分断线路一和所述分断线路二、另一端接入所述转移线路一和所述转移线路二。
14.进一步地，所述耗能支路中设置有氧化锌避雷器。
15.进一步地，所述谐振开关v1和v2采用igbt开关管；
16.所述二极管桥式电路经变压器接入交流电源。
17.进一步地，所述二极管桥式电路包括二极管d1、d2、d3和d4，二极管d1的阴极连接二极管d2的阳极，二极管d3的阴极连接二极管d4的阳极，二极管d1的阳极与二极管d3的阳极连接后接入所述预充电电容c0的一端，二极管d2的阴极与二极管d4的阴极连接后接入所述电感l1的一端；
18.所述变压器的副边的一端接入所述二极管d1与二极管d2之间、副边的另一端接入所述二极管d3与二极管d4之间。
19.第二方面，提出了一种如上所述的双线路组合式直流断路器的故障控制方法，所述方法包括：
20.在检测到所述分断支路出现故障情况或接收到分闸命令时，控制所述转移支路闭合导通所述振荡支路，所述故障情况包括正向故障和反向故障；
21.在所述振荡支路导通后，控制所述振荡支路中的谐振开关v1和谐振开关v2交替触发，产生振荡电流，使得所述分断支路过零分闸；
22.在所述分断支路过零分闸后，达到所述耗能支路动作电压时，控制所述耗能支路消耗能量并在耗能结束后完成分闸动作。
23.进一步地，在所述在检测到所述分断支路出现故障情况或接收到分闸命令时，控制所述转移支路闭合导通所述振荡支路之前，所述方法还包括：
24.触发所述振荡支路中交流电源的开关使其导通，通过变压器和二极管桥式电路对预充电电容c0进行充电；
25.充电完成后断开交流电源与变压器的连接，结束预充电操作。
26.进一步地，所述控制所述振荡支路中的谐振开关v1和谐振开关v2交替触发，产生振荡电流，使得所述分断支路过零分闸，包括：
27.控制所述电子触发开关中的谐振开关v1和谐振开关v2交替触发，导通预充电电容c0、谐振电容器和谐振电感，产生所述振荡电流；
28.基于所述振荡电流控制所述分断支路中发生故障的线路过零后，断开该故障线路中设置的机械开关；
29.向所述转移支路发出断开信号，控制辅助开关断开，实现分闸操作，其中该辅助开关为与所述分断支路中正常线路对应设置的辅助开关。
30.进一步地，所述振荡支路的电流i
l
(t)、预充电电容c0电压谐振电容器电压uc(t)与控制谐振开关v1和谐振开关v2交替触发次数n之间的关系为：
[0031][0032][0033][0034][0035][0036]
式中，c
eq
为谐振电容器与预充电电容串联后等效电容值，u
n，1
为触发n次之后预充电电容的电压，u
n,2
为触发n次之后谐振电容器的电压，c0'为预充电电容的电容值，c'为谐振电容器的电容值，l为谐振电感的电感值。
[0037]
进一步地，当系统发生双线路故障时，所述方法还包括：
[0038]
在所述振荡支路的振荡电流峰值大于两条故障分断线路短路电流之和时，则同时对两条故障分断线路进行过零分闸操作，否则，分别对每条故障线路进行过零分闸操作；
[0039]
当两条分断线路的故障发生时间差值在设定阈值以内时，在两条分断线路中的机械开关分闸成功后，启动所述振荡支路中的电子触发开关工作，完成两条分断线路的分闸操作；
[0040]
当两条分断线路的故障发生时间差值大于设定阈值时，在先发生故障的分断线路分闸操作完成后，响应另一分断线路的分闸操作。
[0041]
本发明的优点在于：
[0042]
(1)本发明提出的双线路组合式断路器中设置的振荡支路包括依次串联的谐振电感、谐振电容器和电子触发开关，其中电子触发开关模块由一对谐振开关、一个预充电电容和一套二极管全桥电路构成，与同类型断路器相比，采用了更少的电力电子器件，成本低，且振荡支路出现故障直接更换电子触发开关模块即可，更方便简洁经济；并且通过本发明设置的振荡支路可以实现一套回路结构对正向故障和反向故障情况均进行过零分合闸。
[0043]
(2)本发明计算了电力电子器件触发次数与振荡支路电流，预充电电容谐振电容电压的关系，通过对不同故障情况(发生单线路、多故障时故障电流大小范围不同，故障位置不同故障电流上升速率亦不同)进行判断，从而给定振荡支路电力电子开关触发次数，进而实现直流断路器更快更稳的过零切换。
