CN114172135A - 一种适用于多端直流电网的双主断型多端口混合直流断路器 - Google Patents

一种适用于多端直流电网的双主断型多端口混合直流断路器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于多端直流电网的双主断型多端口直流断路器，利用二极管的单向导电性来选择故障电流路径，然后通过MB中断故障电流，DM‑MPCB具有在正负极直流系统中的通用性，且具有UFD失灵保护功能。本发明的双主断型多端口直流断路器性能方面DM‑MPCB与两端口HCB相当，在正负极直流系统中通用；且MPCB拓扑简单，在故障隔离过程中动作的器件少，可靠性高；DM‑MPCB减少了电力电子器件的使用数量，显著降低了设备的制造成本。

Description

一种适用于多端直流电网的双主断型多端口混合直流断路器
技术领域
本发明属于柔性直流电网保护与控制领域，涉及一种适用于多端直流电网的双主断型多端口混合直流断路器。
背景技术
近年来，随着大规模可再生清洁能源接入电网，以往电力能源就地消纳的格局被打破，远距离、跨区域大规模电力能源互联的新格局已经形成。基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)的柔性直流电网具有多电源供电、多落点受电，潮流翻转不需要改变电压极性的优点，成为消纳大规模可再生能源的优选方案。但是柔性直流电网对直流侧故障的耐受能力较差，缺乏自然电流过零，直流故障电流中断困难。
直流断路器是柔直电网有选择性隔离直流侧故障的关键设备，主要分为三类，分别是机械式直流断路器(mechanical DC circuit breaker，MCB)，固态直流断路器(solid-state DC circuit breakers，SSCB)和混合式直流断路器(hybrid DC circuit，HCB)。MCB由于采用机械装置并且需要灭弧，因此故障电流分断时间较长。SSCB动作速度极快，但是固态断路器需要大量的全控型器件串联，导致其通态损耗大且制造成本较高。HCB结合了MCB和SSCB的优点，同时具备较低的通态损耗和快速的故障电流分断能力，拥有更好的应用前景。
典型的HCB结构如图1所示，它由通流支路、主断开关(Main breaker，MB)和剩余电流开关(residual current breaker，RCB)组成。通流支路由负荷转移开关(loadcommutation switch，LCS)和快速隔离开关(ultra-fast disconnector，UFD)两部分构成。LCS由极少数绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)模块构成。MB由大量IGBT模块和避雷器(metal oxide varistor，MOV)构成。典型的HCB只有一进一出两个端口，因此也可以称为两端口HCB。
两端口HCB具有绝对的选择性，能够切断单条线路上的故障电流，但其包含价格昂贵的MB，存在诸如高成本和大占地空间等问题。为解决上述问题，可以将n个两端口HCB集成到多端口HCB(Multi-port HCB，MPCB)中。如图2所示，单台MPCB可代替多台两端口HCB，在保证各进出线故障电流分断能力的同时，大幅减少了直流电网中HCB的数量和投资成本。
目前MPCB尚处于理论研究和样机试制阶段，仍有许多问题亟待解决。在未来直流电网朝着多端、大容量方向发展的大背景下，本发明对MPCB的研究原则如下：
1)在性能方面MPCB应与两端口HCB相当，能够中断线路故障限流、母线故障电流和双向负荷电流。具有对其内UFD的失灵保护功能，像两端口HCB一样具有在正负极系统中的通用性。
2)为了满足全选择性及经济性的要求，需尽量减少MPCB内部采用的电力电子器件数量，降低设备的制造成本。
3)MPCB拓扑应尽可能简单，在故障清除过程中动作的器件应尽可能少，以提高设备的可靠性。
