CN108352703B - Dc开关场以及操作该dc开关场的方法 - Google Patents

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Abstract

DC开关场(1)包括形成网格的至少两条母线(2，3)以及两条或更多条DC线(5‑8)，其中每条DC线(5‑8)经由中间断路器连接至或可连接至该至少两条母线(2，3)，其中该至少两条母线(2，3)经由中间主断路器(4)互连或彼此可连接，并且其中该两条或更多条DC线中的每一条(5‑8)经由中间快速隔离器连接至或可连接至该至少两条母线(2，3)中的每一条。开关场被配置为操作以使得一旦识别待从网格断开的DC线，就操作该DC线的快速隔离器中的一个以将该DC线从两条母线中的第一条断开，并且操作其余DC线的隔离器以将其余DC线从两条母线中的第二条断开，此后，操作主断路器以使两条母线彼此断开。主断路器，优选地以及快速隔离器，还配置有单向断路能力。

Description

DC开关场以及操作该DC开关场的方法
本发明涉及一种DC开关场，其包括形成一网格的至少两条母线以及两条以上DC线，其中每条DC线经由中间断路器连接至或可连接至所述至少两条母线。本发明还涉及一种操作该DC开关场的方法。所述DC开关场可以是高压、中压或低压。
WO2013/068046公开了一种高压开关场，其用于互连直流配电网络或网格的至少三个部分，其中开关场包括至少一个主断路器以及至少四个转换开关，其被配置为使得DC电网的至少三个部分中的任意一个彼此断开。该公开版本所提出的电路的目的在于减少开关场中的主断路器的数目，以便通过配置单个主断路器来实现可观的成本优势，该单个主断路器可用于使各自部分中的每一个与该网络的其余部分连接及断开。
US2005/0213288教导了一种高压户外变电站，其具有两条户外母线以及若干开关托架，其可以通过提供开关托架中的开关设备模块的封装气体绝缘配置而连接至母线。
US2013/0050888公开了一种高压DC开关场，其包括至少一条母线、经由DC断路器连接至该至少一条母线的至少两条DC线，该DC断路器包括与整流部件反并联连接的至少一个关断型半导体器件的一部分。该至少一条DC线经由单向DC断路器连接至所述至少一条母线，即，DC断路器可以仅阻断流经一个方向的电流。
WO2012/136241教导了用于高压直流双断路器母线单元的故障保护装置。母线单元包括第一母线、第二母线以及至少三个开关设备托架，其中每个开关设备托架包括一对直流断路器，其被配置为将DC电路连接至母线。
本发明的目的在于改善已知的DC开关场并且为进一步节约成本开辟道路。
本发明的所述DC开关场设置有所附权利要求中的一个或多个的特征。
在本发明的第一方面中，所述DC开关场具有至少两条母线，所述至少两条母线经由中间主断路器互连或可彼此连接，其中两条或更多条DC线中的每一条经由中间快速隔离器连接至或可连接至至少两条母线中的每一条，并且其中主断路器配置有单向断路能力，导致可观的成本节约。
配置以使得主断路器装备有单向断路能力是可能的，具体通过如下方式实现：操作本发明的所述DC开关场，使得一旦识别待从网格断开的DC线，就操作该DC线的一个快速隔离器以将该DC线从两条母线中的第一条(其可标记为健康母线)断开并且操作其余DC线的隔离器以将其余DC线从两条母线中的第二条(其可标记为故障母线)断开，此后可以操作主断路器以使两条母线彼此断开。该顺序，即，先从健康母线断开待断开的DC线，再从故障母线断开其余DC线，确保了电流始终在相同方向上流动，即，经由连接两条母线的主断路器从健康母线流至故障母线。接下来，主断路器仅需要使其能够以单向断路能力操作的元件。因此，与现有技术相比，提供根据本发明所采用的主断路器可以仅需约一半的成本。
通过进一步配置快速隔离器使其以单向断路能力操作，可以进一步节约成本。
理想地，继续操作开关场，使得在两条母线彼此断开之后，操作连接将待从网格断开的DC线且仍连接至两条母线中的第二条(即，故障母线)的快速隔离器，以将所述DC线进一步从该两条母线中的第二条断开。然后，DC线被完全隔离并且可以接受维护、检查或其他操作。
然后，优选地，在待从网格断开的DC线从两条母线断开之后，操作主断路器以恢复两条母线之间的连接。并且，其余DC线的快速隔离器再次闭合，以将所述其余DC线重新连接至两条母线中的第二条。然后，开关场准备好再次进行进一步操作以将其他DC线连接到网格或从网格断开。
下文中，将参照根据本发明的DC开关场的示例性实施例的附图进一步阐述本发明，所述实施例对于所附权利要求是非限定性的。
图中:
-图1示出了一种根据本发明的DC开关场；
-图2、3以及4示出了可能的主断路器的示例；以及
-图5、6、7示出了可能的快速隔离器的示例。
每当图中应用相同参考标号时，这些标号指的是相同的部分。
首先参考图1，示出了本发明的所述DC开关场1，其包括至少两条母线2，3。至少两条母线2，3经由中间主断路4互连或可彼此连接。一条或多条DC线5-8连接或可连接至母线2，3中的每一条，虽然一条或多条DC线5-8形成网格。每条DC线5-8经由中间快速隔离器9，9’；10，10’；11，11’；12，12’连接至或可连接至至少两条母线2，3中的每一条。优选地，操作本发明的开关场1以便，例如，当DC线6待从网格断开时，操作DC线6的快速隔离器10，10’中的一个隔离器10以将DC线6从两条母线2，3中的第一母线2断开，第一母线2可标记为健康母线。此后，操作其余DC线5，7，8的隔离器9’，11’，12’以将其余DC线5，7，8从两条母线2，3中的第二母线3断开，第二母线3可标记为故障母线。此后，可以操作主断路器4以使两条母线2，3彼此电断开，从而中断两条母线之间的电流。很显然，健康母线2以及故障母线3的功能可以基于DC线的极性互换。因此，主要权利要求并未区分至少两条母线2，3。
在两条母线2，3因而彼此断开之后，操作快速隔离器10’(其仍将待从网格断开的DC线6连接至两条母线2，3中的第二、故障母线3)以将DC线6从两条母线2，3中的该第二、故障母线3进一步断开。在待从网格断开的DC线6因而从两条母线2，3断开之后，可以操作主断路器4以恢复两条母线2，3之间的连接。并且，操作其余DC线的隔离器9’，11’以及12’以将其余DC线重新连接至两条母线2，3中的第二条。然后，本发明的DC开关场1准备好从网格进一步断开DC线。
本发明的DC开关场1所采用的主断路器4和/或其中所采用的快速隔离器9，9’；10，10’；11，11’；12，12’可以配置为用于断开单向电流。本发明可采用的主断路器以及快速隔离器的示例分别在所附图2-4(主断路器)以及图5-7(快速隔离器)中给出。
需要指出的是，图1中示出的电感器18可以是限制流经DC线的电流的变化率所需。如果主断路器4能够断开非常高的电流或者如果电流并未急剧变化，电感器可能就没什么用处。
图2示出了具有各自的反并联二极管14以及共用的压敏电阻15的串联绝缘栅双极型晶体管13。
图3示出了具有各自的反并联二极管14以及各自的压敏电阻15的串联绝缘栅双极型晶体管13。
图4示出了具有开关16、LC电路17以及压敏电阻15的有源谐振断路器的电路。
应该理解的是，图2-4是非限定性的，并且其他类型的主断路器可应用于本发明的范围内。同样道理对图5-7的非限定性示例也是成立的，其中图5-7示出了本发明的范围内可以采用的快速隔离器的示例。
图5示出了具有双向开关能力的快速隔离器以及具有各自的反并联二极管14的两个绝缘栅双极型晶体管13，其中两个绝缘栅双极型晶体管13与快速机械开关16串联设置。
图6示出了具有单个绝缘栅双极型晶体管13单向快速隔离器，其中绝缘栅双极型晶体管13设置有反并联二极管14并且与快速机械开关16串联设置。
最后，图7示出了串联的二极管14与快速机械开关16。
虽然已经参照前述本发明的所述DC开关场的示例性实施例讨论了本发明，但是本发明不限于该特定实施例，而是可以在不背离本发明的情况下变化为多种形式。因此，不应当严格按照所讨论的示例性实施例理解所附权利要求。相反，实施例只是意在解释所附权利要求的语意，而不是意在将权利要求限制为该示例性实施例。因此，本发明的保护范围应当仅根据所附权利要求来理解。其中权利要求可能的语意不清应该使用该示例性实施例来解决。