[0044]
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0045]
图1是本发明实施例提出的双线路组合式直流断路器的拓扑图；
[0046]
图2是本发明实施例中振荡支路的电路结构示意图；
[0047]
图3是本发明实施例中振荡支路的工作原理图；
[0048]
图4是本发明实施例中线路故障分闸时的电流波形图；
[0049]
图5是本发明实施例中线路故障分闸时的电压波形图；
[0050]
图6是本发明实施例提出的双线路组合式直流断路器的故障控制方法的流程图。
具体实施方式
[0051]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052]
如图1至图2所示，本发明第一实施例提出了一种双线路组合式直流断路器，所述直流断路器包括分断支路、转移支路、振荡支路和耗能支路，所述耗能支路与所述振荡支路并联后的一端连接所述分断支路的一端、另一端经所述转移支路连接所述分断支路的另一端；
[0053]
所述分断支路和所述转移支路均采用双线路且一一对应连接，所述分断支路中的一线路一串入母线；
[0054]
所述振荡支路包括依次串联的谐振电感、谐振电容器和电子触发开关，所述电子触发开关包括谐振开关v1和v2、预充电电容c0以及二极管桥式电路；
[0055]
所述谐振开关v1的发射极接入预充电电容c0的一端及所述二极管桥式电路的一端，所述谐振开关v1的集电极接入所述谐振开关v2的发射极，所述谐振开关v2的发射极依次串联所述谐振电容器和所述谐振电感，所述二极管桥式电路的两端之间连接有电感l1和所述预充电电容c0，所述谐振开关v2的集电极接入所述电感l1和所述预充电电容c0之间。
[0056]
具体地，所述分断支路常规状态下正常投切应对线路需求，满足额定电压、额定电流、短时暂态电压电流的要求；所述转移支路在检测到分断支路出现故障时投入使用，常规时间处于分断状态；所述振荡支路在转移支路投入使用后产生逐渐升高的振荡电流，使出现故障的分断支路过零分闸；所述耗能支路，在发生故障的分断支路过零分闸之后，逐渐达到动作电压，开始消耗能量。将双线路组合式直流断路器的各个部分安装在电网的不同位置进而实现不同的作用，通过对各个部分的控制实现双线路故障分断及合闸。
[0057]
需要说明的是，振荡支路包括依次串联的谐振电感、谐振电容器和电子触发开关，
其中电子触发开关模块由一对谐振开关、一个预充电电容和一套二极管全桥电路构成，与同类型断路器相比，采用了更少的电力电子器件，成本低，且振荡支路出现故障直接更换电子触发开关模块即可，更方便简洁经济；并且通过本实施例设置的振荡支路可以实现一套回路结构对正向故障和反向故障情况均进行过零分合闸，保障直流输电系统的供电安全。
[0058]
在一实施例中，所述分断支路包括分断线路一和分断线路二，且所述分断线路一和所述分断线路二中均设置机械开关；所述转移支路包括与转移线路一和转移线路二，所述转移线路一和所述转移线路二中均设置辅助开关；
[0059]
所述分断线路一与所述转移线路一连接，所述分断线路二与所述转移线路二连接，所述振动支路的一端接入所述分断线路一和所述分断线路二、另一端接入所述转移线路一和所述转移线路二。
[0060]
在一实施例中，所述耗能支路中设置有氧化锌避雷器。
[0061]
在一实施例中，所述谐振开关v1和v2采用igbt开关管；
[0062]
所述二极管桥式电路经变压器接入交流电源。
[0063]
需要说明的是，在进行故障控制之前需先进行预充电操作，先触发电子触发开关交流电源ac的开关使其导通，通过变压器和二极管桥式电路使其对预充电电容c0进行充电，充电完成后断开交流电源ac与变压器的连接，结束预充电操作，其中。
[0064]