基于上述原则，本发明提出了一种正负极系统通用的MPCB拓扑结构，所提MPCB具有两个单向MB，因此被称为双主断型MPCB(Double main breaker MPCB，DM-MPCB)。DM-MPCB可以通过两个单向MB中断任何端口任意方向的线路故障电流，以及母线故障电流；另外，针对UFD失灵提出了相应的控制程序，以确保故障的可靠隔离。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，利用单台MPCB代替多台两端口HCB，从而大幅降低直流电网投资成本，基于此本发明提出一种双主断型多端口直流断路器，利用二极管的单向导电性来选择故障电流路径，然后通过MB中断故障电流，DM-MPCB具有在正负极直流系统中的通用性，且具有UFD失灵保护功能。
本发明的技术方案如下：
一种适用于多端直流系统的双主断型多端口混合直流断路器，其特征在于：所述多端口混合直流断路器为n端口多端口混合直流断路器，所述n端口多端口混合直流断路器的拓扑结构包括：
n条通流支路，包括n个依次串联的快速隔离开关UFD及负荷电流开关LCS；
2个主断开关，包括上主断开关MBu、下主断开关MBd及与之并联的避雷器MOV，主断开关由大量单相IGBT子模块串联构成；
2n个二极管支路，每个端口对应2个二极管支路，分别为上二极管支路和下二极管支路；
n个剩余电流开关，包括n个RCB。
2、根据权利要求1所述的适用于多端直流系统的双主断型多端口混合直流断路器，其特征在于：所述双主断型多端口混合直流断路器与典型两端口HCB性能相当，能够中断线路故障限流、母线故障电流和双向负荷电流，具有UFD失灵保护功能，具有在正负极系统中的通用性。
3、根据权利要求1所述的适用于多端直流系统的双主断型多端口混合直流断路器，其特征在于：所述双主断型多端口混合直流断路器具有以下4种工作模式：线路故障隔离、直流母线故障隔离、UFD失灵保护和重合闸：
1)线路故障隔离：当直流线路发生故障后，多端口混合直流断路器只需断开对应的端口即可隔离故障，其余线路可以继续保持运行，t0时刻，多端口混合直流断路器的P1端口处发生接地故障：
阶段1：t1时刻检测到故障，多端口混合直流断路器接收到跳闸命令，立即导通MB，关断LCS1，t2时刻，故障电流被换流至MB；
阶段2：完成流换流后，在t2时刻，UFD1将在零电流状态下开始分闸，这一阶段将持续2-3毫秒，因为UFD需要这一时间来达到其额定开距；
阶段3：t3时刻，UFD1完成分闸动作，立即控制MB关断故障电流，t4时刻MB被关断；
阶段4：t5时刻，剩余电流降低至零，故障被多端口混合直流断路器隔离，此时打开故障线路的RCB1实现故障线路的电气隔离，经过一定的时间，在t6时刻RCB1达到其额定开距，故障清除操作完成；
2)直流母线故障隔离：检测到直流母线故障后多端口混合直流断路器的所有端口都跳闸，在t1时刻接收到母线故障跳闸信号后，首先导通MB，然后在t2时刻依次打开所有端口的LCS和UFD，在t3时刻UFD完成分闸操作，紧接着t4时刻MB被关断；在t5时刻，故障电流通过MOV耗散后下降到零，最后，通过打开所有的RCB，在t6时刻实现直流母线的电气隔离；
3)UFD失灵保护：以UFD1拒动为例，在t2时刻完成的电流换流后，应打开UFD1，然而UFD1由于某种故障拒动，并且在t3时刻UFD1拒动信号被检测到；此时，UFD失灵保护启动，在t4时刻将LCS1重新导通，并且关断LCS2-LCSn，在此阶段，非故障端口之间的电力交换被暂时中断；之后端口P2-Pn的UFD被打开，在t5时刻UFD2-UFDn完成分闸，在t6时刻，MB关断，MOV开始耗能，在t7时刻完成能量耗散后，端口P1通过打开RCB1进行故障隔离，故障线路被隔离后，端口P2-Pn的UFD在t9时刻完成合闸动作；然后在t10时刻闭合LCS2-LCSn，此时，非故障部分恢复正常运行；
4)重合闸：大多数架空线路故障都是瞬时故障，多端口混合直流断路器的重合闸会立即恢复供电，故障电流降至零后，可以通过导通MB来重新合闸多端口混合直流断路器；如果故障是永久性的，则大幅度的故障电流将流过MB，此时，应重新关断MB，并且MOV会消耗故障电流能量，一段时间后，可以进行下一次重合闸尝试；如果故障是瞬时性的，流过MB的电流大小相对较小，可以通过顺序关闭UFD和LCS来恢复供电。
本发明的优点效果为：
1、本发明适用于多端直流系统的双主断型多端口混合直流断路器，性能方面DM-MPCB与两端口HCB相当，能够中断线路故障电流、母线故障电流和双向负荷电流，具有UFD失灵保护功能，并且在正负极直流系统中通用。
