KR101968459B1 - 직류 전류 차단 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

직류 전류 차단 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101968459B1
KR101968459B1 KR1020187025918A KR20187025918A KR101968459B1 KR 101968459 B1 KR101968459 B1 KR 101968459B1 KR 1020187025918 A KR1020187025918 A KR 1020187025918A KR 20187025918 A KR20187025918 A KR 20187025918A KR 101968459 B1 KR101968459 B1 KR 101968459B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
control element
module
branch circuit
reclosing
Prior art date
Application number
KR1020187025918A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180103181A (ko
Inventor
동밍 카오
타이? 팡
예유안 시
빙 양
웨이 시
웨이 르브
엔지 왕
빈 리우
타오 왕
레레 리
Original Assignee
엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드
엔알 엔지니어링 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드, 엔알 엔지니어링 컴퍼니 리미티드 filed Critical 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20180103181A publication Critical patent/KR20180103181A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101968459B1 publication Critical patent/KR101968459B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for interrupting dc
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
    • H01H9/542—Contacts shunted by static switch means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/06—Details with automatic reconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
    • H01H9/542—Contacts shunted by static switch means
    • H01H2009/543—Contacts shunted by static switch means third parallel branch comprising an energy absorber, e.g. MOV, PTC, Zener
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
    • H01H9/542—Contacts shunted by static switch means
    • H01H2009/544—Contacts shunted by static switch means the static switching means being an insulated gate bipolar transistor, e.g. IGBT, Darlington configuration of FET and bipolar transistor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

본 발명은 온 상태 전류 브랜치 회로와 병렬로 연결된 전류 반전 및 차단 유닛을 포함하는 직류 전류 차단 장치를 개시한다. 온 상태 전류 브랜치 회로는 직렬로 연결된 기계적 스위치 S 및 전류 전달 모듈을 포함한다. 전류 반전 및 차단 유닛은 브리지 타입 브랜치 회로 및 전류 차단 브랜치 회로를 포함하고, 상기 전류 차단 브랜치 회로 및 브리지 타입 브랜치 회로의 브리지 암은 병렬로 연결된다. 상기 전류 차단 브랜치 회로는 병렬로 연결된 비선형 저항기 및 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 포함하고, 상기 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹 내의 각각의 완전 제어 소자의 양단에는 완충 및 재폐로 회로가 병렬로 연결된다. 차단 조작 기간에는, 완충 회로가 완전 제어 소자의 전압 피크를 줄일 수 있으며, 재폐로 조작 전에, 먼저 재폐로 회로를 스위치 온하여 고장 선로에 대해서 충전을 하고, 선로 고장이 사라진 것으로 판단된 후에 다시 재폐로 조작을 완료한다. 이 장치는 완충 및 재폐로 회로를 도입하여, 완전 제어 소자의 전압 피크 및 재폐로 과정 중의 선로 전압 진동을 감경할 수 있다.

Description

직류 전류 차단 장치 및 그 제어 방법
본 발명은 직류 전류 차단 장치와, 직류 전류 차단 장치의 제어 방법에 관한 것이며, 직류 차단기 영역에 속한다.
멀티 터미널 직류 송전 기술이 발전함에 따라, 직류 차단기는 전력 시스템의 안전하고 안정적인 작동을 보장하는 핵심 설비 중 하나가 될 것이다.
멀티 고압 직류 송전 시스템은 전압 레벨이 높고, 선로 임피던스가 작음으로 인하여, 선로에서 단락 고장이 발생하면 빠르게 직류 그리드 및 교류 네트워크에 영향이 미치게 되므로, 고장을 신속하게 해소해야 한다. 따라서, 직류 차단기는 작동 속도가 빨라, 최대한 고장 지속 시간을 감소시키거나 고장 전류를 제한하여, 고장의 교류/직류 그리드에 대한 충격을 줄일 수 있어야 한다.
현재 직류 차단기의 기술에는 일반적으로 세 가지 방식이 있다.
1) LC 공진 직류 차단기: 일반적인 교류 전류의 기계식 차단기를 기초로 하면서 보조 회로를 추가함으로써, 증폭된 진동 전류를 아크 갭을 차단하는 직류 전류에 중첩시키고, 전류가 영점을 지나는 때를 이용하여 회로를 차단한다. 이러한 원리를 이용하여 제조된 기계식 차단기는 차단 시간과 전류 차단 능력 측면에서 멀티 터미널 유연 직류 송전 시스템의 요구 사항을 충족할 수 없다.
2) 솔리드 스테이트 직류 차단기: 고전력 턴 오프(turn-off) 가능 전력전자 소자를 이용하여 직접 직류 전류를 차단한다. 이러한 원리를 이용하여 제조된 솔리드 스테이트 직류 차단기는 차단 시간의 측면에서 멀티 터미널 유연 직류 송전 시스템의 요구 사항을 충족할 수 있지만, 정상적 도통[導通; power-on]시에는 소모가 커서 경제성이 비교적 떨어진다.
3) 혼합식 직류 차단기: 기계적 스위치와 전력전자 소자를 모두 사용하는 혼합 방식으로, 정상 작동에서는 기계적 스위치가 도통하고, 고장 시에는 기계적 스위치를 꺼서, 생성된 아크 전압을 이용하여 전류를 기계적 스위치와 병렬로 연결된 전력전자 소자의 브랜치 회로로 전달하여, 전력전자 소자에 의하여 전류를 차단한다. 이러한 원리에 기초한 차단기는 도통으로 인한 소모를 저감할 뿐만 아니라, 차단 속도를 개선할 수 있다. 다만, 두 방향의 선로 전류를 차단해야 하여, 많은 양의 완전 제어 소자(fully-controlled device)를 정방향으로 직렬 연결한 다음 다시 역방향으로 직렬 연결해야 하여, 완전 제어 소자의 많은 수량과 높은 가격으로 인하여 직류 차단기의 가격이 비싸져, 그 광범위한 활용과 보급에 지장을 준다.
직류 송전 선로가 가공선(架空線; overheard line)을 채용하는 경우, 선로 고장의 대다수는 순간적이거나 일시적이다. 선로에 의한 급전의 안전성과 신뢰성을 개선하기 위해, 직류 차단기는 재폐로[再閉路; reclosing] 기능을 구비해야 한다. 직류 선로의 재폐로는 선로 전압의 진동을 발생시키기 쉬워, 진폭이 일반 직류 전압의 2배가 되어 시스템의 안전하고 안정적인 작동에 영향을 미치므로, 우선 고장 선로에 대하여 사전 충전 작업을 수행해야 한다.
