CN105393326B - 断路布置 - Google Patents
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Abstract
公开一种断路布置(100)，其适合耦合到布置成携带直流的传输线路(101)以便可控地实现传输电路(101)中的直流的流动的不连续。断路布置(100)包括：电流中断器单元(102)，适合在致动时中断传输线路(101)中的电流；以及第一谐振电路(103)和至少第二谐振电路(104)。第一和至少第二谐振电路(103，104)的每一个适合在电流中断器单元的致动时以及在激活相应的谐振电路(103，104)时生成谐振电流，所述谐振电流在电流中断器单元(102)的致动之后叠加电流中断器单元(102)中所生成的任何电弧的电流。至少在紧接电流中断器单元(102)的致动之后的预定时期的期间，由第一谐振电路(103)已生成的谐振电流从不同于由第二谐振电路(104)将生成的谐振电流的方向流到电流中断器单元(102)中，或反之亦然。
Description
技术领域
本发明一般涉及功率系统，例如用于功率的传输。特别地，本发明涉及用于例如在功率系统中使用的断路布置。
背景技术
诸如电功率分配或传输系统的功率系统一般包含用于保护、监测和控制包含于功率系统中的其他组件的操作和/或功能性的保护系统。这类保护系统例如可以能够检测功率线路、变压器和/或功率系统的其他部件或组件中的短路、过电流和过电压。保护系统能够包含诸如用于通过断开或切断断路器来隔离例如发生在功率传输和分配线路中的任何可能的故障的断路器的保护设备。在例如通过执行在其中已检测到故障的组件上的修理和/或维护已清除故障之后，通过闭合断路器能够恢复功率通量。备选地或另外地，保护系统能够布置成在用于功率通量的特定路线中的故障的检测时，隔离在其中已检测到故障的路线并且选择用于功率通量的备选路线。
断路器的操作可响应于故障条件或故障电流的检测。在故障条件或故障电流的检测时，机制可操作断路器，以便中断从其流过的电流。一旦已检测到故障，断路器内的触点可分开，以便中断通过其的电流。弹簧布置、气动布置或利用机械存储的能量的一些其他的部件可被采用以分开触点。因此，机械电流中断器例如可在断路器中采用。备选地或另外地，基于半导体装置的固态中断器可在断路器中采用。在中断在电路中流动的电流时，通常生成电弧。这种电弧可称为故障电流电弧。为了断开电路中的电流，可能需要或希望熄灭这种电弧。一旦已减轻或消除故障条件，触点能够闭合，以便恢复通过断路器的电流的流动。
由于对于功率供应或递送以及所互连的功率传输和分配系统的日益增加的需要，高电压直流(HVDC)功率传输变得日益重要。HVDC电网或DC电网可包括通过传输线路例如地下电缆和/或架空线路所互连的多个交流(AC)/DC变换器端子。在电网内，端子可连接到多个端子，从而导致不同的拓扑类型。DC断路器能够用于在HVDC或DC电网中隔离诸如传输线路的有故障的组件。与AC断路器不同，不存在自然电流零点，故障电流电弧在自然电流零点处可在DC断路器中熄灭。而是，可能希望或甚至需要在利用DC断路器时形成电流零点。
形成电流零点以便熄灭DC断路器的电流中断器中的故障电流电弧的方式的一个示例是采用与电流中断器并联连接的所谓谐振电路。谐振电路可备选地称为振荡电路或注入电路。在某些条件下，谐振电路能够变得不稳定，由此振荡开始增大，其中在谐振电路中所形成的高频率电流或谐振电流或注入电流将故障电流叠加并且生成电流零点，在所述点处能够熄灭故障电流电弧。谐振电路例如可包括串联连接的电感器、电容器和可能的开关元件。在正常操作期间，即在没有检测到故障或没有感测到故障电流时，闭合电流中断器并且断开谐振电路中的开关元件。在切断信号(例如其可由包含DC断路器的HVDC功率传输系统的保护单元或者外部控制单元来发出)的接收时，通过在其中分开触点来断开电流中断器以中断通过DC断路器的直流。在中断或断开直流时，在电流中断器的触点之间通过电弧携带电流。因此，在电流中断器中的触点之间形成故障电流电弧。一般希望或甚至需要熄灭故障电流电弧以便断开通过DC断路器的电流。在已断开电流中断器之后短时间，通常在大约一毫秒或几毫秒之后，例如取决于已分开多少触点，闭合谐振电路中的开关元件。为了开始振荡，谐振电路中的电容器可需要被充电。一旦已使电容器充电(使用某一极性)，它将通过谐振电路中的电感器经由电容器极板或其端部中的一个来放电。当电容器放电时，电感器将形成磁场。然后，一旦已使电容器放电，电感器将经由电容器的电容器极板或另一端部来使电容器充电。一旦电感器的磁场衰竭，已使电容器再次充电(但是使用相反的极性)，并且因此它可通过电感器再次放电。因此所形成的谐振电流能够进行以叠加故障电流并且生成电流零点，在所述点能够熄灭故障电流电弧。