2、本发明适用于多端直流系统的双主断型多端口混合直流断路器，MPCB拓扑简单，在故障隔离过程中动作的器件少，可靠性高。
3、本发明适用于多端直流系统的双主断型多端口混合直流断路器，DM-MPCB减少了电力电子器件的使用数量，显著降低了设备的制造成本。
附图说明
图1为典型的两端口HCB；
图2为HCB和MPCB在多端直流电网中的配置；
图3为本发明DM-MPCB拓扑结构；
图4为本发明DM-MPCB的控制程序；
图5为本发明DM-MPCB线路故障隔离操作；
图6为本发明DM-MPCB母线故障隔离操作；
图7为本发明t4-t5期间DM-MPCB线路故障UFD失灵时的操作；
图8为本发明配置DM-MPCB的多端直流系统等效电路；
图9为本发明线路故障t4-t5期间系统等效电路；
图10为本发明母线故障t4-t5期间系统等效电路。
具体实施方式
下面将结合实施例及参照附图对该发明的技术方案进行详细说明。
下面首先介绍DM-MPCB的拓扑结构，然后分析其工作原理，并通过理论计算分析了所需的半导体器件需求数量。
1.DM-MPCB拓扑结构
MMC柔性直流电网具有n个换流站MMC1-MMCn，n个换流站的换流器分别与n条架空线的一端连接；n条架空线的另一端与直流母线连接；n端口DM-MPCB安装在直流母线处，用于直流线路或母线发生故障时隔离故障。
DM-MPCB拓扑结构如图3所示，包括n个端口，每个端口可以与直流线路或换流器相连接。DM-MPCB由LSC、UFD、二极管、MB和RCB组成。LSC和UFD构成每条线路的通流支路，用于导通负荷电流；二极管支路用于选择故障电流路径；两个单向MB(MBu和MBd，两者控制程序相同)用于分断不同方向的故障电流；RCB用于故障清除后对故障线路电气隔离。
2.DM-MPCB工作原理
DB-MPCB的工作原理可分为四个模式：线路故障隔离、直流母线故障隔离、UFD失灵保护和重合闸。
在正常运行期间，MB处于关断状态，而RCB、LCS和UFD都闭合。因此，端口j的负载电流只流过LCSj和UFDj。发生短路故障时，故障电流将迅速上升。因此，故障必须迅速隔离。故障时DM-MPCB的控制顺序如图4所示。下面分析四种工作模式：
1)线路故障隔离：当直流线路发生故障后，DM-MPCB只需断开对应的端口即可隔离故障，其余线路可以继续保持运行。假设在t0时刻，DM-MPCB的P1端口处发生接地故障，以下分四个阶段介绍故障电流是如何选择性切断的，此模式下的等效电路如图5所示。
阶段1：当在t1时刻检测到故障时，DM-MPCB接收到跳闸命令，立即导通MB，关断LCS1。在t2时刻，故障电流被换流至MB。通常该换流过程需要几十微秒。在t2之前，故障电流只流过LCS和UFD，DM-MPCB的等效电路如图5(a)所示。
阶段2：完成流换流后，在t2时刻，UFD1将在零电流状态下开始分闸，这一阶段将持续2-3毫秒，因为UFD需要这一时间来达到其额定开距。下一步操作前，DM-MPCB的等效电路如图5(b)所示。
阶段3：在t3时刻，UFD1完成分闸动作，立即控制MB关断故障电流。t4时刻MB被关断。在那之后，故障电流开始减小，存储在故障电流中的剩余能量在MOV中耗散，如图5(c)所示。
阶段4：在t5时刻，剩余电流降低至零，故障被DM-MPCB隔离。此时可以打开RCB1来实现故障线路的电气隔离，如图5(d)所示。经过一定的时间，在t6时刻RCB1达到其额定开距，故障清除操作完成。
2)直流母线故障隔离：一旦检测到直流母线故障，DM-MPCB的所有端口都应该跳闸。母线发生故障后，故障电流路径如图6(a)所示。当DM-MPCB在t1时刻接收到母线故障跳闸信号后，首先导通MB，然后在t2时刻依次打开所有端口的LCS和UFD。在t3时刻UFD完成分闸操作，紧接着t4时刻MB被关断。在t2～t4期间，故障电流路径如图6(b)所示。在t5时刻，故障电流通过MOV耗散后下降到零。最后，通过打开所有的RCB，在t6时刻实现直流母线的电气隔离。