Claims (6)

1.一种DC开关场(1)，包括：至少两条母线(2，3)以及两条或更多条DC线(5-8)，所述两条或更多条DC线(5-8)形成网格，其中所述至少两条母线(2，3)经由中间主断路器(4)互连或彼此可连接，并且其中所述两条或更多条DC线中的每一条(5-8)经由中间快速隔离器(9，9’；10，10’；11，11’；12，12’)连接至或可连接至所述至少两条母线(2，3)中的每一条，其特征在于，所述主断路器(4)配置有单向断路能力。
2.根据权利要求1所述的DC开关场，其特征在于，所述快速隔离器(9，9’；10，10’；11，11’；12，12’)配置有单向断路能力。
3.一种操作根据权利要求1或2所述的DC开关场(1)的方法，其特征在于，一旦识别待从所述网格断开的DC线，操作与所述待从所述网格断开的DC线连接的所述快速隔离器中的一个以将所述待从所述网格断开的DC线从所述至少两条母线(2，3)中的第一条断开，并且操作其余DC线的隔离器以将所述其余DC线从所述至少两条母线(2，3)中的第二条断开，此后操作所述主断路器(4)以使所述两条母线(2，3)彼此断开。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述至少两条母线(2，3)彼此断开之后，操作将所述待从所述网格断开的DC线连接至所述至少两条母线中的所述第二条的所述快速隔离器以将所述待从所述网格断开的DC线同样从所述两条母线(2，3)中的所述第二条断开。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在待从所述网格断开的所述待从所述网格断开的DC线从所述至少两条母线(2，3)断开之后，操作所述主断路器(4)以恢复所述至少两条母线(2，3)之间的连接。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述待从所述网格断开的DC线从所述至少两条母线(2，3)断开之后，操作与所述其余DC线的所述隔离器以将所述其余DC线重新连接至所述至少两条母线(2，3)中的所述第二条。
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