CN109038329B - 一种三端口直流开断设备的隔离检修方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用三端口直流开断设备电路的隔离检修方法及装置，所述三端口直流开断设备包括三个端口，用于分别接入输配电三条线路，三个端口相连构成的三角环形闭合电路网；三角形电路网的每一条边上都设置有隔离开关；三角形电路网的两条边上设置有两端口断路器，另一边设置有快速机械开关；所述三角形电路网上还包括两条隔离支路。所述隔离检修方法包括：通过控制隔离开关和投切开关的开合，实现隔离断开待检修的输配电线路；同时，其他输配电线路仍然正常运行。本发明的方法及装置可以方便安全地断开待检修支路，缩小了检修对输配电的影响范围。

Description

一种三端口直流开断设备的隔离检修方法及装置

技术领域

本发明属于直流配电技术领域，特别涉及一种三端口直流开断设备的隔离检修方法及装置。

背景技术

近年来，随着高压直流输电技术的发展，多端直流输电技术的研究与应用越来越广泛。直流故障隔离技术是多端柔性直流输、配电系统发展的关键技术。直流断路器的主要分为机械式直流断路器、固态式断路器和混合式直流断路器三种。其中，混合式直流断路器基于电流转移的原理，将故障电流从通态损耗较低的主支路转移至具有切断故障电流能力的转移支路后再进行切断，结合了机械式与固态式直流断路器的优点，具备无电流分断死区、可控性强、可快速重合闸等优势，可满足柔性直流电网对断路器提出的所有要求，是目前国际上的主流技术路线。

在直流输配电系统中，混合式直流断路器的转移支路需要断开幅值极高的短路故障电流；且在断开故障电流后，直流断路器两端将承受较大的母线电压，因而转移支路须采用大量子模块，这使得混合式直流断路器的制造成本高昂。并且，在多端柔性直流系统当中，通常会存在多条直流线路的交汇点。为确保清除任一条直流线路上的短路故障，需在每条直流线路两侧都安装混合式直流断路器，三条直流线路交汇点处也需安装断路器。如果这些断路器均采用混合式直流断路器，则整个系统的成本将十分昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种三端口直流开断设备的隔离检修方法及装置。

本发明一方面公开了一种三端口直流开断设备，其中：

所述装置包括三个端口，分别用于接入三条输配电线路S1、S2、S3；三个端口相连构成的三角环形闭合电路网；

三角形电路网的第一边由第一隔离开关DS1，第一两端口断路器，第二隔离开关DS2串联；所述两端口断路器为混合断路器，由快速机械开关DCCB1、固态开关支路、保护电阻R1并联构成；所述固态开关支路由固态开关U1和一个耦合负压电路串联构成；

三角形电路网的第二边由第五隔离开关DS5，第二两端口断路器，第六隔离开关DS6串联；所述两端口断路器为混合断路器，由快速机械开关DCCB3、固态开关支路、保护电阻R2并联构成；所述固态开关支路由固态开关U2和一个耦合负压电路串联构成；

三角形电路网的第三边由第三隔离开关DS3，快速机械开关DCCB2，第四隔离开关DS4串联；

所述三角形电路网上还包括两条隔离支路：

其中第一隔离支路的一端连接在所述第一边的第一断路器与第一隔离开关DS1之间，另一端连接在所述第三边的快速机械开关和第四隔离开关DS4之间；该隔离支路上装有第二投切开关DS8；

第二隔离支路的一端连接在所述第二边的第二断路器与第六隔离开关DS6之间，另一端连接在所述第三边的快速机械开关和第三隔离开关DS3之间；该隔离支路上装有第一投切开关DS7；

三端口直流开断设备电路正常工作状态下，所述隔离开关全部闭合，所述投切开关全部断开。

本发明的另一方面，提供了一种三端口直流开断设备的隔离检修方法：

所述隔离检修方法是通过控制开关DS1-DS8的开断，实现隔离断开待检修的支路S1、S2或S3，以便检修，其他支路仍然正常运行。

进一步地，所述隔离检修方法包括，对线路S1进行检修：

断开隔离开关DS2、DS3；三端口断路器变为由DCCB3和U2组成的两端口断路器；线路S1从三端口网络中隔离断开，以便检修，线路S2和S3正常工作并仍然受到断路器的保护。

