直流斷路器、直流斷路設(shè)備及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直流斷路器、直流斷路設(shè)備及控制方法，所述直流斷路器包括：可控單元、繞設(shè)在所述可控單元外圍的線圈繞組和控制單元；其中，所述線圈繞組的兩端分別電連接至可控電源的輸出端；所述控制單元與所述可控電源電連接，用于控制所述可控電源向所述線圈繞組的輸出電流；所述可控單元，用于隨著所述線圈繞組中通過的電流變化而改變電導(dǎo)率。通過本發(fā)明提供的直流斷路器及直流斷路設(shè)備，通過控制線圈繞組中的電流，精確連續(xù)地調(diào)整所述可控單元的電導(dǎo)率，從而有效減小電弧，提高直流斷路的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】
直流斷路器、直流斷路設(shè)備及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流斷路器、直流斷路設(shè)備及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著越來越多的高壓直流輸電(high-voltage direct current，簡稱HVDC)系統(tǒng)的發(fā)展，可以預(yù)見互聯(lián)的高壓直流電網(wǎng)將被廣泛應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于直流電流沒有自然過零點(diǎn)，因此電流被關(guān)斷時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)自然滅弧。
[0003]對(duì)此，圖1為現(xiàn)有的一種直流斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，正常導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)K3斷開，直流斷路器未被激活，所有電流流經(jīng)開關(guān)K 2，同時(shí)電源Udc為電容C 2充電?；谠撝绷鲾嗦菲?，當(dāng)開關(guān)K2關(guān)斷時(shí)，相應(yīng)的電弧電壓開始上升，在開關(guān)1(2的斷路接觸器被關(guān)斷后的一定時(shí)段內(nèi)，控制開關(guān)K3導(dǎo)通，則電容C 2的反向電壓通過電感L 2施加給開關(guān)K 2的電弧，以增強(qiáng)振蕩。當(dāng)疊加電流過零時(shí)，控制開關(guān)K2關(guān)斷，則電感中的能量將逐漸轉(zhuǎn)移給電容c2，直到電容C2的電壓高于壓敏電阻MOV 2的額定電壓，相應(yīng)的，壓敏電阻MOV 2開始工作，以吸收能量，最后使得電流逐漸降至零，則控制開關(guān)K3關(guān)斷。但是，在高壓直流輸電場景下，由于電流斷開過程中產(chǎn)生的能量極高，因此無法通過壓敏電阻來驅(qū)散線路電抗器中所有的能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種直流斷路器、直流斷路設(shè)備及控制方法，用于解決高壓直流輸電場景下無法可靠進(jìn)行直流斷路的問題。
[0005]依據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式提出了一種直流斷路器，包括:一個(gè)可控單元，包括一個(gè)空心絕緣體和設(shè)于空心絕緣體兩端的連接端子；一個(gè)線圈繞組，線圈繞組的兩端分別電連接至一個(gè)可控電源的輸出端；一個(gè)控制單元，控制單元與可控電源電連接，用于控制可控電源向線圈繞組的輸出電流；其中空心絕緣體中填充有磁流變液，磁流變液的電導(dǎo)率隨著線圈繞組中通過的電流的變化而改變。
[0006]上述實(shí)施方式提供的直流斷路器通過控制所述可控電源向所述線圈繞組的輸出電流，精確連續(xù)地對(duì)磁流變液的電導(dǎo)率進(jìn)彳丁控制，從而有效減小電弧，提尚直流斷路的穩(wěn)定性和可靠性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一種有利的實(shí)施方式，所述直流斷路器還包括:一個(gè)第一可控開關(guān)，第一可控開關(guān)的一端與可控單元一端的連接端子電連接，第一可控開關(guān)的另一端與可控單元另一端的連接端子電連接，第一可控開關(guān)的控制端與控制單元電連接，用于在控制單元的控制下導(dǎo)通或關(guān)斷。