중국 특허 출원 번호 제 201510661262.7호 "고전압 직류 전류 차단기 및 그 제어 방법"에 개시된 발명은 재폐로 조작을 완수할 수 있지만, 그러한 재폐로 조작 중 선로에 대한 사전 충전 작업이 수행되지 않아, 비교적 큰 개폐 서어지(switching surge)를 발생시켜, 설비의 안전한 작동에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 목적은, 종래 기술들의 단점을 극복하여 충분히 빠른 차단 속도 및 적은 소모를 전제로, 장비 비용을 현저히 낮추고 설비의 확장성을 높인 직류 전류 차단 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
그 밖에도, 본 발명의 직류 전류 차단 장치는 재폐로 기능을 구비하여, 재폐로 조작 과정 중에 선로 전압의 진동을 현저히 줄이는 것에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명이 채용하는 기술적 방안은 다음과 같다.
직류 전류 차단 장치(direct current switch-off device)는 병렬로 연결된 온 상태 전류 브랜치 회로(on-state current branch circuit)와 전류 반전 및 차단 유닛(current commutation and breaking unit)을 포함하고, 온 상태 전류 브랜치 회로는 직렬로 연결된 기계적 스위치 및 전류 전달 모듈(current transfer module)을 포함하며, 전류 반전 및 차단 유닛은 브리지 타입 브랜치 회로(bridge-type branch circuit) 및 전류 차단 브랜치 회로(current-breaking branch circuit)를 포함하고, 상기 전류 차단 브랜치 회로 및 브리지 타입 브랜치 회로의 브리지 암은 병렬로 연결된다. 상기 전류 차단 브랜치 회로는 1개의 전류 차단 모듈 또는 직렬 연결로 결합된 복수 개의 전류 차단 모듈을 포함한다. 상기 전류 차단 모듈은 병렬로 연결된 비선형 저항기 및 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 포함하되, 상기 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹 내의 각각의 완전 제어 소자의 양단에 완충 및 재폐로 회로가 병렬로 연결된다.
본 발명의 더욱 바람직한 방안으로서, 상기 전류 전달 모듈은 병렬로 연결된 비선형 저항기 및 완전 제어 소자 모듈을 포함한다. 상기 완전 제어 소자 모듈은 1개 또는 1개 이상의 직렬로 연결된 풀 브리지 서브 모듈(full-bridge sub module)로 구성되고, 상기 풀 브리지 서브 모듈은 4개의 브리지 타입으로 연결된 완전 제어 소자 및 1개의 RCD 모듈을 포함하고, 상기 풀 브리지 서브 모듈의 브리지 암 및 RCD 모듈은 서로 병렬로 연결된다. 상기 RCD 모듈은 1개의 비제어 소자(uncontrolled device), 1개의 축전기 그리고 2개의 저항기를 포함하되, 비제어 소자와 축전기는 직렬로 연결되고, 비제어 소자의 음극은 축전기의 일단에 연결되고, 2개의 저항기가 비제어 소자 및 축전기의 양단에 각각 병렬로 연결된다.
본 발명의 더욱 바람직한 방안으로서, 상기 완충 및 재폐로 회로의 구체적인 구조는 아래와 같은 몇 가지 종류를 포함한다.
1. 1개의 축전기, 1개의 저항기 및 1개의 재폐로 모듈을 포함하고, 상기 축전기, 저항기 및 재폐로 모듈은 서로 병렬로 연결된다.
2. 1개의 RCD 모듈 및 1개의 재폐로 모듈을 포함하고, 상기 RCD 모듈은 1개의 비제어 소자, 1개의 축전기 및 2개의 저항기를 포함하되, 비제어 소자와 축전기는 직렬로 연결되고, 비제어 소자의 음극은 축전기의 일단에 연결되며, 2개의 저항기는 각각 비제어 소자 및 축전기의 양단에 병렬로 연결되고, 상기 재폐로 모듈 및 상기 RCD 모듈은 병렬로 연결된다.
3. 1개의 RCD 모듈 및 1개의 재폐로 모듈을 포함하고, 상기 RCD 모듈은 1개의 비제어 소자, 1개의 축전기 및 2개의 저항기를 포함하되, 비제어 소자와 축전기는 직렬로 연결되고, 비제어 소자의 음극은 축전기의 일단에 연결되며, 2개의 저항기는 각각 비제어 소자의 양단과 축전기의 양단에 병렬로 연결되고, 상기 재폐로 모듈은 RCD 모듈 내의 축전기의 양단에 병렬로 연결된다.
본 발명의 더욱 바람직한 방안으로서, 상기 재폐로 모듈은 1개의 저항기 및 1개의 완전 제어 소자를 포함하고, 상기 저항기 및 완전 제어 소자는 직렬로 연결된다. 또는, 상기 재폐로 모듈은 1개의 저항기, 1개의 완전 제어 소자 및 1개의 비제어 소자를 포함하고, 상기 저항기 및 완전 제어 소자는 직렬로 연결되고, 상기 비제어 소자는 저항기의 양단에 병렬로 연결되며, 상기 완전 제어 소자 및 비제어 소자는 직렬 연결 방향이 서로 반대이다.
본 발명은 또한 직류 전류 차단 장치의 제어 방법을 개시하는데, 상기 방법의 구체적인 단계는 다음을 포함한다.
Ⅰ) 직류 시스템이 정상적으로 작동하는 경우, 기계적 스위치를 턴 온(turn-on)하고, 전류 전달 모듈 내의 완전 제어 소자가 온 상태(on-state)에 있게 하여, 온 상태 전류 브랜치 회로 내에서 직렬 연결된 기계적 스위치 및 전류 전달 모듈을 통해 정상 상태 전류가 흐르게 한다.
Ⅱ) 직류 시스템에 단락 고장이 발생한 경우
201. 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 스위치 온(switch-on)하고, 온 상태 전류 브랜치 회로의 전류 전달 모듈의 완전 제어 소자를 스위치 오프(switch-off)한다.
202. 온 상태 전류 브랜치 회로의 전류가 브리지 타입 브랜치 회로 및 전류 차단 브랜치 회로에 완전히 전달되면, 온 상태 전류 브랜치 회로의 기계적 스위치를 턴 오프한다.
203. 기계적 스위치를 아크 없이 차단한 후에, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 스위치 오프하는데, 이때 고장 전류가 비선형 저항기로 전달되어, 시스템 에너지가 비선형 저항기에 의해 소멸됨에 이르러, 상기 직류 차단 장치의 차단을 완료한다.
Ⅲ) 고장으로 차단한 후에 재폐로하는 경우
301. 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 재폐로 모듈을 스위치 온한다.
302. 고장 선로의 회복 여부를 판단한다.
(1) 선로가 고장으로부터 회복되지 않았으면, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 재폐로 모듈을 차단하고, 재폐로를 완료한다.
(2) 선로가 고장으로부터 회복되었으면, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 스위치 온하고, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 재폐로 모듈을 차단하고, 단계 303으로 진입한다.
303. 온 상태 전류 브랜치 회로의 기계적 스위치를 턴 온하고, 온 상태 전류 브랜치 회로의 전류 전달 모듈의 완전 제어 소자를 스위치 온한다.
304. 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 차단하고, 재폐로를 완료한다.
더욱 바람직한 방안으로서, 단계 302에서, 상기 선로의 고장으로부터의 회복의 판단 기준은 다음을 포함한다.