具体地，所述谐振开关v1包括三极管q1和二极管d5，所述谐振开关v2包括三极管q2和二极管d6；所述三极管q1的发射极与所述二极管d5的阳极连接后接入预充电电容的c0一端和所述二极管桥式电路的一端；所述三极管q1的集电极与所述二极管d5的阴极连接以及与所述三极管q2的发射极粘连接，所述三极管q2的发射极与所述二极管d6的阳极连接后依次串联所述谐振电容器和所述谐振电感，所述三极管q2的集电极与所述二极管d6的阴极连接后接入所述电感l1和所述预充电电容c0之间。
[0065]
在一实施例中，所述二极管桥式电路包括二极管d1、d2、d3和d4，二极管d1的阴极连接二极管d2的阳极，二极管d3的阴极连接二极管d4的阳极，二极管d1的阳极与二极管d3的阳极连接后接入所述预充电电容c0的一端，二极管d2的阴极与二极管d4的阴极连接后接入所述电感l1的一端；
[0066]
所述变压器的副边的一端接入所述二极管d1与二极管d2之间、副边的另一端接入所述二极管d3与二极管d4之间。
[0067]
需要说明的是，在利用本实施例提出的双线路组合式直流断路器进行电路故障控制时，在检测到分断支路出现正向故障或反向故障的情况时，可以实现一套回路结构对正向和反向的故障情况均进行人工过零，通过控制所述电子触发开关中的谐振开关v1和谐振开关v2交替触发，产生振荡电流，使得所述分断支路过零分闸，使振荡支路构成如图3所示的两种电路结构；如图4至图5所示，当发生正向短路故障时，可在振荡电流实线箭头方向选择合适的电流值从而使分断支路快速开关过零分合闸；当发生反向故障时，可在振荡电流虚线箭头所指电流方向选择合适的电流值从而使分断支路快速开关过零分合闸。
[0068]
而且通过对不同故障情况(发生母线、单线路、多线路故障时故障电流大小范围不同，故障位置不同故障电流上升速率亦不同)进行判断，从而给定振荡支路电力电子开关触发次数，进而实现直流断路器更快更稳的过零切换。
[0069]
以下结合图1所示的双线路组合式高压直流断路器拓扑图，将所需的设备及元器
件进行连接，分闸合闸操作为：
[0070]
(1)设备参数设置：
[0071]
预充电交流源电压220v，变压器变比220v:2200v，阻值选择0.001ω，变压器容量为0.001mva，变压器内阻选择0.01pu，负载电容选择4000μf，负载电阻选择0.001ω，预充电电压为2.2kv。谐振电容选择20μf，谐振电感选择90μh。
[0072]
(2)分闸操作：包括正常分闸与短路分闸，两者操作过程基本相同，区别只是前者分断正常工作电流，而后者分断短路电流，分断支路中设置限流电抗起到抑制初期短路电流上升率的作用。操作步骤为：
[0073]
2-1)t0时刻，即：初设状态。分断支路合闸，转移支路分闸，预充电进行，c0预充0.3s至2.2kv。
[0074]
2-2)t1时刻，假定线路发生故障，向分断支路断路器发送分断命令，向转移支路辅助开关发送闭合命令。
[0075]
2-3)t2时刻，转移支路辅助开关闭合，向电子触发开关发送动作命令。
[0076]
2-4)t3时刻，电子触发开关接收信号先触发v2使其导通半个振荡周期后，触发v1，之后受控电源单元全控器件v2和v1开始交替触发，谐振电容c电压及振荡电流振荡上升。
[0077]
2-5)t4时刻，振荡支路创造出与快速机械开关上电流幅值相同、方向相反的振荡电流，分断支路快速机械开关实现熄弧，故障电流向振荡支路中谐振电容器充电，其电压达到避雷器启动电压后，故障电流完全转移至耗能支路消耗能量
[0078]
2-6)t5时刻，整个系统能量吸收完毕后，转移支路辅助开关分断完成本次开断。
[0079]
(3)合闸操作：包括正常合闸与合闸于故障线路，两者操作过程基本相同，区别只是前者合闸后线路接入母线正常运行，而后者则需对本次合闸进行分闸操作并报警。操作步骤为：
[0080]
3-1)t0时刻，即：初设状态。分断支路分闸，转移支路分闸，预充电进行，c0预充0.3s至2.2kv。
[0081]
3-2)t1时刻，假定线路发生故障，向分断支路断路器发送合闸命令，合闸后检测到线路电流，若电流正常则判定合闸成功；若电流异常超过设定值，则判断合闸于故障线路上，向分断支路断路器发送分闸命令，向转移支路辅助开关发送合闸命令。
[0082]
