CN111308300B - 一种直流断路器半导体器件在线监测装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流断路器半导体器件的在线监测装置，包括电源模块、第二辅助开关和第三辅助开关。电源模块由供能模块、电源变换模块两个模块并联组成。电源模块与第三辅助开关串联后再与第二辅助开关并联。同时，在线监测装置串联连接于与直流断路器转移支路的开断模块中。本发明还涉及基于该在线监测装置的控制方法，通过闭合第三辅助开关，并打开第二辅助开关，将电源模块投入到转移支路的回路中，通过检测开断模块中功率半导体器件的电压或者电流，实现对器件状态有效监测。本发明的直流断路器半导体器件在线监测装置和控制方法，可以解决直流断路器长期合位运行时半导体器件无法监测的难题。

Description

一种直流断路器半导体器件在线监测装置及其控制方法

技术领域

本发明属于高压电力电子领域，具体涉及一种直流断路器半导体器件在线监测装置及控制方法。

背景技术

在多端高压直流输电系统中，直流断路器是至关重要的设备之一。多端高压直流输电系统由于电压等级高、线路阻抗小，一旦发生线路短路故障，将很快影响到直流输电网络和交流网络，必须迅速切除故障。因此，直流分断器需要动作速度快，能够最大限度地减小故障持续时间或抑制故障电流，减小故障对交/直流输电网络的冲击。

直流断路器从拓扑上包括主支路、转移支路和耗能支路，三个支路相互并联。其中主支路长期承受系统额定电流，回路阻抗小。转移支路用于开断系统故障电流，需要承受开断产生的过电压，其阻抗远远大于主支路。耗能支路用于限制转移支路开断模块关断后产生的过电压和耗散直流系统中储存的能量。

由于主支路的阻抗远小于转移支路阻抗，系统电流仅流过主支路回路。当系统发生直流故障时，主支路开关模块闭锁，电流转移到转移支路，当主支路的开关模块达到足够的绝缘耐压时，闭锁转移支路的开断模块，开断模块两端电压迅速上升，当电压到达耗能支路的耗能模块的动作门槛电压时，电流会转移到耗能支路中，实现能量的耗散，从而实现单次故障的开断。

可以看出，当直流断路器在处于合位时，转移支路内部不流过电流，两端电压也比较低。因此转移支路内部的大功率半导体器件长期处于不通流和不承压的状态，因此称之为睡眠器件。

处在睡眠器件的功率半导体器件，由于不能正常的开通和关断，无法正常反馈其器件的状态，特别是无法反馈功率半导体器件的短路故障，给直流断路器的安全运行带来隐患。

在现有技术的一些方案中，都是采用基于功率半导体器件驱动板对功率半导体器件进行状态监测，但是由于器件不能正常的开通和关断，部分状态反馈不够及时甚至不能完全反馈功率半导体的状态，可靠性不高。

现有技术的另一些方案中，通过闭锁主支路，将电流转移到转移支路的开断模块，利用功率半导体器件通流的特性进行在线监测。此种方案需要改变直流断路器的运行状态，同时功率半导体器件仅能实现通流，也无法实现正常的关断，因此监测的可靠性大大降低。

因此，需要提出一种针对直流断路器半导体器件在线监测装置及其控制方法，能够实现在直流断路器合位运行时，在转移支路的开断模块两端产生一定的电压，能够支持对半导体器件进行开通和关断，正确监测功率半导体器件的状态，同时还能兼顾对直流断路器的运行不构成影响。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明拟提出一种直流断路器半导体器件在线监测装置及其控制方法，旨在解决直流断路器内部半导体器件的在线状态监测问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种直流断路器半导体器件的在线监测装置，包括电源模块、第二辅助开关和第三辅助开关；所述第二辅助开关与直流断路器转移支路的开断模块串联；所述电源模块与第三辅助开关串联后再与第二辅助开关并联。