1) 고장 선로 측의 전압이 충전됨
2) 전류 차단 브랜치 회로의 양단에 전압이 없음
3) 전류 차단 브랜치 회로 내의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 양단에 전압이 없음
4) 전류 차단 브랜치 회로 내의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 각각의 완전 제어 소자의 양단에 전압이 없음
5) 전류 차단 브랜치 회로 내의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 각각의 완전 제어 소자의 완충 및 재폐로 회로의 축전기의 양단에 전압이 없음
종래기술에 비하여, 본 발명으로 얻을 수 있는 유익한 효과는 다음과 같다.
1. 본 발명은 비제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹으로 구성된 브리지 타입 브랜치 회로를 도입하여 전류 차단 브랜치 회로로 하여금 양방향 선로 전류를 상당히 차단할 수 있도록 함으로써, 완전 제어 소자의 수량을 현저히 감소시킬 수 있다. 비제어 소자는 완전 제어 소자에 비하여 통전 능력이 강할 뿐만 아니라 완전 제어 소자보다 가격이 훨씬 저렴하기 때문에, 설비 비용을 대폭 절감할 수 있다.
2. 본 발명의 브리지 타입 브랜치 회로의 각종 반전 모듈은 비제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹 및 인덕터의 직렬 연결로 구성된다. 비제어 소자의 브리지 타입 구성으로 전류 반전 기능을 실현하고, 직렬로 연결된 인덕터는 전류 반전 과정에서 발생하는 전류의 변화 속도를 제한한다.
3. 본 발명에 의하여 제공되는 차단기는 정상적으로 작동할 때, 기계적 스위치와 적은 수의 전력전자 소자에 의하여 전류가 통하게 하므로, 온 상태 손실이 적다.
4. 본 발명에 의하여 제공되는 차단기는 기계적 스위치의 아크 없는 차단을 실현할 수 있어, 스위치의 사용 수명을 연장할 수 있고, 스위치의 차단 속도를 높여, 스위치의 직렬 연결 중에 균압 문제를 쉽게 해결할 수 있다.
5. 본 발명에 의하여 제공되는 차단기는 재폐로 기능을 구현할 수 있어, 재폐로 조작이 발생시키는 선로 전압의 진동을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 의하여 제공되는 직류 전류 차단 장치의 제 1 실시예의 회로도이다.
도 2는 본 발명에 의하여 제공되는 직류 전류 차단 장치의 제 2 실시예의 회로도이다.
도 3은 본 발명에 의하여 제공되는 직류 전류 차단 장치의 제 3 실시예의 회로도이다.
도 4는 본 발명에 의하여 제공되는 직류 전류 차단 장치의 제 4 실시예의 회로도이다.
도 5는 전류 전달 모듈에 따른 제 1 실시예의 회로도이다.
도 6은 전류 전달 모듈에 따른 제 2 실시예의 회로도이다.
도 7은 전류 전달 모듈의 제 3 실시예의 회로도이다.
도 8은 전류 전달 모듈의 제 4 실시예의 회로도이다.
도 9는 전류 전달 모듈의 제 5 실시예의 회로도이다.
도 10은 완충 및 재폐로 회로의 제 1 실시예의 회로도이다.
도 11은 완충 및 재폐로 회로의 제 2 실시예의 회로도이다.
도 12는 완충 및 재폐로 회로의 제 3 실시예의 회로도이다.
도 13은 완충 및 재폐로 회로의 제 4 실시예의 회로도이다.
도 14는 완충 및 재폐로 회로의 제 5 실시예의 회로도이다.
도 15는 완충 및 재폐로 회로의 제 6 실시예의 회로도이다.
아래에서는 도면과 함께 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 이하의 실시예들은 본 발명의 기술적 방안을 보다 명확하게 설명하기 위해 사용되는 것일 뿐, 이들로써 본 발명의 보호 범위를 제한할 수 없다.
본 발명에 공개된 직류 전류 차단 장치는 온 상태 전류 브랜치 회로와,
전류 반전 및 차단 유닛을 포함한다.
온 상태 전류 브랜치 회로는 직렬로 연결된 기계적 스위치 S 및 직류 전류 모듈을 포함하고, 직류 전류 모듈은 완전 제어 소자를 포함한다. 기계적 스위치 S는 주로 전압을 격단[隔斷; cut-off]하는 데 사용되는데, 전류 차단 브랜치 회로가 차단된 후에는, 온 상태 전류 브랜치 회로의 양단에서 비교적 높은 차단 전압이 발생할 것이며, 기계적 스위치 S가 고 차단 전압을 받아, 전류 전달 모듈로 하여금 낮은 차단 전압을 받도록 한다. 전류 전달 모듈에서 완전 제어 소자의 수량이 많지 않아, 기계적 스위치 S의 온 상태 저항이 작으므로, 정상 작동 상태에서는, 선로 전류가 온 상태 전류 브랜치 회로를 통과하여 흐른 후에 발생하는 손실이 작다.
전류 반전 및 차단 유닛은 브리지 타입 브랜치 회로 및 전류 차단 브랜치 회로를 포함한다.
전류 차단 브랜치 회로의 주요 작용은 선로의 고장 전류(fault current)를 차단하는 것이고, 비교적 높은 차단 전압을 견딜 수 있다. 상기 전류 차단 브랜치 회로는 N 개의 전류 차단 모듈을 직렬로 연결하여 구성되고, 여기서 N은 1보다 작지 않은 정수이다. 전류 차단 모듈은, 병렬로 연결된 비선형 저항기 R1 및 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 포함한다. 전류 차단 브랜치 회로가 차단 명령을 수신한 후에, 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹 중의 모든 완전 제어 소자가 동기적으로 차단된다. 차단 후에는 전기적 노드 c 와 전기적 노드 d 사이에 차단 전압이 발생할 것인데, 높은 전압은 전류 차단 브랜치 회로 양단에 병렬 연결된 비선형 저항기 R1의 저항을 변화시켜, 최종적으로는 전류가 비선형 저항기 R1로 전달되어, 에너지가 비선형 저항기 R1에 의해 흡수된다. 여기서 설명해야 할 것은, 전류 차단 브랜치 회로에 적용되는 전체 제어 소자의 총 수량은 고정되어 있고, 각각의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹 내의 완전 제어 소자의 수량은 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 수량에 따라 평균으로 배분, 즉, N값이 클수록, 각 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹 내의 완전 제어 소자의 수량이 줄어들게 배분된다. 복수의 전류 차단 모듈을 직렬로 연결하는 방식을 채택한 것은, 단일 전류 차단 모듈의 부피 사이즈를 줄이고, 확장 및 통합에 편리하게 하기 위함이다. 그 밖에, 전류 차단 모듈의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹 중의 완전 제어 소자 양단은 완충 및 재폐로 모듈에 병렬로 연결된다. 차단 과정 중에는, 완전 제어 소자 양에 병렬로 연결된 완충 축전기가 완전 제어 소자의 전압 피크를 효과적으로 저감하고 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 구동이 불일치할 때의 균압 효과를 높일 수 있으며, 재폐로 과정 중에는, 먼저 재폐로 모듈을 스위치 온하고 고장 선로를 충전해서, 재폐로 작업에서 발생하는 선로 전압 진동을 줄일 수 있다.