然而，在本领域中还存在用于改进DC断路布置的需要，该布置与已知DC断路布置相比能够提供关于操作的改进的性能。
发明内容
应当优选地布置诸如在前面中所描述的用来形成电流零点以熄灭DC断路器中的故障电流电弧的谐振电路，使得所生成的谐振电流的第一半周期或循环与故障电流(即在电流中断器的触点之间通过将被熄灭的电弧携带的电流)相比具有通过电流中断器的相反的方向。换言之，将希望能够例如取决于故障电流的幅度和/或方向来选择谐振电流的极性将。特别是对于布置在HVDC电网或DC电网中的DC断路器，通过电流中断器的故障电流一般可具有任何方向，因此在谐振电路中不存在电容器的优选的充电极性。如果有选择的自由，使用与DC线路电压的极性相比相反的极性来使电容器充电以便保持对地总电压在相对低电平或甚至尽可能低处将可能是更好的。同时，在故障继续存在DC线路的情况下，在DC断路器中具有两个或甚至两个以上的谐振电路以能够通过在已闭合DC断路器之后再次操作它而相对快地中断电流将是有利的。然而，特别是在具有包含串联连接的电容器和电感器的谐振电路类型的情况下，由于可在两个电容器之间形成很高的固定DC电压，使用不同极性使两个电容器充电可能是困难的或甚至是不可能的。
鉴于上面讨论，本发明的关注是要提供能够中断直流的断路布置，所述断路布置与已知DC断路布置相比提供关于操作的改进的性能。
本发明的另一关注是要提供或实现能够中断直流的断路布置，所述断路布置促进或甚至实现例如取决于故障电流的幅度和/或方向而优选地选择性地和/或可控地选择谐振电路的极性的能力。
本发明的另一关注是要提供或实现能够中断直流的断路布置，所述断路布置促进或甚至实现提供关于谐振电路的可用性的冗余性。
本发明的另一关注是要提供或实现能够中断直流的断路布置，在故障继续存在DC线路中的情况下，所述断路布置促进或甚至实现通过在已闭合电流中断器之后再次操作它而相对快地中断DC线路中的电流。
为了解决这些关注和其他关注中的至少一个，提供按照独立权利要求的断路布置和计算机程序产品。优选实施例由从属权利要求来限定。
根据本发明的第一方面，提供断路布置，其适合耦合到布置成直流的传输线路以便可控地实现传输线路中的直流的流动的不连续。断路布置包括电流中断器单元，其适合在致动时中断传输线路中的电流。断路布置包括第一谐振电路和至少第二谐振电路。第一和至少第二谐振电路的每一个与电流中断器单元并联连接。第一和至少第二谐振电路的每一个适合在电流中断器单元致动时以及在激活第一和至少第二谐振电路的相应一个时生成在电流中断器的致动之后叠加电流中断器所生成的任何电弧的电流的谐振电流。第一和至少第二谐振电路相对于彼此和电流中断器单元来布置，使得至少在紧接电流中断器单元的致动之后的预定时期期间，由第一谐振电路所生成的谐振电流从与由第二谐振电路所生成的谐振电流相比不同的方向流到电流中断器单元中。
第一方面至少部分基于以下实现：一个以上的谐振电路能够在断路布置中被利用并且被布置，以便允许使用相同的极性来使谐振电路中的相应的电容器充电，和/或使得电容器的充电侧电压将处于或基本上处于地电位或可能处于在紧接DC线路电压之下的相对小的电压间隔的电压，或处于低于地电位的电压，并且可选地或另外地允许至少在紧接电流中断器单元的致动之后的预定时期期间，由相应的谐振电路所生成的至少在流过电流中断器单元时具有不同的方向的谐振电流。由此，在第一和至少第二谐振电路之间的谐振电路能够例如取决于故障电流的方向和/或幅度来被选择以在断路操作中利用，以便实现在断路操作中利用的谐振电流的所希望或所需要的极性。因此，在故障继续存在DC线路的情况下，极性的选择性的选择，特别是在谐振电路的第一半周期期间的注入或谐振电流的极性的选择可被促进或被实现，以及同时鉴于多个谐振电路，关于谐振电路的可用性的冗余性可被促进或实现，其又可促进或实现通过在已闭合电流中断器单元之后再次操作它来相对快地中断DC线路中的电流的能力。