进一步地，所述第二辅助开关、第三辅助开关用于控制在线监测装置电源模块的投退；当第二辅助开关闭合，第三辅助开关打开，在线监测装置的电源模块处于隔离模式；第二辅助开关打开，第三辅助开关闭合，在线监测装置的电源模块处于投入模式，电源模块输出电压施加在开断模块的功率半导体器件两端，控制开断模块中功率半导体器件导通或者关断，对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测。

进一步地，所述电源模块包括供能模块和电源变换模块，所述供能模块与电源变换模块并联连接。

进一步地，所述的供能模块的实现方式包括：电磁耦合、激光供电、电池供电中的一种或者多种组合。

进一步地，所述的供能模块包括至少一个隔离变压器，所述隔离变压器之间串联连接，其中隔离变压器原副边线圈之间具备绝缘隔离能力。

进一步地，所述的供能模块包括：激光发生、传输以及接收设备。

进一步地，所述的供能模块包括至少一个电池模块，所述电池模块之间串并联连接。

进一步地，所述的电源变换模块包括电压输出或者电流输出功能。

进一步地，所述的第二或者第三辅助开关为功率半导体器件、快速机械开关中的一个或者多个串并联构成。

进一步地，所述的开断模块包括状态检测模块和控制保护装置，所述状态检测模块对半导体器件电流或者电压进行检测，并将检测结果上报给控制保护装置。

本发明还相应提出了直流断路器半导体器件在线监测装置的控制方法，包括：

控制第二辅助开关闭合，第三辅助开关打开，在线监测装置的电源模块处于隔离模式；

控制第二辅助开关打开，第三辅助开关闭合，在线监测装置的电源模块处于投入模式；

直流断路器主支路的开关模块处于导通状态，在线监测装置的电源模块处于投入模式时，电源模块输出电压施加在开断模块的功率半导体器件两端，控制开断模块中功率半导体器件导通或者关断，对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测。

进一步地，上述方法中，所述对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测具体包括：对功率半导体器的电压或者电流进行检测；当开断模块中功率半导体器件处于关断状态时，功率半导体器件两端电压小于第一电压门槛值时或者电流大于第一电流门槛，判定功率半导体器件处于关断异常状态；当功率半导体器件两端电压大于第一电压门槛值时或者电流小于第一电流门槛，功率半导体器件处于关断正常状态。

进一步地，上述方法中，所述对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测具体包括：对功率半导体器的电压或者电流进行检测；当开断模块中半导体器件处于开通状态时，功率半导体器件两端电压大于第二电压门槛值或者电流小于第二电流门槛时，功率半导体器件处于开通异常状态；当功率半导体器件两端电压小于第二电压门槛值或者电流大于第二电流门槛时，功率半导体器件处于开通正常状态。

本发明所述出一种直流断路器半导体器件在线监测装置及其控制方法与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)本发明设计的将直流断路器半导体器件在线监测装置的串联在转移支路中，通过供能模块提供能量，不依赖直流断路器或者直流系统的能量，不会改变直流断路器运行状态，真正实现在线状态监测。

(2)本发明设计的将直流断路器半导体器件在线监测装置，可以实现将在转移支路内部的开断模块两端施加一定的电压，开断模块的功率半导体器件可以实现开通和关断，功率半导体器件的状态监测更加全面，可靠性高。