브리지 타입 브랜치 회로는 4개의 전기적 노드와 4개의 서로 동일한 반전 모듈을 브리지 타입으로 연결한 구성을 포함하는데, 여기서, 반전 모듈 D1 및 반전 모듈 D3은 전기적 노드 a를 통하여 같은 방향으로 직렬로 연결되고, 브리지 타입 브랜치 회로의 제 1 브리지 암을 구성한다. 반전 모듈 D2 및 반전 모듈 D4는 전기적 노드 b 를 통하여 같은 방향으로 직렬로 연결되고, 제 2 브리지 암을 구성한다. 반전 모듈 D1은 전기적 노드 c를 통하여 반전 모듈 D2와 연결되고, 반전 모듈 D3은 전기적 노드 d를 통하여 반전 모듈 D4와 연결되어, 제 1 브리지 암 및 제 2 브리지 암이 같은 방향으로 병렬로 연결되는 것을 실현하도록 한다. 전기적 노드 a와 전기적 노드 b는 각각 1개의 연결선에 연장되어 전류 반전 및 차단 유닛의 전선 연결 단자 역할을 하고, 전기적 노드 c와 전기적 노드 d의 사이에 전류 차단 브랜치 회로가 연결되어 있다.
반전 모듈은 비제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹 및 인덕터가 직렬로 연결되어 구성된다. 전류가 온 상태 전류 브랜치 회로에 의하여 브리지 타입 브랜치 회로 및 전류 차단 브랜치 회로로 이동하는 때에, 완전 제어 소자의 턴 오프 속도가 빠르기 때문에, 전류가 빠른 속도로 전달될 것이고, 이 때 브리지 타입 브랜치 회로에서 비제어 소자를 통과하는 전류가 빠르게 증가할 것이어서, 따라서 직렬 연결된 인덕터의 주요 작용은 환류 과정에서 비교적 큰 전류 변화율(di/dt)를 억제하여 전력 소자의 손상을 방지하는 것이다. 비제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 브리지 타입 구조는 전류 반전 기능을 수행한다. 구체적으로는, 선로 전류의 방향이 전기적 노드 a에서 전기적 노드 b일 경우에는, 전류가 반전 모듈 D1 및 반전 모듈 D4를 통해 전류 차단 브랜치 회로를 통과하는데, 이 때 반전 모듈 D1 및 반전 모듈 D4가 도통하고, 반전 모듈 D2 및 반전 모듈 D3은 차단스위치 오프여서, 전류 차단 브랜치 회로가 차단되면 반전 모듈 D2 및 반전 모듈 D3이 고전압을 받을 것이다. 선로 전류의 방향이 전기적 노드 b에서 전기적 노드 a일 경우에는, 전류가 반전 모듈 D2 및 반전 모듈 D3을 통해 전류 차단 브랜치 회로를 통과하는데, 이 때 반전 모듈 D2 및 반전 모듈 D3은 도통하고, 반전 모듈 D1 및 반전 모듈 D4가 스위치 오프여서, 전류 차단 브랜치 회로가 차단이 되면 반전 모듈 D1 및 반전 모듈 D4가 고전압을 받을 것이다.
다음으로, 본 발명 직류 전류 차단 장치의 구체적인 연결 구조를 실시예와 함께 더욱 상세히 설명한다.
직류 전류 차단 장치의 제 1 실시예:
도 1에 도시된 것과 같이, 온 상태 전류 브랜치 회로, 전류 반전 및 차단 유닛이 각각 1 그룹씩 설치되고, 온 상태 전류 브랜치 회로는 전류 반전 및 차단 유닛의 양단에 병렬로 연결된다. 전류 차단 브랜치 회로에도 전류 차단 모듈을 1개만 설치하며, 전류 차단 모듈은 1개의 비선형 저항기 R1과, 동일한 방향으로 직렬로 연결된 복수 개의 완전 제어 소자로 구성되는 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 포함한다. 비선형 저항기 R1과 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹은 병렬로 연결된다.
직류 전류 차단 장치의 제 2 실시예:
도 2 에 도시된 것과 같이, 직류 전류 차단 장치의 제 1 실시예와의 차이점은, 전류 반전 및 차단 유닛이 복수 그룹 설치되어 있어, 복수 그룹의 전류 반전 및 차단 유닛이 순서대로 직렬로 연결되고, 그리고 나서 다시 온 상태 전류 브랜치 회로와 연결된다는 것이다.
직류 전류 차단 장치의 제 3 실시예:
도 3에 도시된 것과 같이, 직류 전류 차단 장치의 제 1 실시예와의 차이점은, 전류 반전 및 차단 유닛 중의 전류 차단 브랜치 회로에는 직렬로 연결된 복수 개의 비선형 저항기 R1가 설치되어 있고, 각각의 비선형 저항기 R1의 양단에 1 그룹의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹이 병렬로 연결 되어 있다는 것이나, 다만 본 실시예 중의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 완전 제어 소자의 수량과 직류 전류 차단 장치의 제 1 실시예 중의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 완전 제어 소자의 수량은 서로 같아, 본 실시예에서는 각각의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹 중의 완전 제어 소자의 수량은 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 수량에 따라 평균하여 배분한다. 이러한 연결 구조는 단일의 전류 차단 모듈의 부피를 줄일 수 있다.
직류 전류 차단 장치의 제 4 실시예:
도 4에 도시된 것과 같이, 직류 전류 차단 장치의 제 1 실시예와의 차이점은, 온 상태 전류 브랜치 회로, 전류 반전 및 차단 유닛이 복수 그룹 설치되어 있고, 모든 온 상태 전류 브랜치 회로는 순서대로 직렬로 연결되고, 전류 반전 및 차단 유닛은 온 상태 전류 브랜치 회로와 일대일 대응하게 병렬로 연결된다는 것이다.
직류 전류 차단 장치의 제 5 실시예:
직류 전류 차단 장치의 제 2 실시예와의 차이점은, 전류 차단 브랜치 회로로서 직류 전류 차단 장치의 제 3 실시예 중의 전류 차단 브랜치 회로를 채택한다는 것이다.
직류 전류 차단 장치의 제 6 실시예:
직류 전류 차단 장치의 제 4 실시예와의 차이점은, 전류 차단 브랜치 회로로서 직류 전류 차단 장치의 제 3 실시예 중의 전류 차단 브랜치 회로를 채택한다는 것이다.
전술[前述]한 전류 전달 모듈은 이하의 다섯 가지 실시예를 포함하는데, 상술[上述]한 모든 직류 전류 차단 장치의 구조는 이하의 다섯 가지 중의 임의의 하나를 채택할 수 있다. 아래에서는 전류 전달 모듈의 구체적인 구조를 도 5 내지 도 9와 함께 상세히 설명한다.