3)UFD失灵保护：与电力电子相比，由于机械动作和操作时间长，UFD可能发生失灵。以上述端口1处发生故障为例，在t2时刻完成的电流换流后，应打开UFD1。然而UFD1由于某种故障拒动，并且在t3时刻UFD1拒动信号被检测到。此时，UFD失灵保护启动，在t4时刻将LCS1重新导通，并且关断LCS2-LCSn，在此阶段，非故障端口之间的电力交换被暂时中断。之后端口P2-Pn的UFD被打开。在t5时刻UFD2-UFDn完成分闸。在t6时刻之前，DM-MPCB从t4到t6期间的等效电路如图7所示。在t6时刻，MB关断，MOV开始耗能，在t7时刻完成能量耗散后，端口P1通过打开RCB1进行故障隔离。故障端口P1隔离后，应恢复非故障端口之间的功率交换。端口P2-Pn的UFD在t9时刻完成合闸动作。然后在t10时刻闭合LCS2-LCSn。此时，非故障部分恢复正常运行。
4)重合闸：大多数架空线路故障都是瞬时故障，DM-MPCB的重合闸会立即恢复供电。故障电流降至零后，可以通过导通MB来重新合闸DM-MPCB。如果故障是永久性的，则大幅度的故障电流将流过MB。此时，应重新关断MB，并且MOV会消耗故障电流能量。一段时间后，可以进行下一次重合闸尝试。如果故障是瞬时性的，流过MB的电流大小相对较小。可以通过顺序关闭UFD和LCS来恢复供电。
3.理论分析计算
本节将重点分析DM-MPCB的开关应力，以便设计断路器参数。以图8为例的n端直流系统为例进行分析。该系统具有一条直流母线，换流器采用了HB-MMC。所提DM-MPCB被应用于直流母线，来应对各出线故障和直流母线故障。F1表示线路故障，F2表示母线故障。由于DM-MPCB同时适用于正极性负极性直流系统，且故障分析过程完全一致，所以这里以正极性直流系统为例展开分析。
在图8中，ipj是端口Pj的输入电流，iUFDj是UFDj上的电流。而iDuj，iDuj，iMBu，iMBd，iSBu，iSBd，iMOVu，iMOVd分别是Duj，Duj，MBu，MBd，SBu，SBd，MOVu，MOVd上的电流。MB上的电压分别是uMBu和uMBd。由MMCj注入的电流为idc,j，MMCj的直流侧电压为udc,j。其中，j＝1，2，...，n。
1)数学模型
①断路器等效模型：由于半导体开关器件动作迅速，为了便于理论分析，我们假定半导体开关瞬间完成动作。因此，DM-MPCB中的半导体开关视为理想的开关。
②线路等效模型：在MTDC电网中，架空线(OHL)通常用于输送大量电力，其的接地电容很小。因此采用简化的RL等效模型对OHL进行建模。
③换流器等效模型：隔离故障时，要求直流断路器应在换流器闭锁之前中断故障电流，以保持直流电网中健康部件的持续运行。因此，假设MMC换流器子模块在故障隔离过程中不会闭锁。因此，半桥MMC可以等价于由电容Ceq、电抗Leq和电阻Req串联组成的无源放电电路，其中Ceq＝6C0/N，Leq＝2L0/3，Req＝2R0/3，N是MMC每个桥臂的子模块数量，C0是子模块电容，L0和R0分别是桥臂电感和桥臂电阻。当只有一条传输线连接到MMC时，传输线末端发生短路故障时MMC贡献的故障电流可以由式(1)给出。
Figure BDA0003412075220000061
式中，δ＝R/2L，
Figure BDA0003412075220000062
β＝arctan(ω/δ)。其中L和R分别表示故障放电回路中的总电感和总电阻，U0和I0分别为初始稳态电压和电流。
2)线路故障时DM-MPCB的动作原理
①电流应力：根据第2节提出的工作原理，当线路故障F1发生时，在故障中断过程中故障端口Pj的故障电流由(2)给出。
Figure BDA0003412075220000071
流过非故障端口Pk的电流由(3)给出。
ipk(t)＝iUFDk(t),(t0＜t≤t5) (3)
在t4时刻MB被关断之前，每个端口的电流保持上。我们可以得到
Figure BDA0003412075220000072
ipk(t)＝idc,k(t),(t0＜t≤t4) (5)
式中，idc,j,idc,k可以由式(1)计算得到。
②电压应力：当MB在t4关断时，将在MB上建立一个瞬态中断电压(Transientinterruption voltage,TIV)。在t5之前，TIV将立即限制在MOV的保护级别(uMOV)。通常，uMOV可以比直流系统电压Udc高1.4-2倍。由于二极管支路在故障中断时等于与MB并联，因此二极管支路还需要承受与uMOV相同的最大电压应力。但是LCS上的电压应力很小，因为打开的UFD使LCS与TIV分离。