附图说明

图1是本发明实施例中一种在线监测装置的结构示意图。

图2是本发明实施例中在线监测装置的一种具体结构示意图。

图3是本发明实施例中供能模块的一种结构示意图。

图4是本发明实施例中供能模块的另一种结构示意图。

图5是本发明实施例中第二辅助开关和第三辅助开关的一种结构示意图。

图6是本发明实施例中开断模块的另一种结构示意图。

图7是本发明实施例中开断模块的另一种结构示意图。

图8是本发明实施例中在线监测装置的另一种具体结构示意图。

图9是本发明实施例中直流断路器处于合位运行时电流流过主支路的示意图；

图10是本发明实施例中在线监测装置投入监测模式下的一种电气原理图；

图11是本发明实施例中在线监测装置投入监测模式下的另一种电气原理图；

图12是本发明实施例中在线监测装置的控制方法示意图。

附图标记说明：

1-开关模块

2-开断模块

3A、3B-第二辅助开关

4A、4B-第三辅助开关

5A：电压互感器

L0-电压互感器的原边

L1-电压互感器的副边

5B:激光接收装置

5C:激光供能光纤

5D:激光发生装置

5F:电池组件

6:电源变换模块

7:状态检测模块

8:控制装置

9:耗能装置

A1：低电位交流系统

Qn-IGBT半导体器件(n＝1,2,…)

D1,D2,D3,d4-二极管

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的一种直流断路器半导体器件在线监测装置及其控制方法的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例中一种在线监测装置的结构示意图。如图1所示，该直流断路器半导体器件在线监测装置，所述装置包括电源模块、第二辅助开关和第三辅助开关。第二辅助开关与直流断路器转移支路的开断模块串联；所述电源模块与第三辅助开关串联后再与第二辅助开关并联。其中，电源模块包括供能模块和电源变换模块，所述供能模块与电源变换模块并联连接。其中，供能模块的实现方式包括：电磁耦合、激光供电、电池供电中的一种或者多种组合。其中，第二辅助开关、第三辅助开关用于控制在线监测装置电源模块的投退；当第二辅助开关闭合，第三辅助开关打开，在线监测装置的电源模块处于隔离模式；第二辅助开关打开，第三辅助开关闭合，在线监测装置的电源模块处于投入模式，电源模块输出电压施加在开断模块的功率半导体器件两端，控制开断模块中功率半导体器件导通或者关断，对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测。

在线监测装置的供能模块能够从非直流断路器或者直流系统中获取能量，并通过电源变换模块进行电压变换和输出。当在线监测装置的第三辅助开关闭合，第二辅助开关打开时，利用主支路导通的条件，实现在线监测装置的电源模块、转移支路开断模块和主支路开关模块行程闭环串联系统。当转移支路的开断模块处于关断状态，在线监测装置的电源模块的输出电压施加在开断模块两端。可以实现转移支路开断模块在直流断路器在合位运行状态下两端施压的效果。当转移支路的开断模块处于导通状态，在线监测装置的电源模块的输出电流施加在开断模块两端。可以实现转移支路开断模块在直流断路器在合位运行状态下内部通流的效果。

根据开断模块内部功率半导体器件的开断和关断，并结合状态检测模块，就可以实现对直流断路器转移直流开断模块内部的功率半导体器件的状态进行在线监测。能够显著提高在线监测的可靠性。

电源模块、第二辅助开关和第三辅助开关以及与开断模块的连接关系将在下文中进行详细描述。

图2是根据本发明实施例的直流断路器半导体器件在线监测装置的一种具体结构示意图。如图2所示，主支路开关模块1，图2的耗能支路的耗能模块包括第一非线性电阻9，图2的供能模块包括电压传感器5A和低电压交流系统A1，电压传感器5A由原边L0和副边L1组成，原边L0与低电压交流系统A1串联。电压传感器5A的原边L0和副边L1线圈之间具备绝缘隔离能力。图2中的6为电源变换模块。图2中第二和第三辅助开关分别为一种快速机械开关装置3A和 4A。快速机械装置3串联在转移支路回路中。快速机械开关4A与图2中电源模块整体串联后再与快速机械装置3A串联。图1中开断模块为包括一个带有反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT) 半导体器件或者两个以上串联的带有反并联二极管的IGBT半导体器件Q1、 Q2...Qn。

接下来，对于图1中供能模块分别介绍另外两种实现方式。分别如图3和图4所示。

图3是本发明在线监测装置的供能模块的另一种拓扑形式。图3中供能模块采用激光供能方式，包括激光供能接收装置5B，激光传输光纤5C以及激光发生装置5D。其中激光供能接收装置5B处于在直流断路器的电位。供能模块整体的对地绝缘隔离通过激光传输光纤5C实现。