전류 전달 모듈의 제 1 실시예:
도 5에 도시된 것과 같이, 전류 전달 모듈은 병렬로 연결된 비선형 저항기 R2 및 완전 제어 소자 모듈을 포함하고, 완전 제어 소자 모듈은 직렬로 연결된 2개 이상의 완전 제어 소자를 포함하되, 여기서 적어도 2개의 완전 제어 소자끼리는 반대 방향으로 직렬 연결 되고 있다.
전류 전달 모듈의 제 2 실시예:
도 6에 도시된 것과 같이, 전류 전달 모듈은 병렬로 연결된 비선형 저항기 R2 및 완전 제어 소자 모듈을 포함하고, 완전 제어 소자 모듈은 1개 또는 직렬 연결된 2개 이상의 풀 브리지 서브 모듈을 포함하며, 풀 브리지 서브 모듈은 브리지 타입으로 연결된 4개의 완전 제어 소자를 포함하고, 풀 브리지 서브 모듈의 브리지 암 양단에는 또한 축전기가 병렬로 연결된다.
전류 전달 모듈의 제 3 실시예:
도 7에 도시된 것과 같이, 전류 전달 모듈은 병렬로 연결된 비선형 저항기 R2 및 2개의 일방향 통류[通流; flow] 모듈을 포함하고, 2개의 일방향 통류 모듈이 반대 방향으로 병렬로 연결된 후에 비선형 저항기 R2와 병렬로 연결된다. 일방향 통류 모듈은, 적어도 한 쌍의 완전 제어 소자 및 적어도 한 쌍의 비제어 소자를 포함하고, 완전 제어 소자 및 비제어 소자는 같은 방향으로 직렬로 연결된다.
전류 전달 모듈의 제 4 실시예:
도 8에 도시된 것과 같이, 전류 전달 모듈은 비선형 저항기 R2, 완전 제어 소자 직렬 연결 모듈, 비제어 소자 풀 브리지 모듈을 포함한다. 비선형 저항기, 완전 제어 소자 직렬 연결 모듈은 비제어 소자 풀 브리지 모듈의 2개의 브리지 암과 병렬로 연결된다. 완전 제어 소자 직렬 연결 모듈은 같은 방향으로 직렬로 연결된 적어도 2개의 완전 제어 소자를 포함한다. 비제어 소자 풀 브리지 모듈의 각 브리지 암은 적어도 2개의 비제어 소자가 정방향으로 직렬로 연결된 것으로 구성되며, 2개의 브리지 암의 중점 각각이 전류 전달 모듈의 입력단 및 출력단 역할을 한다.
전류 전달 모듈의 제 5 실시예:
도 9에 도시된 것과 같이, 전류 전달 모듈은 비선형 저항기 R2 및 완전 제어 소자 모듈을 포함하고, 완전 제어 소자 모듈은 1개 또는 2개 이상의 풀 브리지 서브 모듈의 직렬 연결로 구성되며, 풀 브리지 서브 모듈이 브리지 타입으로 연결된 4개의 완전 제어 소자 및 1개의 RCD 모듈을 포함하고, 풀 브리지 서브 모듈의 브리지 암 및 RCD 모듈은 병렬로 연결된다. RCD 모듈은 1개의 비제어 소자, 1개의 축전기 및 2개의 저항기를 포함한다. 여기서, 비제어 소자 및 축전기는 직렬로 연결되고, 또한 비제어 소자의 음극은 축전기의 일단에 연결되고, 두 저항기가 각각 비제어 소자 및 축전기의 양단에 병렬로 연결된다.
전술한 완충 및 재폐로 모듈은 아래와 같은 6개의 실시예를 포함하는데, 상술한 모든 직류 전류 차단 장치의 구조가 아래와 같은 6개 중의 임의의 하나의 완충 및 재폐로 모듈을 채택할 수 있다. 아래에서는 완충 및 재폐로 모듈의 구체적인 구조는 도 10 내지 도 15를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
완충 및 제 폐로 모듈의 제 1 실시예:
도 10에 도시된 것과 같이, 완충 및 재폐로 회로는 1개의 축전기, 1개의 저항기 및 1개의 재폐로 모듈을 포함하고, 상기 축전기 및 저항기 및 재폐로 모듈은 서로 병렬로 연결된다. 상기 재폐로 모듈은 1개의 저항기 및 1개의 완전 제어 소자를 포함하고, 상기 저항기 및 완전 제어 소자는 직렬로 연결된다.
완충 및 재폐로 모듈의 제 2 실시예:
도 11에 도시된 것과 같이, 완충 및 재폐로 회로는 1개의 축전기, 1개의 저항기 및 1개의 재폐로 모듈을 포함한다. 상기 축전기, 저항기 및 재폐로 모듈은 서로 병렬로 연결되고, 상기 재폐로 모듈은 1개의 저항기 및 1개의 완전 제어 소자 및 1개의 비제어 소자를 포함하고, 상기 저항기 및 완전 제어 소자는 직렬로 연결되며, 상기 비제어 소자가 저항기의 양단에 병렬로 연결되고, 상기 완전 제어 소자 및 비제어 소자직렬 연결 방향은 서로 반대이다.
완충 및 재폐로 모듈의 제 3 실시예:
도 12에 도시된 것과 같이, 완충 및 재폐로 회로는 1개의 RCD 모듈 및 1개의 재폐로 모듈을 포함한다. 상기 RCD 모듈은 1개의 비제어 소자, 1개의 축전기 및 2개의 저항기를 함하고, 여기서, 비제어 소자 및 축전기는 직렬로 연결되고, 비제어 소자의 음극은 축전기의 일단에 연결 되며, 2개의 저항기가 각각 비제어 소자 및 축전기의 양단에 병렬로 연결되고 있다. 상기 재폐로 모듈은 1개의 저항기 및 1개의 완전 제어 소자를 포함하며, 상기 저항기 및 완전 제어 소자는 직렬로 연결되고, 상기 재폐로 모듈 및 상기 RCD 모듈은 병렬로 연결된다.
완충 및 재폐로 모듈의 제 4 실시예:
도 13에 도시된 것과 같이, 완충 및 재폐로 회로는 1개의 RCD 모듈 및 1개의 재폐로 모듈을 포함한다. 상기 RCD 모듈은 1개의 비제어 소자 및 1개의 축전기 및 2개의 저항기를 포함하고, 여기서, 비제어 소자 및 축전기가 직렬로 연결되고, 비제어 소자의 음극은 축전기의 일단에 연결되며, 2개의 저항기가 각각 완전 비제어 소자 및 축전기의 양단에 병렬로 연결되고 있다. 상기 재폐로 모듈은 1개의 저항기, 1개의 완전 제어 소자 및 1개의 비제어 소자를 포함한다. 상기 저항기 및 완전 제어 소자는 직렬로 연결되고, 상기 비제어 소자는 저항기의 양단에 병렬로 연결되며, 상기 완전 제어 소자 및 비제어 소자의 직렬 연결 방향은 서로 반대이다. 상기 재폐로 모듈 및 상기 RCD 모듈은 병렬로 연결된다.