将第一和至少第二谐振电路相对于彼此以及电流中断器单元来布置，使得至少在紧接电流中断器单元的致动之后的预定时期期间，由第一谐振电路所生成的谐振电流从与由第二谐振电路所生成的谐振电流相比不同的方向流到电流中断器单元中，例如鉴于故障电流的方向和/或幅度，可允许选择要激活的那个谐振电路，以便能够形成电流零点，在其处在电流中断器单元的触点之间通过电弧携带的任何电流能够在相对短时间或甚至与其他谐振电路相比最短时间被熄灭。由此，通过断路布置的操作来执行通过断路布置的电流的断开的速度可被增加。
断路布置可包括：电流感测单元，适合例如在电流中断器单元的致动之前至少感测流到电流中断器单元中的电流(例如直流)的方向。例如，电流感测单元可适合在电流中断器单元已被致动之前至少感测流到电流中断器单元中的直流的方向，使得由电流感测单元所感测的电流方向是故障电流的方向，而不是任何谐振电流的方向。备选地或另外地，电流感测单元可适合感测例如流到电流中断器单元中的电流的幅度。
断路布置可包括控制单元，其可耦合到电流感测单元并且耦合到第一和至少第二谐振电路的每一个。
控制单元可适合基于所感测电流方向选择性地激活第一和至少第二谐振电路中的至少一个，使得生成至少一个谐振电流，所述谐振电流在电流中断器单元的致动之后叠加电流中断器单元中所生成的任何电弧的电流，所述生成的至少一个谐振电流至少在紧接电流中断器单元的致动之后的预定时期期间具有与所感测电流方向相反的方向。由此，基于例如故障电流的方向和/或幅度，谐振电路(其在激活时以便形成谐振电流，能够以相对短时间或甚至与其他谐振电路相比最短的时间形成电流零点)可在断路布置中的可用的谐振电路中可控地选择。由此，通过断路布置的操作执行通过断路布置的电流的断开的速度可被增加。
预定时期例如可以是谐振电流的第一半循环或周期。
第一谐振电路可与第二谐振电路并联连接，或反之亦然。在两个以上的谐振电路包含于断路布置的情况下，一个或多个附加谐振电路可与电流中断器单元和/或第一和/或第二谐振电路并联连接。
第一和至少第二谐振电路的每一个可包含至少一个电容器、至少一个电感器和开关元件，所述至少一个电容器、至少一个电感器和开关元件可串联连接。对于第一和至少第二谐振电路中的任何一个，谐振电流可在闭合开关元件时通过使在相应的谐振电路中的至少一个电容器连续放电和充电来生成。
第一和第二谐振电路中的电容器中的相应的电容器可被布置成使得第一和第二谐振电路中的电容器的相应的电容器的充电极性是这样的，使得至少在紧接电流中断器单元的致动之后的预定时期期间，由第一谐振电路所生成的谐振电流从与由第二谐振电路所生成的谐振电流相比不同的方向流到电流中断器单元中。
在第一和/或至少第二谐振电路具有包含例如诸如在前面中所描述的电容器的类型的情况下，关于电流中断器单元的谐振电路的布置，并且特别是相应的电容器的布置可以是这样的，使得使用相同的极性使相应的电容器充电。换言之，第一和第二谐振电路中的电容器的相应的电容器可被布置成使得第一和第二谐振电路中的电容器的相应的电容器的充电极性是相同的。
第一和/或至少第二谐振电路的电容器的充电可以是这样的，使得相应的电容器的充电侧处于或基本上处于地电位、或可能地处于在紧接DC线路(传输线路)电压之下的相对小的电压间隔的电压、或处于低于地电位的电压、或处于在DC线路(传输线路)电压和地电位(或更低)之间的任何电压。
为了激活第一谐振电路和/或至少第二谐振电路，第一和/或至少第二谐振电路的电容器可分别地被预充电。
根据本发明的第二方面，提供包含布置成携带直流的传输线路以及根据本发明的第一方面的断路布置的功率系统。断路布置耦合到传输线路以便可控地实现传输线路中直流的流动的不连续。
功率系统例如可包括HVDC功率传输系统。
根据本发明的第三方面，提供适合在断路布置的控制单元中执行的计算机程序产品。断路布置适合耦合到布置成携带直流的传输线路以便可控地实现传输线路中直流的流动的不连续。断路布置包括电流中断器单元，其适合在致动时中断传输线路中的电流。断路布置包括第一谐振电路和至少第二谐振电路。第一和至少第二谐振电路的每一个与电流中断器单元并联连接。断路布置包括电流感测单元，其适合在电流中断器单元的致动之前至少感测流到电流中断器单元中的直流的方向。控制单元耦合到电流感测单元以及耦合到第一和至少第二谐振电路的每一个。第一和至少第二谐振电路的每一个适合在电流中断器单元致动时以及在激活相应的谐振电路时，生成谐振电流，所述谐振电流在电流中断器单元的致动之后叠加电流中断器单元中所生成的任何电弧的电流。