图4是本发明本发明在线监测装置的供能模块的另一种拓扑形式。图4中储能模块包括电池组件5F。由于电池组件自己储能能量，不需要额外的供能模块以及考虑对地面供能的绝缘问题。

由于电池组件能量存在消耗问题，采用此拓扑结构，电池组件根据用电情况，需要定期更换。

图5是本发明在线监测装置的第二辅助开关和第三辅助开关的另一种拓扑形式。图5中第二和第三辅助开关包括一个带有反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)半导体器件或者两个以上串联构成。由于IGBT等半导体器件的开通和关断速度比较快，但是耐压等级比较低，因此本发明在线监测装置的第二辅助开关和第三辅助开关根据系统实际工况选择不同的拓扑方案。

在上述实施例中，在线监测装置的具体元器件构成不限于图中所示的单元、装置或部件，而且，根据实际需要，各个单元、装置或部件的数量可以是一个或多个。例如，第一非线性电阻9、开关模块1，第二和第三辅助开关3A、4A、3B、 4B，电压互感器5A，电池组件5F等在图中显示为一个，然而，能够理解的是这只是为了便于说明本发明的技术方案而做的简化或示意表示。即，为了突出本发明的发明构思和创新点，附图中省略了一些技术细节，可以理解的是，本领域技术人员在本发明构思的基础上，能够知道这些技术细节，并且知道如何将这些技术细节运用至本发明的技术方案。

本发明在线监测装置主要实现对转移支路开断模块的在线监测功能，由于直流断路器的转移支路的开断模块拓扑结构不同，本发明的在线监测装置能够实现对不同拓扑结构的开断模块进行监测，接下来，对于开断模块，分别下面不同的拓扑结构，分别如图6、图7和图8所示：

图6与图2相比，不同之处在于，图6的开断模块至少包括一个由二极管 D1-D4和一个带有反并联二极管的IGBT半导体器件构成的全桥模块串联构成。状态检测模块与对应的全桥模块一一对应连接，实现对IGBT状态的检测。

图7与图2相比，不同之处在于，图6的开断模块至少包括一个由二极管阀串D1-D4和一个带有反并联二极管的IGBT半导体器件或者两个以上串联的带有反并联二极管的IGBT半导体器件组成的全桥模块串联构成。状态检测模块与全桥模块中的IGBT半导体器件Q1、Q2...Qn分别对应连接，实现对IGBT状态的检测。

由于直流断路器的开断模块电压等级比较高，特别是对于高压直流断路器而言，开断模块会采用多个模块串联形式，图8是针对高压直流断路器转移支路高电压等级的实现形式，将在线监测装置与直流断路器转移支路开断模块一一对应，每个在线监测装置的配置可以采用图2-7中的任意拓扑结构。同时每个在线监测装置可以独立控制，实现对每个开断模块的功率半导体的在线监测。

限于篇幅，以上仅是转移支路开断模块的三种示例性的结构，根据本发明的启示，只要能够实现本发明所描述的功能或作用，本领域技术人员可以想到辅助开关单元其他结构，这些都包含在本发明公开的范围内。

下面，以图2所示的电源模块、第二和第三辅助开关以及开断模块的结构为例，首先描述直流断路器工作原理。直流断路器从拓扑上结构上包括主支路、转移支路和耗能支路。直流断路器串联直流线路中，实现对直流故障电流的分断和隔离。当直流系统正常运行时，直流断路器处于合位，即主支路的快速机械开关导通，转移支路开断模块2和在线监测装置的第二快速机械开关3A处于导通状态，在线监测装置的第三快速机械开关4A处于打开状态。由于主支路的阻抗远小于转移支路阻抗，系统电流仅流过主支路回路。当系统发生直流故障时，主支路开关模块闭锁，电流转移到转移支路，当主支路的开关模块达到足够的绝缘耐压时，闭锁转移支路的开断模块2，开断模块2两端电压迅速上升，当电压到达耗能支路的避雷器9动作门槛电压时，电流会转移到耗能支路中，实现能量的耗散，从而实现单次故障的开断。可以看出，在线监测装置在退出监测模式，对直流断路器的合位和故障分断都没有影响。