3-3)t2时刻，转移支路辅助开关闭合，向电子触发开关发送动作命令。
[0083]
3-4)t3时刻，发送信号先触发电子触发开关中v2，使其导通半个振荡周期后，触发v1，受控电源单元全控器件v2和v1交替触发，谐振电容c电压及振荡电流振荡上升。
[0084]
3-5)t4时刻，振荡支路创造出与快速机械开关上电流幅值相同、方向相反的振荡电流，分断支路快速机械开关实现熄弧，故障电流向振荡支路中谐振电容器充电，其电压达到避雷器启动电压后，故障电流完全转移至耗能支路消耗能量
[0085]
3-6)t5时刻，整个系统能量吸收完毕后，转移支路辅助开关分断完成本次开断，并报合闸失败，线路故障的等系信息。
[0086]
此外，如图6所示，本发明第二实施例提出了一种双线路组合式直流断路器的故障控制方法，所述方法包括以下步骤：
[0087]
s10、在检测到所述分断支路出现故障情况或接收到分闸命令时，控制所述转移支路闭合导通所述振荡支路，所述故障情况包括正向故障和反向故障；
[0088]
s20、在所述振荡支路导通后，控制所述振荡支路中的谐振开关v1和谐振开关v2交替触发，产生振荡电流，使得所述分断支路过零分闸；
[0089]
s30、在所述分断支路过零分闸后，达到所述耗能支路动作电压时，控制所述耗能支路消耗能量并在耗能结束后完成分闸动作。
[0090]
具体地，利用双线路组合式直流断路器进行故障控制时，分闸操作具体为：在收到分闸命令或是检测到分断支路电流超过动作设定值时，立即发出闭合转移支路辅助开关的信号，待转移支路辅助开关闭合后，发出控制电子触发开关中v1和v2交替触发的信号，使预充电电容c0、谐振电容器c和谐振电感l构成如图3所示不同的结构，短路产生的过电压迫使电流向振荡支路谐振电容器和谐振电感中转移，当振荡支路产生的振荡电流帮助分断支路快速开关过零后，无弧断开分断支路快速机械开关一；接着向转移支路发出断开信号，转移支路辅助开关二断开，结束分闸操作。
[0091]
耗能操作为：第一支路快速机械开关一断开后，谐振电容上电压逐渐升高直至达到耗能支路氧化锌避雷器动作电压，耗能支路开始工作，直至能量消耗完成后，结束耗能操作整个分闸动作完成。
[0092]
在一实施例中，在所述步骤s10：在检测到所述分断支路出现故障情况或接收到分闸命令时，控制所述转移支路闭合导通所述振荡支路之前，所述方法还包括预充电步骤，具体为：
[0093]
触发所述振荡支路中交流电源的开关使其导通，通过变压器和二极管桥式电路对预充电电容c0进行充电；
[0094]
充电完成后断开交流电源与变压器的连接，结束预充电操作。
[0095]
在一实施例中，所述步骤s20：在所述振荡支路导通后，控制所述振荡支路中的谐振开关v1和谐振开关v2交替触发，产生振荡电流，使得所述分断支路过零分闸，具体包括以下步骤：
[0096]
s21、控制所述电子触发开关中的谐振开关v1和谐振开关v2交替触发，导通预充电电容c0、谐振电容器和谐振电感，产生所述振荡电流；
[0097]
s22、基于所述振荡电流控制所述分断支路中发生故障的线路过零后，断开该故障线路中设置的机械开关；
[0098]
s23、向所述转移支路发出断开信号，控制辅助开关断开，实现分闸操作，其中该辅助开关为与所述分断支路中正常线路对应设置的辅助开关。
[0099]
在一实施例中，所述振荡支路的电流i
l
(t)、预充电电容c0电压谐振电容器电压uc(t)与控制谐振开关v1和谐振开关v2交替触发次数n之间的关系为：
[0100]
[0101][0102][0103][0104][0105]
式中，c
eq
为谐振电容器与预充电电容串联后等效电容值，u
n，1
为触发n次之后预充电电容的电压，u
n,2
为触发n次之后谐振电容器的电压，c0'为预充电电容的电容值，c'为谐振电容器的电容值，l为谐振电感的电感值。
[0106]
本实施例计算了电力电子器件触发次数与振荡支路电流，预充电电容谐振电容电压的关系，通过对不同故障情况(发生单线路、多故障时故障电流大小范围不同，故障位置不同故障电流上升速率亦不同)进行判断，从而给定振荡支路电力电子开关触发次数，进而实现直流断路器更快更稳的过零切换。