第一和至少第二谐振电路相对于彼此以及电流中断器单元来布置，使得至少在紧接电流中断器单元的致动之后的预定时期期间，由第一谐振电路所生成的谐振电流从与由第二谐振电路所生成的谐振电流相比不同的方向流到电流中断器单元中。计算机程序产品包括携带计算机程序代码的计算机可读部件，所述计算机程序代码配置成在断路布置的控制单元中执行时，引起电流感测单元感测流到电流中断器单元的直流的方向。计算机程序代码配置成在断路布置的控制单元中执行时引起电流中断器单元的致动以中断传输线路中的电流。计算机程序代码配置成在断路布置的控制单元中执行时基于所感测的电流方向来选择性地激活第一和至少第二谐振电路，使得生成至少一个谐振电流，所述谐振电流在电流中断器单元的致动之后叠加电流中断器单元中所生成的任何电弧的电流，所述生成的至少一个谐振电流至少在紧接电流中断器单元的致动之后的预定时期期间具有与所感测电流方向相反的方向。
流到电流中断器单元中的直流的方向的感测和/或用来中断传输线路中的电流的电流中断器单元的致动可响应于例如控制单元接收指示传输线路中的电流的流动的不连续是希望或需要的信号。信号例如可以由包含传输线路和/或断路布置的功率系统的保护单元或外部控制单元来发出。
通过示范实施例在下面描述本发明的其他目的和优点。
注意，本发明涉及权利要求书中所陈述的特征的所有可能的组合。在研究所附权利要求述和下面的描述时，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到本发明的不同特征能够被组合以形成除了下面所描述的那些之外的实施例。
附图说明
下面参考其他附图将描述本发明的示范实施例，附图中：
图1是根据本发明的实施例的断路布置的示意图；
图2是根据本发明的另一个实施例的断路布置的示意图；
图3是根据本发明的又一个实施例的断路布置的示意图；
图4是根据本发明的实施例的功率系统的示意框图；以及
图5是根据本发明的实施例的携带计算机程序代码的计算机可读部件的示意图。
在附图中，相同的参考数字贯穿视图表示相同的或类似的元件。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更充分地描述本发明，在附图中，示出本发明的示范实施例。然而，本发明可以以许多不同形式来实现并且不应理解为限于本文所阐述的实施例；而是，这些实施例作为示例来提供，使得本公开将本发明的范围传达给本领域的技术人员。此外，相似数字通篇指的是相同的或类似的元件或组件。
现参考图1，示出根据本发明的实施例的断路布置100的示意图。断路布置100适合耦合到布置成携带直流传输线路101，以便可控地实现传输线路101中直流的流动的不连续。
在图1中，示出传输线路101的一部分，所述传输线路101的一部分布置成在端子115和116之间携带直流。要理解，传输线路101可包含于功率系统(在图1中未示出)中，例如功率传输系统，比如HVDC功率传输系统或HVDC电网或DC电网。
传输线路101例如可以是功率传输线路，比如DC电缆、架空线路(OHL)或DC电缆和OHL的组合。
断路布置100包括电流中断器单元102，其例如可包含基于半导体装置的固态中断器和/或机械中断器或由它们组成。
电流中断器单元102能够优选地选择性地和/或可控地致动，并且适合在致动时中断传输线路101中的电流。
断路布置100包括第一谐振电路103和第二谐振电路104。第一谐振电路103和第二谐振电路104的每一个与电流中断器单元102并联连接。
根据图1中所描绘的实施例，第一谐振电路103包含串联连接的电容器108、电感器110和开关元件112。第二谐振电路104包含串联连接的电容器109、电感器111和开关元件113。
按照图1中所描绘的实施例，第一谐振电路103可与第二谐振电路104并联连接，或反之亦然。
断路布置100可包含两个以上的谐振电路103，104。在两个以上谐振电路包含于断路布置100中的情况下，各自可能包含诸如在谐振电路103，104中串联连接的电容器、电感器和开关元件的一个或多个附加的谐振电路可与电流中断器单元102和/或第一谐振电路103和/或第二谐振电路104并联连接。