图9是本发明实施例中直流断路器处于合位运行时电流流过主支路的示意图。如图9所示，直流断路器处于合位运行时，系统电流由所述主支路进行输送，所述的转移支路的开断模块处于导通状态，但是由于阻抗远大于主支路，转移支路不流过系统电流。此时所述的在线监测装置处于退出监测模式，即第二机械开关3A处于导通状态，第三机械开关4A处于断开状态，在线装置的电源模块处于离线状态，直流断路器的运行状态不发生变化。

图10是本发明实施例在线监测装置投入监测模式下的一种电气原理图，如图10所示。转移支路开断模块2处于关断状态，打开快速机械开关3A，闭合快速机械开关4A，在线监测装置的电源模块、主支路的开关模块1以及转移支路的开断模块2处于相互串联连接，即在线监测装置的电源模块的两端电压会施加在转移支路的开断模块2两端。

图10所示的转移支路的开断模块2采用IGBT串联结构，每个IGBT两端会承担一定的电压，通过状态检测模块7逐级对IGBT两端电压进行监测，能够监测IGBT是否有效可靠关断，并将有效信号上报给控制装置8。同样，由于转移支路开断模块2处于关断状态，也可以通过状态检测模块7逐级对IGBT进行电流检测，能够监测IGBT是否有效可靠关断，并将有效信号上报给控制装置8。

以200kV高压直流断路器为例，耗能支路避雷器残压按照300kV设计，转移支路的开断模块中功率半导体器件选择使用4500V电压等级的IGBT器件，按照3600V的电压使用极线，转移支路的开断模块IGBT串联数约83级，为了确保 IGBT的可靠关断，IGBT两端的分压按照20V设计，在线监测装置的电源模块的输出电压约1660V。

为了实现更低在线监测装置的电源模块的电压输出，降低在线监测装置的电源模块的设计难度，如本发明实施例图8所示，可以将转移支路的开断模块2 进行分组设计，在线监测装置与开断模块2每组之间进行一对一配合，这样可以降低在线监测装置的电源模块的输出电压，降低设备的设计难度。

图11是本发明实施例在线监测装置投入监测模式下的另一种电气原理图，如图11所示。转移支路开断模块2导通，在线监测装置的电源模块、主支路的开关模块1以及转移支路的开断模块2处于相互串联连接，形成电流回路。通过状态检测模块7逐级对IGBT两端电压进行或者回路电流监测，能够监测IGBT 是否有效可靠导通，并将有效信号上报给控制装置8。

上述在线监测装置的控制方法实施例包括：

控制第二辅助开关闭合，第三辅助开关打开，在线监测装置的电源模块处于隔离模式。

控制第二辅助开关打开，第三辅助开关闭合，在线监测装置的电源模块处于投入模式。

直流断路器主支路的开关模块处于导通状态，在线监测装置的电源模块处于投入模式时，电源模块输出电压施加在开断模块的功率半导体器件两端，控制开断模块中功率半导体器件导通或者关断，对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测。

其中，所述对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测具体包括：对功率半导体器的电压或者电流进行检测；当开断模块中功率半导体器件处于关断状态时，功率半导体器件两端电压小于第一电压门槛值时或者电流大于第一电流门槛，判定功率半导体器件处于关断异常状态；当功率半导体器件两端电压大于第一电压门槛值时或者电流小于第一电流门槛，功率半导体器件处于关断正常状态。

其中，所述对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测具体包括：对功率半导体器的电压或者电流进行检测；当开断模块中半导体器件处于开通状态时，功率半导体器件两端电压大于第二电压门槛值或者电流小于第二电流门槛时，功率半导体器件处于开通异常状态；当功率半导体器件两端电压小于第二电压门槛值或者电流大于第二电流门槛时，功率半导体器件处于开通正常状态。