③耗能应力：一旦MB被关断，MOV就会接入到故障回路中，t4-t5期间的系统等效电路可以简化为图9(a)。假设每个换流器直流出口的电压是相同的，并且等于系统电压Udc。因此，图9(a)可以简化为图9(b)中所示的戴维宁等效电路。因此，可以得到以下方程：
Figure BDA0003412075220000073
式中，LT1＝(L1+LS)//(L2+LS)//...//(Lj-1+LS)//(Lj+1+LS)//...//(Ln+LS)，RT1＝R1//R2//...//Rj-1//Rj+1//...//Rn。
因此，t4-t5期间的电流可以计算为
Figure BDA0003412075220000074
式中，α＝RT1/LT1
如果电流在t5下降到零，则可以得到
Figure BDA0003412075220000075
因此，MOV所消耗的能量可以计算为
Figure BDA0003412075220000081
2)母线故障时DM-MPCB的动作原理
①电流应力：当母线故障F2发生时，电流在整个故障中断过程中端口Pj的故障电流由(10)给出。
Figure BDA0003412075220000082
在t4时刻MB关断之前，每个端口的电流保持上升，可以得到
ipj(t)＝idc,j(t),(t0＜t≤t4) (11)
Figure BDA0003412075220000083
式中，idc,j可以由式(1)计算得到。
②电压应力：母线故障的电压应力与单线故障类似，当MB关断时，t4-t5期间将在MB上建立TIV。在t5之前，TIV将立即限制在MOV(uMOV)的保护级别。二极管分支桥臂需要承受与uMOV相同的最大电压应力。LCS上的电压应力很小，因为打开的UFD使LCS与TIV分离。
③耗能应力：对于故障F2，t4-t5期间的系统等效电路可以简化为图10(a)，图10(a)可以简化为图10(b)中所示的戴维宁等效电路。因此，MOV所消耗的能量可以计算为
Figure BDA0003412075220000084
式中，α＝RT2/LT2，LT2＝(L1+LS)//(L2+LS)//...//(Lj+LS)//...//(Ln+LS)，RT2＝R1//R2//...//Rj//...//Rn。
4)线路故障期间UFD失灵时DM-MPCB的动作原理
①电流应力：当线路故障F1发生时，UFD1拒动将导致当前MB中断时间延后，故障电流峰值将增大。此时的电流应力计算式由(10)-(12)给出，但是相对应的时刻需要被替换掉。
②电压应力：与单线故障和母线故障类似，这里不再赘述。
③耗能应力：由于DM-MPCB在UFD失灵和线路故障下的能量耗散过程除了MB的开启时间外是相同的，所以MOV中的能量耗散可以通过将使(13)中的t4、t5分别替换为t6、t7来得到。
4.参数设计
由第3节可以计算得到DM-MPCB每个分支的最大电流应力。给定最大开关电气应力，可以设计各支路的参数。这里主要设计每个分支中使用的半导体数量。
对于LCS的设计，由于LCS的电压应力相当低，每个电流方向使用几个IGBT模块可以足够满足电压应力要求。由于LCS连续暴露于负载电流中，因此只能根据通过通流支路的最大负荷电流
Figure BDA0003412075220000091
给出每个LCS中所需的IGBT模块数量，如(14)中所示，其中ceil(X)是一个向上取整函数，IIGBT是一个IGBT模块的电流额定值
Figure BDA0003412075220000092
对于MB的设计，IGBT模块应承受瞬态断裂电压(TIV)，这等于MOV(uMOV)的保护级别。安全裕度一般取2。因此，MB所需的IGBT模块的数量可以如(15)所示。另外，所选择的IGBT模块的最大开断电流也是最重要的指标之一，如果所选择的IGBT模块的关断能力低于最大关断电流，则可能还需要IGBT模块的并联连接。
Figure BDA0003412075220000093
对于二极管的设计，因为每个端口的二极分支需要承受TIV，所以每个端口所需的二极管数量可以如(16)所示，其中VD是二极管的电压额定值。
Figure BDA0003412075220000094