[0107]
需要说明的是，触发次数由电流公式判断，每次触发时间固定所以n次触发所对应的时间确定，所以不同故障时根据电流上升率的不同可以确定需要的触发次数。
[0108]
进一步地，当系统发生单线路故障时，可以按照上述控制方法直接进行处理，当系统发生双线路故障时，所述方法还包括以下步骤：
[0109]
在所述振荡支路的振荡电流峰值大于两条故障分断线路短路电流之和时，则同时对两条故障分断线路进行过零分闸操作，否则，分别对每条故障线路进行过零分闸操作；
[0110]
当两条分断线路的故障发生时间差值在设定阈值以内时，在两条分断线路中的机械开关分闸成功后，启动所述振荡支路中的电子触发开关工作，完成两条分断线路的分闸操作；
[0111]
当两条分断线路的故障发生时间差值大于设定阈值时，在先发生故障的分断线路分闸操作完成后，响应另一分断线路的分闸操作。
[0112]
需要说明的是，如果振荡支路的振荡电流峰值大于两条线路短路电流的和，则对两条线路同时进行分断操作，否则则有一条故障线路需等待另一条故障线路分合闸完毕再进行分断操作。
[0113]
当双线路故障发生时间相差2ms以内，此时故障一线路的快速机械开关一已经分闸燃弧，但振荡支路中的电子触发开关尚未启动，可以等到故障二线路机械开关二分闸成
功后再启动振荡支路中的电子触发开关工作，完成两条线路的分闸。
[0114]
当双线路故障发生时间相差2ms以上且故障一线路先发生故障时，则先处理故障一线路之后再处理故障二线路，即故障一线路分闸以及转移支路辅助开关一分闸完成之后，故障二线路才开始响应分闸。
[0115]
需要说明的是，本实施例根据双线路的故障类型进行了最优的处理方式预设，包括同时发生故障和先后发生故障，其中先后发生故障又以2ms为界线区分为故障间隔2ms之内和2ms以上。
[0116]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0117]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0118]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种双线路组合式直流断路器，其特征在于，所述直流断路器包括：分断支路、转移支路、振荡支路和耗能支路，所述耗能支路与所述振荡支路并联后的一端连接所述分断支路的一端、另一端经所述转移支路连接所述分断支路的另一端；所述分断支路和所述转移支路均采用双线路且一一对应连接，所述分断支路中的一线路一串入母线；所述振荡支路包括依次串联的谐振电感、谐振电容器和电子触发开关，所述电子触发开关包括谐振开关v1和v2、预充电电容c0以及二极管桥式电路；所述谐振开关v1的发射极接入预充电电容c0的一端及所述二极管桥式电路的一端，所述谐振开关v1的集电极接入所述谐振开关v2的发射极，所述谐振开关v2的发射极依次串联所述谐振电容器和所述谐振电感，所述二极管桥式电路的两端之间连接有电感l1和所述预充电电容c0，所述谐振开关v2的集电极接入所述电感l1和所述预充电电容c0之间。2.如权利要求1所述的双线路组合式直流断路器，其特征在于，所述分断支路包括分断线路一和分断线路二，且所述分断线路一和所述分断线路二中均设置机械开关；所述转移支路包括与转移线路一和转移线路二，所述转移线路一和所述转移线路二中均设置辅助开关；所述分断线路一与所述转移线路一连接，所述分断线路二与所述转移线路二连接，所述振动支路的一端接入所述分断线路一和所述分断线路二、另一端接入所述转移线路一和所述转移线路二。3.如权利要求1所述的双线路组合式直流断路器，其特征在于，所述耗能支路中设置有氧化锌避雷器。4.如权利要求1所述的双线路组合式直流断路器，其特征在于，所述谐振开关v1和v2采用igbt开关管；所述二极管桥式电路经变压器接入交流电源。5.