완충 및 재폐로 모듈의 제 5 실시예:
도 14에 도시된 것과 같이, 완충 및 재폐로 회로는 1개의 RCD 모듈 및 1개의 재폐로 모듈을 포함한다. 상기 RCD 모듈은 1개의 비제어 소자, 1개의 축전기 및 2개의 저항기를 포함하고, 여기서, 비제어 소자 및 축전기는 직렬로 연결되고, 비제어 소자의 음극은 축전기의 일단에 연결되며, 2개의 저항기가 각각 비제어 소자 및 축전기의 양단에 병렬로 연결되고 있다. 상기 재폐로 모듈은 1개의 저항기 및 1개의 완전 제어 소자를 포함한다. 상기 저항기 및 완전 제어 소자가 직렬로 연결되고, 상기 재폐로 모듈은 상기 RCD 모듈의 축전기의 양단에 병렬로 연결된다.
완충 및 재폐로 모듈의 제 6 실시예:
도 15에 도시된 것과 같이, 완충 및 재폐로 회로는 1개의 RCD 모듈 및 1개의 재폐로 모듈을 포함한다. 상기 RCD 모듈은 1개의 비제어 소자, 1개의 축전기 및 2개의 저항기를 포함하고, 여기서, 비제어 소자 및 축전기는 직렬로 연결되고, 비제어 소자의 음극은 축전기의 일단에 연결되며, 2개의 저항기가 각각 비제어 소자 및 축전기의 양단에 병렬로 연결되고 있다. 상기 재폐로 모듈은 1개의 저항기, 1개의 완전 제어 소자 및 1개의 비제어 소자를 포함한다. 상기 저항기 및 완전 제어 소자는 직렬로 연결되고, 상기 비제어 소자가 저항기의 양단에 병렬로 연결되며, 상기 완전 제어 소자 및 비제어 소자의 직렬 연결 방향은 서로 반대이고, 상기 재폐로 모듈이 상기 RCD 모듈의 축전기 양단에 병렬로 연결된다.
상술한 모든 완전 제어 소자는 전류를 도통하고 차단할 수 있는 능력을 가지며, IGBT, EGBT, GTO와 같은 게이트 전극 턴 오프 가능 소자를 채택할 수 있다. 비제어 소자는 전류를 도통하고 차단할 수 있는 기능이 필요하지 않으며, 광석 다이오드(crystal diode)를 채택할 수 있다.
사용시, 직류 전류 차단 장치는 전기적 노드 a 및 전기적 노드 b를 통해 직류 시스템에 직렬로 연결되고, 비제어 소자의 풀 브리지 회로를 통해 환류하여, 완전 제어 소자의 수량을 현저하게 감소할 수 있어, 설비 예산을 저감할 수 있다.
본 발명이 제공하는 직류 전류 차단 장치의 제어 방법은 상술한 임의의 하나의 직류 전류 차단 장치의 구조를 채택할 수 있으며, 구체적인 제어 방법은 아래와 같다.
Ⅰ) 직류 시스템이 정상적으로 작동하는 경우, 기계적 스위치 S를 턴 온하고, 전류 전달 모듈 내의 완전 제어 소자가 온 상태에 있게 하여, 온 상태 전류 브랜치 회로 중에 직렬 연결된 기계적 스위치 및 전류 전달 모듈을 통해 정상 상태 전류가 흐르게 한다.
Ⅱ) 직류 시스템에 단락 고장이 발생한 경우
① 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 스위치 온하고, 온 상태 전류 브랜치 회로의 전류 전달 모듈의 완전 제어 소자를 스위치 오프한다.
② 온 상태 전류 브랜치 회로의 전류가 브리지 타입 브랜치 회로 및 전류 차단 브랜치 회로에 완전히 전달되면, 온 상태 전류 브랜치 회로의 기계적 스위치를 턴 오프한다.
③ 기계적 스위치 S를 아크 없이 차단한 후에, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 스위치 오프하는데, 이 때 고장 전류가 비선형 저항기 R1로 전달되어, 시스템 에너지가 비선형 저항기에 의해 소멸됨에 이르러, 상기 직류 차단 장치의 차단을 완료한다.
Ⅲ) 고장으로 차단한 후에 재폐로하는 경우
① 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 재폐로 모듈을 스위치 온한다.
② 고장 선로의 회복 여부를 판단한다.
선로의 고장으로부터의 판단 기준은 다음의 어느 하나일 수 있다: 1) 고장 선로 측의 전압이 충전됨, 2) 전류 차단 브랜치 회로의 양단에 전압이 없음, 3) 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 양단에 전압이 없음, 4) 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 각각의 완전 제어 소자의 양단에 전압이 없음, 5) 전류 차단 브랜치 회로 내의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 각각의 완전 제어 소자의 완충 및 재폐로 회로의 축전기의 양단에 전압이 없음
③ 만약 선로가 고장으로부터 회복되지 않았으면, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 재폐로 모듈을 차단하고, 단계 ⑦로 진입한다.
④ 만약 선로가 고장으로부터 회복되었으면, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 스위치 온하고, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 재폐로 모듈을 차단한다.
⑤ 온 상태 전류 브랜치 회로의 기계적 스위치를 턴 온하고, 온 상태 전류 브랜치 회로의 전류 전달 모듈의 완전 제어 소자를 스위치 온한다.
⑥ 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 차단한다.
⑦ 재폐로를 완료한다.