应该注意的是，(14)-(16)只显示每个分支所需的最小开关数量。在实践中，可能需要冗余串联和并联连接，以提高断路器的可靠性。
以上内容仅为本发明的实施例，其目的并非用于对本发明所提出的系统及方法的限制，本发明的保护范围以权利要求为准。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员在不偏离本发明的范围和精神的情况下，对其进行的关于形式和细节的种种显而易见的修改或变化均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种适用于多端直流系统的双主断型多端口混合直流断路器，其特征在于：所述多端口混合直流断路器为n端口多端口混合直流断路器，所述n端口多端口混合直流断路器的拓扑结构包括：
n条通流支路，包括n个依次串联的快速隔离开关UFD及负荷电流开关LCS；
2个主断开关，包括上主断开关MBu、下主断开关MBd及与之并联的避雷器MOV，主断开关由大量单相IGBT子模块串联构成；
2n个二极管支路，每个端口对应2个二极管支路，分别为上二极管支路和下二极管支路；
n个剩余电流开关，包括n个RCB。
2.根据权利要求1所述的适用于多端直流系统的双主断型多端口混合直流断路器，其特征在于：所述双主断型多端口混合直流断路器与典型两端口HCB性能相当，能够中断线路故障限流、母线故障电流和双向负荷电流，具有UFD失灵保护功能，具有在正负极系统中的通用性。
3.根据权利要求1所述的适用于多端直流系统的双主断型多端口混合直流断路器，其特征在于：所述双主断型多端口混合直流断路器具有以下4种工作模式：线路故障隔离、直流母线故障隔离、UFD失灵保护和重合闸：
1)线路故障隔离：当直流线路发生故障后，多端口混合直流断路器只需断开对应的端口即可隔离故障，其余线路可以继续保持运行，t0时刻，多端口混合直流断路器的P1端口处发生接地故障：
阶段1：t1时刻检测到故障，多端口混合直流断路器接收到跳闸命令，立即导通MB，关断LCS1，t2时刻，故障电流被换流至MB；
阶段2：完成流换流后，在t2时刻，UFD1将在零电流状态下开始分闸，这一阶段将持续2-3毫秒，因为UFD需要这一时间来达到其额定开距；
阶段3：t3时刻，UFD1完成分闸动作，立即控制MB关断故障电流，t4时刻MB被关断；
阶段4：t5时刻，剩余电流降低至零，故障被多端口混合直流断路器隔离，此时打开故障线路的RCB1实现故障线路的电气隔离，经过一定的时间，在t6时刻RCB1达到其额定开距，故障清除操作完成；
2)直流母线故障隔离：检测到直流母线故障后多端口混合直流断路器的所有端口都跳闸，在t1时刻接收到母线故障跳闸信号后，首先导通MB，然后在t2时刻依次打开所有端口的LCS和UFD，在t3时刻UFD完成分闸操作，紧接着t4时刻MB被关断；在t5时刻，故障电流通过MOV耗散后下降到零，最后，通过打开所有的RCB，在t6时刻实现直流母线的电气隔离；
3)UFD失灵保护：以UFD1拒动为例，在t2时刻完成的电流换流后，应打开UFD1，然而UFD1由于某种故障拒动，并且在t3时刻UFD1拒动信号被检测到；此时，UFD失灵保护启动，在t4时刻将LCS1重新导通，并且关断LCS2-LCSn，在此阶段，非故障端口之间的电力交换被暂时中断；之后端口P2-Pn的UFD被打开，在t5时刻UFD2-UFDn完成分闸，在t6时刻，MB关断，MOV开始耗能，在t7时刻完成能量耗散后，端口P1通过打开RCB1进行故障隔离，故障线路被隔离后，端口P2-Pn的UFD在t9时刻完成合闸动作；然后在t10时刻闭合LCS2-LCSn，此时，非故障部分恢复正常运行；
4)重合闸：大多数架空线路故障都是瞬时故障，多端口混合直流断路器的重合闸会立即恢复供电，故障电流降至零后，可以通过导通MB来重新合闸多端口混合直流断路器；如果故障是永久性的，则大幅度的故障电流将流过MB，此时，应重新关断MB，并且MOV会消耗故障电流能量，一段时间后，可以进行下一次重合闸尝试；如果故障是瞬时性的，流过MB的电流大小相对较小，可以通过顺序关闭UFD和LCS来恢复供电。
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