在致动电流中断器102以便中断或断开传输线路101中的直流时，在电流中断器单元102的触点(在图1中未示出)之间通过电弧携带电流。在电流中断器单元102的触点之间通过电弧所携带的电流可称为故障电流电弧，其因此在电流中断器单元102中的触点之间形成。
第一谐振电路103和第二谐振电路104的每一个能够优选地选择性地和/或可控地来激活，以便生成谐振电流。第一谐振电路103和第二谐振电路104的每一个适合在电流中断器单元102的致动时以及在激活第一谐振电路103和第二谐振电路104的相应的谐振电路时优选地选择性地和可控地生成谐振电流，所述谐振电流在电流中断器单元102的致动之后(即在已操作电流中断器单元102之后)叠加在电流中断器单元102中所生成的任何电弧的电流，以便中断或断开传输线路101中的直流。
如在图1中所示范的，第一谐振电路103和第二谐振电路104相对于彼此以及电流中断器单元102来布置，使得至少在紧接电流中断器单元102致动之后的预定时期期间，由第一谐振电路103所生成的谐振电流从与由第二谐振电路104所生成的谐振电流相比不同的方向流到电流中断器单元102中。
预定时期例如可以是所生成谐振电流的第一半循环或周期。
对于第一谐振电路103和第二谐振电路104中的任何一个，谐振电路可在相应的谐振电路103，104中分别在闭合开关元件112和113时通过分别使电容器108和109连续放电和充电来生成。
为了图示本发明的实施例的原理，考虑下面的示例。在下面的示例中，考虑第一谐振电路103，但是相同的或类似的原理可应用到第二谐振电路104，或应用到可包含于断路布置100中的任何其他附加的谐振电路。为了激活第一谐振电路103以开始形成谐振电流的振荡，电容器108可被预充电。一旦电容器108使用某一极性已充电，它将经由通过电感器110的电容器极板或其端部中的一个来放电。在电容器108放电时，电感器110将形成磁场。然后，一旦电容器108已放电，电感器110将经由电容器108的电容器极板或另一端部来使电容器108充电。一旦电感器110的磁场衰竭，电容器108已再次充电，但是使用与先前充电相比相反的极性，并且因此电容器108可通过电感器110再次放电。因此所形成的谐振电流能够进行以叠加故障电流并且生成电流零点，在所述点能够熄灭故障电流电弧。
按照图1所描绘的实施例，可布置第一谐振电路103和第二谐振电路104中的电容器108，109的相应的电容器，使得第一谐振电路103和第二谐振电路104中的电容器108，109的相应的电容器的充电极性是这样的，使得至少在紧接电流中断器单元102致动之后的预定时期期间，由第一谐振电路103所生成的谐振电流从与由第二谐振电路104所生成的谐振电流相比不同的方向流到电流中断器单元102中。例如，第一谐振电路103和第二谐振电路104中的电容器108，109的相应的电容器能够被布置成使得电容器108，109的充电极性是相同的。这可促进或实现例如取决于故障电流的方向和/或幅度在第一谐振电路103和第二谐振电路104之间选择谐振电路以便实现在断路布置100的断路操作中被利用的谐振电流的所希望或所需要的极性。
在断路布置100的操作期间，在电流中断器单元102已致动或断开之后的相对短的时间，通常在大约一毫秒或几毫秒之后(例如取决于已分开电流中断器单元102的多少触点)，可闭合在第一谐振电路103和/或第二谐振电路104中的开关元件112，113。
按照图1中所描绘的实施例，断路布置100可包括电流感测单元105，其适合例如在电流中断器单元102的致动之前至少感测电流例如流到电流中断器单元102中的直流的方向。例如，电流感测单元105可适合在电流中断器单元102已被致动之前至少感测流到电流中断器单元102中的直流的方向，使得由电流感测单元105所感测的电流方向是故障电流的方向，并且不是任何所生成的谐振电流的方向。
如图1所示的断路布置100中的电流感测单元105的位置和/或布置是根据非限制示例。电流感测单元105可布置成至少感测基本上在端子115和116之间的任何点处传输线路101中的电流的方向和/或可能地幅度。例如，电流感测单元105可布置成至少感测从电流中断器单元102的线路侧的两侧或任一侧传输线路101中流到电流中断器单元102中的电流的方向和/或可能地幅度。