另一个控制方法实施例包括：在线监测隔离模式和在线监测启动模式。

在线监测隔离模式下下，如图9所示，直流断路器开关模块1处于导通状态，第二辅助开关3A闭合，第三辅助开关4A打开，在线监测装置的电源模块被隔离，在线装置的电源模块处于离线状态，直流断路器的运行状态不受影响；

在线监测启动模式下，如图12所示，包括如下步骤：

步骤01.根据指令，控制所述第二辅助开关3A打开，第三辅助开关4A闭合。在线监测装置的电源模块会串联在开关模块1和开断模块2的回路中；

如图10所示,在线监测装置的电源模块、主支路的开关模块1以及转移支路的开断模块2处于相互串联连接，即在线监测装置的电源模块的两端电压会施加在转移支路的开断模块2两端。

步骤02.在线监测装置的电源模块输出电压会施加在开断模块2的功率半导体器件两端，根据半导体器件处于导通或者关断状态，所述的状态监测模块7 对功率半导体器电压或者电流进行检测；

步骤03.当开断模块2中半导体器件处于关断状态时，功率半导体器件两端电压小于第一电压门槛值时或者电流大于第一电流门槛，判定功率半导体器件处于关断异常状态；

当功率半导体器件两端电压大于第一电压门槛值时或者电流小于第一电流门槛，功率半导体器件处于关断正常状态。

以200kV高压直流断路器为例，耗能支路避雷器残压按照300kV设计，转移支路的开断模块中功率半导体器件选择使用4500V电压等级的IGBT器件，按照 3600V的电压使用极线，转移支路的开断模块IGBT串联数约83级，为了确保IGBT 的可靠关断，IGBT两端的分压按照20V设计，因此第一门槛电压设置为18V，从实现对IGBT可靠关断的有效监测。可以理解的是，第一门槛电压的设置并不限于本发明实施例所给出的数值，而是可以根据实际需要设定。

步骤04.当开断模块2中半导体器件处于开通状态时，功率半导体器件两端电压大于第二电压门槛值或者电流小于第二电流门槛时，功率半导体器件处于开通异常状态；

当功率半导体器件两端电压小于第二电压门槛值或者电流大于第二电流门槛时，功率半导体器件处于开通正常状态。

图11是本发明实施例中开断模块导通状态示意图，在线监测装置的电源模块、主支路的开关模块1以及转移支路的开断模块2处于相互串联连接，形成电流回路。通过状态监测模块8逐级对IGBT两端电压或者电流进行监测，能够监测IGBT是否有效可靠导通，并将有效信号上报给控制装置8。

以200kV高压直流断路器为例，耗能支路避雷器残压按照300kV设计，转移支路的开断模块中功率半导体器件选择使用4500V电压等级的IGBT器件，在线监测模块的电源模块提供10A的电流输出，每个IGBT导通电压约2V，因此第一门槛电压设置为10V，从实现对IGBT可靠导通的有效监测。可以理解的是，第二门槛电压的设置并不限于本发明实施例所给出的数值，而是可以根据实际需要设定。