如权利要求4所述的双线路组合式直流断路器，其特征在于，所述二极管桥式电路包括二极管d1、d2、d3和d4，二极管d1的阴极连接二极管d2的阳极，二极管d3的阴极连接二极管d4的阳极，二极管d1的阳极与二极管d3的阳极连接后接入所述预充电电容c0的一端，二极管d2的阴极与二极管d4的阴极连接后接入所述电感l1的一端；所述变压器的副边的一端接入所述二极管d1与二极管d2之间、副边的另一端接入所述二极管d3与二极管d4之间。6.一种如权利要求1-5任一项所述的双线路组合式直流断路器的故障控制方法，其特征在于，所述方法包括：在检测到所述分断支路出现故障情况或接收到分闸命令时，控制所述转移支路闭合导通所述振荡支路，所述故障情况包括正向故障和反向故障；在所述振荡支路导通后，控制所述振荡支路中的谐振开关v1和谐振开关v2交替触发，产生振荡电流，使得所述分断支路过零分闸；在所述分断支路过零分闸后，达到所述耗能支路动作电压时，控制所述耗能支路消耗能量并在耗能结束后完成分闸动作。7.如权利要求6所述的双线路组合式直流断路器的故障控制方法，其特征在于，在所述在检测到所述分断支路出现故障情况或接收到分闸命令时，控制所述转移支路闭合导通所
述振荡支路之前，所述方法还包括：触发所述振荡支路中交流电源的开关使其导通，通过变压器和二极管桥式电路对预充电电容c0进行充电；充电完成后断开交流电源与变压器的连接，结束预充电操作。8.如权利要求6所述的双线路组合式直流断路器的故障控制方法，其特征在于，所述控制所述振荡支路中的谐振开关v1和谐振开关v2交替触发，产生振荡电流，使得所述分断支路过零分闸，包括：控制所述电子触发开关中的谐振开关v1和谐振开关v2交替触发，导通预充电电容c0、谐振电容器和谐振电感，产生所述振荡电流；基于所述振荡电流控制所述分断支路中发生故障的线路过零后，断开该故障线路中设置的机械开关；向所述转移支路发出断开信号，控制辅助开关断开，实现分闸操作，其中该辅助开关为与所述分断支路中正常线路对应设置的辅助开关。9.如权利要求6所述的双线路组合式直流断路器的故障控制方法，其特征在于，所述振荡支路的电流i
l
(t)、预充电电容c0电压谐振电容器电压u
c
(t)与控制谐振开关v1和谐振开关v2交替触发次数n之间的关系为：交替触发次数n之间的关系为：交替触发次数n之间的关系为：交替触发次数n之间的关系为：交替触发次数n之间的关系为：式中，c
eq
为谐振电容器与预充电电容串联后等效电容值，u
n，1
为触发n次之后预充电电
容的电压，u
n,2
为触发n次之后谐振电容器的电压，c0'为预充电电容的电容值，c'为谐振电容器的电容值，l为谐振电感的电感值。10.如权利要求6所述的双线路组合式直流断路器的故障控制方法，其特征在于，当系统发生双线路故障时，所述方法还包括：在所述振荡支路的振荡电流峰值大于两条故障分断线路短路电流之和时，则同时对两条故障分断线路进行过零分闸操作，否则，分别对每条故障线路进行过零分闸操作；当两条分断线路的故障发生时间差值在设定阈值以内时，在两条分断线路中的机械开关分闸成功后，启动所述振荡支路中的电子触发开关工作，完成两条分断线路的分闸操作；当两条分断线路的故障发生时间差值大于设定阈值时，在先发生故障的分断线路分闸操作完成后，响应另一分断线路的分闸操作。

技术总结
本发明公开了一种双线路组合式直流断路器及故障控制方法，包括分断支路、转移支路、振荡支路和耗能支路，耗能支路与振荡支路并联后的一端连接分断支路的一端、另一端经转移支路连接分断支路的另一端；分断支路和转移支路均采用双线路且一一对应连接分断支路中的一线路一串入母线；振荡支路包括依次串联的谐振电感、谐振电容器和电子触发开关，电子触发开关包括已对谐振开关、预充电电容及二极管桥式电路；与同类型断路器相比，采用了更少的电力电子器件，成本低，且振荡支路出现故障直接更换电子触发开关模块即可，更方便简洁经济；并且通过本发明设置的振荡支路可以实现一套回路结构对正向故障和反向故障情况均进行过零分合闸。合闸。合闸。


技术研发人员：陈忠 徐天洋 何青连 杨为 王永兴 官玮平 胡迪 张磊
受保护的技术使用者：大连理工大学 许继电气股份有限公司
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/8/1