按照图1所描绘的实施例，断路布置100可包括控制单元106，其(如图1分别通过参考数字117，118和119示出)可耦合到电流感测单元105、耦合到第一谐振电路103以及耦合到第二谐振电路104，或特别是分别耦合到第一谐振电路103和第二谐振电路104的开关元件112，113，如图1所图示。由此，控制单元106可以能够例如通过断开和闭合开关元件112，113来操作电流感测单元105，并且激活和停用谐振电路103，104。
断路布置100的控制和/或处理单元106可包含或例如由任何适合的中央处理单元(CPU)、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等或其任何组合组成。控制单元106可以可选地能够执行存储在例如以存储器形式(图1中未示出)的计算机程序产品中的软件指令。存储器例如可以是读和写存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的任何组合。存储器可包括永久存储，其例如能够是磁存储器、光存储器、固态存储器或远程安装存储器或其任何组合。
控制单元106可分别耦合到电流感测单元105、耦合到第一谐振电路103以及耦合到第二谐振电路104，例如以便至少分别实现控制单元106和电流感测单元105之间、第一谐振电路103和第二谐振电路104之间的信号、消息、指令和/或数据的传递(图1中分别通过参考数字117，118和119所示)。
控制单元106可适合基于由电流感测单元105所感测电流方向而选择性地激活第一谐振电路103和第二谐振电路中的至少一个，使得生成至少一个谐振电流，所述谐振电流在电流中断器单元102的致动之后叠加在电流中断器单元102中所生成的任何电弧的电流，所述生成的至少一个谐振电流至少在紧接电流中断器单元102致动之后的预定时期期间具有与所感测电流方向相反的方向。
根据图1所图示的断路布置100，鉴于分别相对于电流中断器单元102的谐振电路103、104的布置以及特别是电容器108和109的布置，电容器108，109将使用相同的极性来充电。
电容器108和/或电容器109的充电可以是这样的，使得电容器108，109的充电侧电压处于或基本处于地电位，或可能处于在紧接DC线路(传输线路101)电压之下的相对小的电压间隔的电压，或处于低于地电位的电压，或在DC线路(传输线路101)电压和地电位(或更低)之间的任何电压。
为了激活第一谐振电路103和/或第二谐振电路104，电容器108和/或电容器109可分别被预充电。
断路布置100可允许极性的选择，特别是在谐振电流的第一半周期期间的注入或谐振电流的极性的选择，以及同时鉴于多个谐振电路103，104，关于谐振电路的可用性的冗余性，在故障继续存在传输线路101中的情况下，其又可促进或实现通过在已闭合电流中断器单元102之后再次操作它来相对快地中断传输线路101中的电流的能力。
现参考图2，示出根据本发明的另一个实施例的断路布置100的示意图。图2中所描绘的断路布置100与图1中所描绘的断路布置100类似。然而，与图1中所描绘的断路布置100相对比，图2中所描绘的断路布置100包含电感器120，其例如可布置在如图2所示的端子115和电流中断器单元102之间。电感器120可充当电流限制器以减少传输线路101中并且特别是在电流中断器单元102中的任何故障电流的时间导数或上升时间。
现参考图3，示出根据本发明的又一个实施例的断路布置100的示意图。图3中所描绘的断路布置100与图1和图2中所描绘的断路布置100类似。然而，与图1和图2中所描绘的断路布置100中的任一个相对比，图3中所描绘的断路布置100包含与电流中断器单元102并联耦合的非线性电阻器121，其例如可包含电涌放电器。通过在直流正流过电流中断器单元102时减少或限制电流中断器单元102上的电压，非线性电阻121可允许使用具有减少的容量的电流中断器单元102承受相对高的电压。
要理解，即使诸如图1所图示的电流感测单元105和控制单元106在图2和图3中没有明确地示出，预期图2和图3中所描绘的实施例中的任何一个可包含诸如图1所图示的电流感测单元105和/或控制单元106。包含于图2和图3所描绘的断路布置中任何一个的任何电流感测单元和/或控制单元的操作、功能和/或布置可与图1所描绘的断路布置100中的电流感测单元105和控制单元106的操作、功能和/或布置类似或相同。