进一步地，所述隔离检修方法包括，对线路S3进行检修：

断开隔离开关DS4、DS5；三端口断路器变为由DCCB1和U1组成的两端口断路器；线路S3从三端口网络中隔离断开，以便检修，线路S2和S1正常工作并仍然受到断路器的保护。

进一步地，所述隔离检修方法包括，对线路S2进行检修：

断开隔离开关DS1、DS6、DS3；闭合投切开关DS8；三端口断路器变为由DCCB3、U2和DS7组成的两端口断路器；线路S2从三端口网络中隔离断开，以便检修，线路S1和S3正常工作并仍然受到断路器的保护；由于装置具有对称性，此步骤中，断开隔离开关DS3的操作替换为断开隔离开关DS4,闭合投切开关DS8的操作替换为闭合投切开关DS7，具有同等效果。

进一步地，所述隔离检修方法包括，对DCCB1和U1所在的电力电子支路进行检修：

断开隔离开关DS1、DS2；断开DCCB2；三端口断路器变为DCCB3和U2组成的两端口断路器；线路S2和S3正常工作；DCCB1和U1组成的两端口断路器支路被隔离断开，以便检修。

进一步地，所述隔离检修方法包括，对DCCB3和U2组成的电力电子支路进行检修：

断开隔离开关DS5、DS6；断开DCCB2；三端口断路器变为DCCB1和U1组成的两端口断路器；线路S1和S2正常工作；DCCB3和U2组成的两端口断路器支路被隔离断开，以便检修。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。除非明确指出，否则附图不应视为按比例绘制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同组件或步骤。在附图中：

图1示出了本发明一种三端口直流开断设备电路图。

图2示出了本发明中对于一种三端口直流开断设备电路中第一线路进行检修时的电路图，加粗线路是有电路流过得线路。

图3示出了本发明中对于一种三端口直流开断设备电路中第三线路进行检修时的电路图，加粗线路是有电流流过得线路。

图4示出了本发明中对于一种三端口直流开断设备电路中第二线路进行检修时的电路图，加粗线路是有电流流过得线路。

图5示出了本发明中对于一种三端口直流开断设备电路中第一断路器进行检修时的电路图，加粗线路是有电流流过得线路。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本文所描述的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

如图1是本发明一种三端口直流开断设备电路图。如图所示，所述装置包括三个端口，分别接入三条线路S1、S2、S3；三个端口相连构成的三角环形闭合电路网；

三角形电路网的第一边支路由隔离开关DS2、一种混合断路器、隔离开关DS1串联；所述混合断路器由快速机械开关DCCB1、固态开关支路、保护电阻R1并联形成；所述固态开关由固态开关U1和一个耦合负压电路串联形成；

三角形电路网的第二边支路由隔离开关DS6、一种混合断路器、隔离开关DS5串联；所述混合断路器由快速机械开关DCCB3、固态开关支路、保护电阻R2并联形成；所述固态开关由固态开关U2和一个耦合负压电路串联形成；

三角形电路网的第三边支路由隔离开关DS3、快速机械开关DCCB2、隔离开关DS4串联；

所述三角形电路网上还包括两条隔离支路：

其中一条隔离支路的一端连接在三角形网络第一边的混合断路器与隔离开关DS1之间，另一端连接在三角形网络第三边的快速机械开关DCCB2和隔离开关DS4之间；该隔离支路上装有一个投切开关DS8；

另一条隔离支路的一端连接在三角形网络第二边的混合断路器与隔离开关DS6之间，另一端连接在三角形网络第三边的快速机械开关DCCB2和隔离开关DS3之间；该隔离支路上装有一个投切开关DS7。