위와 같이 설명한 것은 단지 본 발명의 바람직한 실시방식일뿐이고, 지적해야 할 것은, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에 있다는 전제하에서, 약간의 개선이나 변형을 할 수 있을 것이며, 이러한 개선과 변형 또한 본 발명의 보호 범위로 보아야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 직류 전류 차단 장치로서,
    병렬로 연결된 온 상태 전류 브랜치 회로와 전류 반전 및 차단 유닛을 포함하고, 온 상태 전류 브랜치 회로는 직렬로 연결된 기계적 스위치 및 전류 전달 모듈을 포함하며, 전류 반전 및 차단 유닛은 브리지 타입 브랜치 회로 및 전류 차단 브랜치 회로를 포함하되,
    전류 차단 브랜치 회로 및 브리지 타입 브랜치 회로의 브리지 암이 병렬로 연결되고,
    상기 전류 차단 브랜치 회로는 1개의 전류 차단 모듈 또는 직렬 연결로 결합된 복수 개의 전류 차단 모듈을 포함하고,
    상기 전류 차단 모듈은 병렬로 연결된 비선형 저항기 및 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 포함하되, 상기 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹 내의 각각의 완전 제어 소자의 양단에 완충 및 재폐로 회로가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 차단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 전달 모듈은 병렬로 연결된 비선형 저항기 및 완전 제어 소자 모듈을 포함하고,
    상기 완전 제어 소자 모듈은 1개 또는 직렬로 연결된 1개 이상의 풀 브리지 서브 모듈로 구성되고, 상기 풀 브리지 서브 모듈은 4개의 브리지 타입으로 연결된 완전 제어 소자 및 1개의 RCD 모듈을 포함하고, 상기 풀 브리지 서브 모듈의 브리지 암 및 RCD 모듈은 서로 병렬로 연결되며, 상기 RCD 모듈은 1개의 비제어 소자, 1개의 축전기 및 2개의 저항기를 포함하되, 비제어 소자와 축전기는 직렬로 연결되고, 비제어 소자의 음극은 축전기의 일단에 연결되고, 2개의 저항기가 비제어 소자 및 축전기의 양단에 각각 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 차단 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충 및 재폐로 회로는, 1개의 축전기, 1개의 저항기 및 1개의 재폐로 모듈을 포함하고, 상기 축전기, 저항기 및 재폐로 모듈은 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 차단 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충 및 재폐로 회로는, 1개의 RCD 모듈 및 1개의 재폐로 모듈을 포함하고, 상기 RCD 모듈은 1개의 비제어 소자, 1개의 축전기 및 2개의 저항기를 포함하되, 비제어 소자와 축전기는 직렬로 연결되고, 비제어 소자의 음극은 축전기의 일단에 연결되며, 2개의 저항기는 각각 비제어 소자 및 축전기의 양단에 병렬로 연결되고, 상기 재폐로 모듈 및 상기 RCD 모듈은 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 차단 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충 및 재폐로 회로는, 1개의 RCD 모듈 및 1개의 재폐로 모듈을 포함하고, 상기 RCD 모듈은 1개의 비제어 소자, 1개의 축전기 및 2개의 저항기를 포함하되, 비제어 소자와 축전기는 직렬로 연결되고, 비제어 소자의 음극은 축전기의 일단에 연결되며, 2개의 저항기는 각각 비제어 소자 및 축전기의 양단에 병렬로 연결되고, 상기 재폐로 모듈은 RCD 모듈 내의 축전기의 양단에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 차단 장치.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재폐로 모듈은 1개의 저항기 및 1개의 완전 제어 소자를 포함하고, 상기 저항기 및 완전 제어 소자는 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 전류 차단 장치.
  7. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재폐로 모듈은 1개의 저항기, 1개의 완전 제어 소자 및 1개의 비제어 소자를 포함하고, 상기 저항기 및 완전 제어 소자는 직렬로 연결되고, 상기 비제어 소자는 저항기의 양단에 병렬로 연결되며, 상기 완전 제어 소자 및 비제어 소자는 직렬 연결 방향이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 직류 전류 차단 장치.
  8. 직류 전류 차단 장치의 제어 방법으로서,
    (1) 직류 시스템이 정상적으로 작동하는 경우, 기계적 스위치를 턴 온하고, 전류 전달 모듈 내의 완전 제어 소자가 온 상태에 있게 하여, 온 상태 전류 브랜치 회로 내에서 직렬 연결된 기계적 스위치 및 전류 전달 모듈을 통해 정상 상태 전류가 흐르게 하고,
    (2) 직류 시스템에 단락 고장이 발생한 경우,
    201) 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 스위치 온하고, 온 상태 전류 브랜치 회로의 전류 전달 모듈의 완전 제어 소자를 스위치 오프하고,
    202) 온 상태 전류 브랜치 회로의 전류가 브리지 타입 브랜치 회로 및 전류 차단 브랜치 회로에 완전히 전달되면, 온 상태 전류 브랜치 회로의 기계적 스위치를 턴 오프하고,
    203) 기계적 스위치를 아크 없이 차단한 후에, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 스위치 오프하여, 고장 전류가 비선형 저항기로 전달되어 시스템 에너지가 비선형 저항기에 의해 소멸됨에 이르러 상기 직류 차단 장치의 차단을 완료하고,
    (3) 고장으로 차단한 후에 재폐로하는 경우,
    301) 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 재폐로 모듈을 스위치 온하고,
    302) 고장 선로의 회복 여부를 판단하여,
    선로가 고장으로부터 회복되지 않았으면, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 재폐로 모듈을 차단하고 재폐로를 완료하고,
    선로가 고장으로부터 회복이 되었으면, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 스위치 온하고, 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 재폐로 모듈을 차단하고 단계 303으로 진입하고,
    303) 온 상태 전류 브랜치 회로의 기계적 스위치를 턴 온하고, 온 상태 전류 브랜치 회로의 전류 전달 모듈의 완전 제어 소자를 스위치 온하고,
    304) 전류 차단 브랜치 회로의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹을 차단하고 재폐로를 완료하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전류 차단 장치의 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    단계 302에서 선로의 고장으로부터의 회복의 판단 기준은,
    1) 고장 선로 측의 전압이 충전된 것과,
    2) 전류 차단 브랜치 회로의 양단에 전압이 없는 것과,
    3) 전류 차단 브랜치 회로 내의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 양단에 전압이 없는 것과,
    4) 전류 차단 브랜치 회로 내의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 각각의 완전 제어 소자의 양단에 전압이 없는 것과,
    5) 전류 차단 브랜치 회로 내의 완전 제어 소자 직렬 연결 밸브 그룹의 각각의 완전 제어 소자의 완충 및 재폐로 회로의 축전기의 양단에 전압이 없는 것
    중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전류 차단 장치의 제어 방법.