现参考图4，示出根据本发明的实施例的功率系统200的示意框图。功率系统200包含根据本发明的实施例、例如上面参考图1-3中任何一个所描述的断路布置100。断路布置100适合耦合到布置成携带直流的传输线路101，以便可控地实现传输线路101中的直流的流动的不连续。图4中，示出布置成在端子115和116之间携带直流的传输线路101的一部分。要理解，传输线路101是功率系统200的部件或一部分，功率系统200例如可包含或由诸如HVDC功率传输系统或HVDC电网或DC电网的功率传输系统来组成。然而，包含于功率系统200的任何其他组件未在图4中示出。传输线路101例如可以是诸如DC电缆或OHL或DC电缆和OHL的组合的功率传输线路。
现参考图5，示出根据本发明的实施例的携带计算机程序代码的计算机可读部件301，302的示意图。计算机可读部件301，302或计算机程序代码适合在根据本发明的实施例、例如上面参考图1-3中的任何一个所描述的断路布置的控制单元中执行。
计算机可读部件301，302或计算机程序代码配置成在断路布置的控制单元中执行时，引起电流感测单元感测流到电流中断器单元中的直流的方向，引起电流中断器单元的致动以中断传输线路中的电流，并且基于所感测的电流方向，选择性地激活第一和至少第二谐振电路中的至少一个，使得生成至少一个谐振电流，所述谐振电流在电流中断器单元的致动之后叠加在电流中断器单元中所生成的任何电弧的电流，所述生成的至少一个谐振电流至少在紧接电流中断器单元的致动之后的预定时期期间具有与所感测电流方向相反的方向。
图5中所示的计算机可读部件301，302或计算机可读存储媒介包含数字通用盘(DVD)301和软盘302。虽然在图5中仅描绘两种不同类型的计算机可读部件301，302，本发明包含实施例，其采用任何其他适合类型的计算机可读部件或计算机可读数字存储媒介，比如但不限于非易失存储器、硬盘驱动器、CD、闪速存储器、磁带、USB存储器装置、Zip驱动器等。
断路布置的控制和/或处理单元可包含或例如由任何适合的CPU、微处理器、DSP、ASIC、FPGA等或其任何组合来组成。控制单元可以可选地能够执行存储在例如以存储器形式的计算机程序产品中的软件指令。存储器例如可以是RAM和ROM的任何组合。存储器可包括永久存储，其例如能够是磁存储器、光存储器、固态存储器或远程安装存储器或其任何组合。
总之，公开断路布置，其适合耦合到布置成携带直流的传输线路，以便可控地实现传输线路中的直流的流动的不连续。断路布置包括：电流中断器单元，其适合在致动时中断传输线路中的电流；以及第一谐振电路和至少第二谐振电路。第一和至少第二谐振电路的每一个适合在电流中断器单元的致动时以及在激活相应的谐振电路时生成谐振电流，所述谐振电流在电流中断器单元的致动之后叠加电流中断器单元中所生成的任何电弧的电流。至少在紧接电流中断器单元的致动之后的预定时期期间，由第一谐振电路已生成的谐振电流从不同于由第二谐振电路将生成的谐振电流的方向流到电流中断器单元中，或反之亦然。
尽管已经在所附附图和前面的描述中详细地图示和描述本发明，但这样的图示和描述要被认为是说明性的或示范的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。对于所公开的实施例的其他变化能够由本领域技术人员从对附图、公开和所附权利要求的研究在实施要求保护的发明中理解和实现。互不相同的从属权利中陈述某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何参考标记不应理解为限制范围。
Claims (7)
1.一种断路布置(100)，适合耦合到高电压直流HVDC功率传输系统的传输线路(101)，所述断路布置布置成携带直流以便可控地实现所述传输线路中的直流的流动的不连续，所述断路布置包括：
电流中断器单元(102)，适合在致动时，中断所述传输线路中的电流；以及
第一谐振电路(103)和至少第二谐振电路(104)，所述第一和所述至少第二谐振电路的每一个与所述电流中断器单元并联连接；
其中所述第一和所述至少第二谐振电路的每一个适合在所述电流中断器单元致动时以及在激活相应的谐振电路时，生成谐振电流，所述谐振电流在所述电流中断器单元的致动之后叠加所述电流中断器单元中所生成的任何电弧的电流；
其中所述第一和所述至少第二谐振电路相对于彼此以及所述电流中断器单元来布置，使得至少在紧接所述电流中断器单元的致动之后的预定时期期间，由所述第一谐振电路所生成的谐振电流从与由所述第二谐振电路所生成的谐振电流相比不同的方向流到所述电流中断器单元中，以及