步骤05.根据指令，控制所述状态监测模块7将功率半导体器件的工作状态上报给控制系统8。

本发明的状态检测模块可以采用电压比较的思路，实现对IGBT的电压。状态检测模块可以集成在功率半导体器件驱动电路的内部，有可以单独配置。

根据本发明公开的直流断路器半导体器件在线监测装置及其控制方法，将直流断路器半导体器件在线监测装置的串联在转移支路中，通过供能模块提供能量，不依赖直流断路器或者直流系统的能量，不会改变直流断路器运行状态，真正实现在线状态监测。此外，通过在线监测装置在转移支路内部的开断模块两端施加一定的电压或者提供一定的输出电流，开断模块的功率半导体器件可以实现开通和关断，功率半导体器件的状态监测更加全面，可靠性高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种直流断路器半导体器件的在线监测装置，其特征在于，所述装置包括电源模块、第二辅助开关和第三辅助开关；所述第二辅助开关与直流断路器转移支路的开断模块串联；所述电源模块与第三辅助开关串联后再与第二辅助开关并联；所述第二辅助开关、第三辅助开关用于控制在线监测装置电源模块的投退；当第二辅助开关闭合，第三辅助开关打开，在线监测装置的电源模块处于隔离模式；第二辅助开关打开，第三辅助开关闭合，在线监测装置的电源模块处于投入模式，电源模块输出电压施加在开断模块的功率半导体器件两端，控制开断模块中功率半导体器件导通或者关断，对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测。

2.根据权利要求1所述一种直流断路器半导体器件的在线监测装置，其特征在于：所述电源模块包括供能模块和电源变换模块，所述供能模块与电源变换模块并联连接。

3.根据权利要求2所述一种直流断路器半导体器件的 在线监测装置，其特征在于：所述的供能模块的实现方式包括：电磁耦合、激光供电、电池供电中的一种或者多种组合。

4.根据权利要求3所述一种直流断路器半导体器件的 在线监测装置，其特征在于：所述的供能模块包括至少一个隔离变压器，所述隔离变压器之间串联连接，其中隔离变压器原副边线圈之间具备绝缘隔离能力。

5.根据权利要求3所述一种直流断路器半导体器件的 在线监测装置，其特征在于：所述的供能模块包括：激光发生、传输以及接收设备。

6.根据权利要求3所述一种直流断路器半导体器件的 在线监测装置，其特征在于：所述的供能模块包括至少一个电池模块，所述电池模块之间串并联连接。

7.根据权利要求2所述一种直流断路器半导体器件的 在线监测装置，其特征在于：所述的电源变换模块包括电压输出或者电流输出功能。

8.根据权利要求1所述一种直流断路器半导体器件的 在线监测装置，其特征在于：所述的第二或者第三辅助开关为功率半导体器件、快速机械开关中的一个或者多个串并联构成。

9.根据权利要求1所述一种直流断路器半导体器件的 在线监测装置，其特征在于：所述的开断模块包括状态检测模块和控制保护装置，所述状态检测模块对半导体器件电流或者电压进行检测，并将检测结果上报给控制保护装置。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的直流断路器半导体器件的 在线监测装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

控制第二辅助开关闭合，第三辅助开关打开，在线监测装置的电源模块处于隔离模式；

控制第二辅助开关打开，第三辅助开关闭合，在线监测装置的电源模块处于投入模式；

直流断路器主支路的开关模块处于导通状态，在线监测装置的电源模块处于投入模式时，电源模块输出电压施加在开断模块的功率半导体器件两端，控制开断模块中功率半导体器件导通或者关断，对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测。

11.根据权利要求10所述的直流断路器半导体器件的 在线监测装置的控制方法，其特征在于，所述对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测具体包括：对功率半导体器的电压或者电流进行检测；当开断模块中功率半导体器件处于关断状态时，功率半导体器件两端电压小于第一电压门槛值时或者电流大于第一电流门槛，判定功率半导体器件处于关断异常状态；当功率半导体器件两端电压大于第一电压门槛值时或者电流小于第一电流门槛，功率半导体器件处于关断正常状态。

12.根据权利要求10所述的直流断路器半导体器件的 在线监测装置的控制方法，其特征在于，所述对功率半导体器件的导通或者关断状态进行检测具体包括：对功率半导体器的电压或者电流进行检测；当开断模块中半导体器件处于开通状态时，功率半导体器件两端电压大于第二电压门槛值或者电流小于第二电流门槛时，功率半导体器件处于开通异常状态；当功率半导体器件两端电压小于第二电压门槛值或者电流大于第二电流门槛时，功率半导体器件处于开通正常状态。

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