KR1020187025918A 2016-04-19 2017-04-17 직류 전류 차단 장치 및 그 제어 방법 KR101968459B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610245174.3A CN105790236B (zh) 2016-04-19 2016-04-19 一种直流电流关断装置及其控制方法
CN201610245174.3 2016-04-19
PCT/CN2017/080819 WO2017181927A1 (zh) 2016-04-19 2017-04-17 一种直流电流关断装置及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180103181A KR20180103181A (ko) 2018-09-18
KR101968459B1 true KR101968459B1 (ko) 2019-04-11

Family

ID=56397828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187025918A KR101968459B1 (ko) 2016-04-19 2017-04-17 직류 전류 차단 장치 및 그 제어 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10418803B2 (ko)
KR (1) KR101968459B1 (ko)
CN (1) CN105790236B (ko)
BR (1) BR112018013070B1 (ko)
WO (1) WO2017181927A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105262068A (zh) * 2015-10-14 2016-01-20 南京南瑞继保电气有限公司 一种高压直流断路器及其控制方法
CN105790236B (zh) 2016-04-19 2018-03-13 南京南瑞继保电气有限公司 一种直流电流关断装置及其控制方法
CN106253243B (zh) * 2016-08-09 2018-09-28 南京南瑞继保电气有限公司 一种高压直流断路器的合闸控制方法
CN106533145B (zh) * 2016-11-22 2019-10-15 平高集团有限公司 一种高压直流断路器
CN106953295A (zh) * 2017-05-19 2017-07-14 南京南瑞继保电气有限公司 一种高压直流断路器控制系统及方法
CN107565506A (zh) * 2017-08-21 2018-01-09 全球能源互联网研究院有限公司 一种直流断路器重合闸控制方法及装置
EP3540750B1 (en) * 2018-03-16 2021-05-05 ABB Power Grids Switzerland AG Hvdc circuit breaker, hvdc switchyard, hvdc switchyard system, and hvdc grid
CN108306266B (zh) * 2018-03-20 2023-06-13 四川大学 一种具有重合闸模块的混合式直流断路器及其控制方法
KR102164975B1 (ko) * 2019-01-29 2020-10-13 전남대학교산학협력단 양방향 dc 차단기
CN114207976A (zh) * 2019-03-29 2022-03-18 西门子股份公司 断开或接通直流电路的装置和自动接通直流电路的方法
CN111628485B (zh) * 2020-04-15 2022-04-12 南方电网科学研究院有限责任公司 一种三端直流输电系统的线路保护方法和系统
US11509128B2 (en) 2020-09-14 2022-11-22 Abb Schweiz Ag Multi-port solid-state circuit breaker apparatuses, systems, and methods
CN113078619B (zh) * 2021-04-12 2022-07-15 中国矿业大学 一种柔性直流电网快速保护方法
CN113300339B (zh) * 2021-05-28 2024-02-02 国网冀北综合能源服务有限公司 Ac/dc变流器直流短路故障快速恢复装置、及方法
CN114094820B (zh) * 2021-11-22 2023-09-08 核工业西南物理研究院 电容储能式电流下降斜率可调电源
CN114204517B (zh) * 2021-12-10 2024-03-22 西安西电电力系统有限公司 一种混合式直流断路器及其控制方法
CN116260118B (zh) * 2023-04-03 2023-09-22 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种具备限流功能的混合式直流断路器及其控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101679722B1 (ko) 2013-12-31 2016-11-25 주식회사 효성 Ｄｃ 차단기
KR101720112B1 (ko) 2013-01-31 2017-03-27 엔알 엔지니어링 컴퍼니 리미티드 선로 전류를 차단 또는 제한하는 장치 및 그의 제어 방법

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4300181A (en) 1979-11-28 1981-11-10 General Electric Company Commutation circuit for an HVDC circuit breaker
CN1529929A (zh) * 2000-11-13 2004-09-15 伊顿公司 直流电力系统中飞弧的检测
AU2009355281B2 (en) * 2009-11-16 2014-01-16 Hitachi Energy Ltd Device and method to break the current of a power transmission or distribution line and current limiting arrangement
AU2010344989B2 (en) * 2010-02-03 2014-02-13 Hitachi Energy Ltd Switching module to limit and/or break the current of an electric power line
WO2012000545A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 Abb Technology Ag An hvdc transmission system, an hvdc station and a method of operating an hvdc station
CN102354955B (zh) * 2011-07-22 2014-11-05 中国电力科学研究院 一种模块化多电平换流器的保护方法
WO2013071980A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Abb Technology Ag Hvdc hybrid circuit breaker with snubber circuit
FR2985082B1 (fr) * 2011-12-23 2014-02-21 Alstom Technology Ltd Dispositif disjoncteur mecatronique et procede de declenchement associe et application a la coupure de courant continu eleve
EP2701255B1 (en) * 2012-08-23 2016-05-04 General Electric Technology GmbH Circuit interruption device
EP2750257B1 (en) * 2012-09-17 2016-05-11 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Circuit breakers
WO2014094847A1 (de) * 2012-12-19 2014-06-26 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum schalten eines gleichstromes in einem pol eines gleichspannungsnetzes
CN103972855B (zh) * 2013-01-31 2016-12-28 南京南瑞继保电气有限公司 一种使线路双向电流分断的装置及其控制方法
CN103280763B (zh) * 2013-02-27 2016-12-28 国网智能电网研究院 一种直流断路器及其实现方法
KR101658539B1 (ko) * 2014-10-10 2016-09-22 엘에스산전 주식회사 직류 차단기 및 이를 이용하는 방법
CN104901269B (zh) * 2015-06-02 2018-05-01 梦网荣信科技集团股份有限公司 一种全固态直流断路器及其控制方法
CN105262068A (zh) * 2015-10-14 2016-01-20 南京南瑞继保电气有限公司 一种高压直流断路器及其控制方法
CN105790236B (zh) * 2016-04-19 2018-03-13 南京南瑞继保电气有限公司 一种直流电流关断装置及其控制方法
CN205610214U (zh) * 2016-04-19 2016-09-28 南京南瑞继保电气有限公司 一种直流电流关断装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101720112B1 (ko) 2013-01-31 2017-03-27 엔알 엔지니어링 컴퍼니 리미티드 선로 전류를 차단 또는 제한하는 장치 및 그의 제어 방법
KR101679722B1 (ko) 2013-12-31 2016-11-25 주식회사 효성 Ｄｃ 차단기

Also Published As

Publication number Publication date
US10418803B2 (en) 2019-09-17
KR20180103181A (ko) 2018-09-18
US20190020193A1 (en) 2019-01-17
BR112018013070B1 (pt) 2023-05-02
CN105790236B (zh) 2018-03-13
WO2017181927A1 (zh) 2017-10-26
BR112018013070A2 (pt) 2018-12-11
CN105790236A (zh) 2016-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101968459B1 (ko) 직류 전류 차단 장치 및 그 제어 방법
Mohammadi et al. HVDC circuit breakers: A comprehensive review
JP6683716B2 (ja) 対向電流の発生を有するｄｃ回路遮断器
Song et al. A modular multilevel converter integrated with DC circuit breaker
CA2939459C (en) Direct-current power transmission protection device, converter and protection method
US9478974B2 (en) DC voltage circuit breaker
CN103972855B (zh) 一种使线路双向电流分断的装置及其控制方法
AU2013376519B2 (en) Apparatus for limiting current of circuit or breaking current, and control method thereof
WO2016140122A1 (ja) 直流遮断装置
CN110970875A (zh) 一种用于直流电网的组合限流型直流断路器
KR20180096999A (ko) Dc 그리드용 고장 전류 제한기 및 그 제어방법
CN110739167A (zh) 一种直流开关设备
WO2014117608A1 (zh) 一种使线路电流分断的装置及其控制方法
CN115241850B (zh) 一种组合式高压直流断路器及其控制策略
CN111696803B (zh) 基于电容换流的双向混合式直流断路器及直流输电系统
CN113257597A (zh) 一种基于复合换流方式的混合式直流断路器及其控制方法
CN111478294A (zh) 双向h桥igbt固态断路器
CN113422360A (zh) 一种直流断路器及控制方法
CN111404113A (zh) 一种t型直流断路器及其控制方法
JP2018195565A (ja) 直流遮断装置
CN116613712A (zh) 一种基于晶闸管的低压直流混合式断路器及其控制方法
CN110311353A (zh) 一种限流式混合直流断路器及限流分断方法
CN113922330A (zh) 一种基于复合换流方式的发电机出口断路器及其控制方法
JP2015226435A (ja) 直流遮断装置
WO2013091699A1 (en) An arrangement for controlling the electric power transmission in a hvdc power transmission system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right