其中所述第一和所述至少第二谐振电路中每一个包含至少一个电容器(108，109)、至少一个电感器(110，111)以及开关元件(112，113)，其中所述谐振电流在闭合所述开关元件时通过所述至少一个电容器的连续放电和充电来生成，
所述布置还包括：
电流感测单元(105)，适合在所述电流中断器单元的致动之前至少感测流到所述电流中断器单元中的直流的方向；
控制单元(106)，耦合到所述电流感测单元并且耦合到所述第一和所述至少第二谐振电路的每一个；
其中所述控制单元适合基于所感测的电流方向选择性地激活所述第一和所述至少第二谐振电路中的至少一个，使得生成至少一个谐振电流，所述谐振电流在所述电流中断器单元的致动之后叠加所述电流中断器单元中所生成的任何电弧的电流，所述生成的至少一个谐振电流至少在紧接所述电流中断器单元的致动之后所述预定时期期间具有与所感测电流方向相反的方向。
2.如权利要求1中所述的断路布置，其中所述预定时期是所述谐振电流的第一半循环。
3.如权利要求1所述的断路布置，其中所述第一谐振电路与所述第二谐振电路并联连接，或反之亦然。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的断路布置，其中布置所述第一和第二谐振电路中的相应的电容器，使得所述第一和第二谐振电路中的相应的电容器的充电极性是这样的，使得至少在紧接所述电流中断器单元的致动之后的所述预定时期期间，由所述第一谐振电路所生成的谐振电流从与由所述第二谐振电路所生成的谐振电流相比不同的方向流到所述电流中断器单元中。
5.如权利要求1-3中的任一项所述的断路布置，其中所述第一和第二谐振电路中的相应的电容器的充电极性是相同的。
6.一种高电压直流HVDC功率传输系统(200)，包含布置成携带直流的传输线路(101)以及如权利要求1-5中的任一项所述的断路布置(100)，所述断路布置(100)耦合到所述传输线路以便可控地实现所述传输线路中的直流的流动的不连续。
7.一种适合在高电压直流HVDC功率传输系统的断路布置(100)的控制单元(106)中执行的计算机程序产品，所述断路布置适合耦合到布置成携带直流的传输电路(101)以便可控地实现所述传输线路中的直流的流动的不连续，所述断路布置包括：电流中断器单元(102)，适合在致动时中断所述传输线路中的电流；第一谐振电路(103)和至少第二谐振电路(104)，所述第一和所述至少第二谐振电路的每一个与所述电流中断器单元并联连接并且包含至少一个电容器(108，109)、至少一个电感器(110，111)以及开关元件(112，113)；以及电流感测单元(105)，适合在所述电流中断器单元的致动之前至少感测流到所述电流中断器单元中的直流的方向，其中所述控制单元耦合到所述电流感测单元以及耦合到所述第一以及所述至少谐振电路的每一个，其中所述第一和所述至少第二谐振电路的每一个适合在所述电流中断器单元的致动时以及在激活相应的谐振电路时生成谐振电流，所述谐振电流在所述电流中断器单元的致动之后叠加所述电流中断器单元中所生成的任何电弧的电流，并且其中所述第一和所述至少第二谐振电路相对于彼此以及所述电流中断器单元来布置，使得至少在紧接所述电流中断器单元的致动之后的预定时期期间，由所述第一谐振电路所生成的谐振电流从与由所述第二谐振电路所生成的谐振电流相比不同的方向流到所述电路中断器单元中；
所述计算机程序产品包括携带计算机程序代码的计算机可读部件(301，302)，所述计算机程序代码配置成在所述断路布置的所述控制单元中执行时：
引起所述电流感测单元感测流到所述电流中断器单元中的直流的方向；
引起所述电流中断器单元的致动以中断所述传输线路中的电流；
基于所感测的电流方向，选择性地激活所述第一和所述至少第二谐振电路中的至少一个，使得生成至少一个谐振电流，所述谐振电流在所述电流中断器单元的致动之后叠加在所述电流中断器单元中所生成的任何电弧的电流，所述生成的至少一个谐振电流至少在紧接所述电流中断器单元的致动之后的所述预定时期期间具有与所感测的电流方向相反的方向，
其中所述谐振电流在闭合所述开关元件时通过所述至少一个电容器的连续放电和充电来生成。
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