所述三端口直流配电装置正常工作状态下，隔离开关DS1-DS6闭合，投切开关DS7、DS8断开，快速机械开关DCCB1-DCCB3闭合，固态开关U1-U2断开。

上述装置采用优化的拓扑将多个快速机械开关和固态开关整合为一个三端口混合断路器，减少电力电子串联开关的数量。将此装置设置在多点交汇的电网结点，使系统成本将显著下降。并可实现多路协调关断。

下面详细介绍具备可维修功能三端口直流断路器的协调关断工作原理：

所述三端口柔性直流配电装置正常工作状态下，隔离开关DS1-DS6闭合，投切开关DS7、DS8断开，快速机械开关DCCB1-DCCB3闭合，固态开关U1-U2断开。

当线路S1发生故障后：

控制断开DCCB1和DCCB2，同时令U1导通，则DCCB1和DCCB2中的故障电流会转移至U1上，进而DCCB1和DCCB2上的电流降为零，机械开关无弧关断。

当机械开关的触头开距达到有效绝缘距离之后，控制U1关断，切断故障电流。

U1关断瞬间，故障线路中储存的能量将被能量吸收支路R1所吸收，从而将U1两端的过电压限制在安全范围以内。

S1和S3之间不受故障影响，在DCCB3和U2组成的两端口断路器保护下正常运行。

如果需要快速重合闸，则重新导通U1，随后DCCB1和DCCB2重新合闸，断路器回归初始状态。

当线路S2发生故障后：

控制断开DCCB1和DCCB3，同时令U1和U2导通，则DCCB1和DCCB3中的故障电流会转移至U1、U2上。

当DCCB1和DCCB2上的电流降为零，无弧关断。

当械开关的触头开距达到有效绝缘距离之后，控制U1和U2关断，切断故障电流。

U1和U2关断瞬间，故障线路中储存的能量将被能量吸收支路R1和R2所吸收，从而将U1和U2两端的过电压限制在安全范围以内。

此时，为了保证S1和S3之间能够实现正常故障隔离，需要闭合投切开关DS7并断开隔离开关DS4，或闭合投切开关DS8并断开隔离开关DS3。

本实施例中，采用了本发明公开的三端口开断设备，具有能够监控各端口线路故障、有效切断故障线路，同时不影响其他端口线路的正常运行。故障解除后，提供了重新合闸的有效操作方式。

另一方面，本发明公开了使用三端口断路器的配电装置的隔离检修方法。当需要对某一端口的线路或者三端口断路器电力电子器件进行检修时，可以控制主动断开待检修的支路进行检修。下面对隔离检修操作给出详细描述：

三端口直流开断设备电路正常工作状态下，所述隔离开关DS1-DS6全部闭合，所述投切开关DS7、DS8全部断开。

1.如图2所示，对线路S1进行检修：

断开隔离开关DS2、DS3；三端口断路器变为由DCCB3和U2组成的两端口断路器；线路S1从三端口网络中隔离断开，以便检修，线路S2和S3正常工作并仍然受到断路器的保护。

2.如图3所示，对线路S3进行检修：

断开隔离开关DS4、DS5；三端口断路器变为由DCCB1和U1组成的两端口断路器；线路S3从三端口网络中隔离断开，以便检修，线路S2和S1正常工作并仍然受到断路器的保护。

3.如图4所示，对线路S2进行检修：

断开隔离开关DS1、DS6、DS3；闭合投切开关DS8；三端口断路器变为由DCCB3、U2和DS7组成的两端口断路器；线路S2从三端口网络中隔离断开，以便检修，线路S1和S3正常工作并仍然受到断路器的保护；由于装置具有对称性，此步骤中闭合投切开关DS8的操作替换为闭合投切开关DS7，具有同等效果。

4.如图5所示，对DCCB1和U1组成的电力电子支路进行检修：

断开隔离开关DS1、DS2；断开DCCB2；三端口断路器变为DCCB3和U2组成的两端口断路器；线路S2和S3正常工作；DCCB1和U1组成的两端口断路器支路被隔离断开，以便检修。

5.对DCCB3和U2组成的电力电子支路进行检修和上述对DCCB1和U1组成的电力电子支路进行检修相似，结构上具有对称性：

断开隔离开关DS5、DS6；断开DCCB2；三端口断路器变为DCCB1和U1组成的两端口断路器；线路S1和S2正常工作；DCCB3和U2组成的两端口断路器支路被隔离断开，以便检修。

本实施例中，对采用了三端口直流开断设备，在线路发生故障或者需要对线路、器件进行安全检修时，可以方便安全地断开待检修支路，而不需要停运整个电路，缩小了检修对输配电的影响。

Claims (7)

1.一种三端口直流开断设备的隔离检修方法：

所述三端口直流开断设备包括三个端口，分别接入输配电三条线路，且三个端口相连构成的三角形电路网；其中，

三角形电路网的第一边由第一隔离开关，第一断路器，第二隔离开关串联；

三角形电路网的第二边由第五隔离开关，第二断路器，第六隔离开关串联；

三角形电路网的第三边由第三隔离开关，快速机械开关，第四隔离开关串联；

所述三角形电路网上还包括两条隔离支路，第一隔离支路连接于所述第二边和第三边之间，第一隔离支路上装有第一投切开关；第二隔离支路连接于所述第一边与第三边之间，第二隔离支路上装有第二投切开关；

三端口直流开断设备电路正常工作状态下，所述隔离开关全部闭合，

所述投切开关全部断开；

所述隔离检修方法包括：

通过控制隔离开关和投切开关的开合，实现隔离断开待检修的输配电线路；同时，其他输配电线路仍然正常运行。

2.根据权利要求1所述的隔离检修方法，包括对连接于所述第一边和第三边连接点的第一线路进行检修：

断开第二隔离开关、第三隔离开关；第一线路从三端口网络中隔离断开，以便检修，其他两线路正常工作并仍然受到断路器的保护。

3.根据权利要求1所述的隔离检修方法，包括对连接于所述第二边和第三边连接点的第三线路进行检修：

断开第四隔离开关、第五隔离开关；第三线路从三端口网络中隔离断开，以便检修，其他两线路正常工作并仍然受到断路器的保护。

4.根据权利要求1所述的隔离检修方法，包括对连接于所述第一边和第二边连接点的第二线路进行检修：

断开第一隔离开关、第六隔离开关、第三隔离开关；闭合第二投切开关；第二线路从三端口网络中隔离断开，以便检修，其他两线路正常工作并仍然受到断路器的保护；由于装置具有对称性，此步骤中将断开第三隔离开关替换为断开第四隔离开关，闭合第二投切开关替换为闭合第一投切开关，具有同等效果。

5.根据权利要求1所述的隔离检修方法，还包括对所述第一边的电力电子支路进行检修：

断开第一、第二隔离开关；断开所述第三边上的快速机械开关；所述第一断路器被隔离断开，以便检修。

6.根据权利要求1所述的隔离检修方法，还包括对所述第二边的电力电子支路进行检修：

断开第五、第六隔离开关；断开所述第三边上的快速机械开关；所述第二断路器被隔离断开，以便检修。

7.一种三端口直流开断设备，其中：

包括三个端口，分别用于接入三条输配电线路；三个端口相连构成的三角形电路网；

三角形电路网的第一边由第一隔离开关，第一断路器，第二隔离开关串联；

三角形电路网的第二边由第五隔离开关，第二断路器，第六隔离开关串联；

三角形电路网的第三边由第三隔离开关，快速机械开关，第四隔离开关串联；

所述三角形电路网上还包括两条隔离支路：

其中第一隔离支路的一端连接在所述第一边的第一断路器与第一隔离开关之间，另一端连接在所述第三边的快速机械开关和第四隔离开关之间；该隔离支路上装有第二投切开关；

第二隔离支路的一端连接在所述第二边的第二断路器与第六隔离开关之间，另一端连接在所述第三边的快速机械开关和第三隔离开关之间；该隔离支路上装有第一投切开关；

三端口直流开断设备电路正常工作状态下，所述隔离开关全部闭合，所述投切开关全部断开。