通過設(shè)置與可控單元并聯(lián)的第一可控開關(guān)，當(dāng)需要使電流通路處于正常導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，控制單元可以控制第一可控開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，形成短路通路，從而有效減小損耗和產(chǎn)生的熱量。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一種有利的實(shí)施方式，所述直流斷路器還包括:一個(gè)第二可控開關(guān)，第二可控開關(guān)與可控單元串聯(lián)，第二可控開關(guān)的控制端與控制單元電連接，用于在控制單元的控制下導(dǎo)通或關(guān)斷。通過設(shè)置與可控單元串聯(lián)的第二可控開關(guān)，當(dāng)需要直流斷路時(shí)，在控制單元通過調(diào)整線圈繞組中的電流，將直流斷路器所在通路中的電流降低至低于一定值之后，關(guān)斷第二可控開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)完全關(guān)斷，提高直流斷路的可靠性。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一種有利的實(shí)施方式，所述直流斷路器還包括:一個(gè)過壓保護(hù)單元，過壓保護(hù)單元的一端與可控單元的一個(gè)連接端子電連接，過壓保護(hù)單元的另一端與可控單元的另一連接端子電連接。通過設(shè)置過壓保護(hù)單元，可以吸收在所述直流斷路器在整個(gè)工作過程中產(chǎn)生的能量，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，從而進(jìn)一步穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)直流斷路。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種有利的實(shí)施方式，所述空心絕緣體為空心絕緣的圓柱體。從而使空心絕緣體周圍的磁場分布更均勻，以優(yōu)化可控單元的導(dǎo)通特性。
[0011]本發(fā)明還提供了一種直流斷路設(shè)備，包括:電流傳感器、隔離開關(guān)、處理器、以及如前所述的直流斷路器；所述電流傳感器，與所述隔離開關(guān)和所述直流斷路器串聯(lián)，用于測量流經(jīng)所述直流斷路器的電流；所述處理器，分別與所述電流傳感器和所述控制單元電連接，用于在檢測到所述電流傳感器測量的電流大于預(yù)設(shè)的額定電流值時(shí)，控制所述控制單元逐漸減小可控電源的輸出電流，以使磁流變液的電導(dǎo)率逐漸減小；所述處理器，還與所述隔離開關(guān)電連接，還用于在檢測到所述電流傳感器測量的電流低于預(yù)設(shè)的安全電流值時(shí)，控制所述隔離開關(guān)關(guān)斷。
[0012]本發(fā)明提供的直流斷路設(shè)備通過控制所述可控電源向所述線圈繞組的輸出電流，精確連續(xù)地調(diào)整磁流變液的電導(dǎo)率，在檢測到流經(jīng)直流斷路器的電流低于預(yù)設(shè)的安全電流值時(shí)，控制所述隔尚開關(guān)關(guān)斷，從而在實(shí)現(xiàn)直流斷路的基礎(chǔ)上有效減小電弧，提尚直流斷路的穩(wěn)定性和可靠性。
[0013]本發(fā)明還提供了一種用于控制如前所述的直流斷路設(shè)備導(dǎo)通的控制方法，包括:處理器控制所述隔離開關(guān)導(dǎo)通；控制單元控制可控電源的輸出電流使其增大，以使磁流變液的電導(dǎo)率增大，直至電流傳感器測量獲得的電流增大至預(yù)設(shè)的工作電流。
[0014]本發(fā)明的實(shí)施方式提供的用于控制如前所述的直流斷路設(shè)備導(dǎo)通的控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)直流斷路設(shè)備的導(dǎo)通。
[0015]本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種用于控制如前所述的直流斷路設(shè)備關(guān)斷的控制方法，包括:在第一時(shí)刻控制單元控制可控電源的輸出電流逐漸減小，以使磁流變液的電導(dǎo)率逐漸減小，直至電流傳感器測量獲得的電流減小至低于預(yù)設(shè)的安全電流值后，處理器控制隔離開關(guān)關(guān)斷，所述第一時(shí)刻為電流傳感器測量的電流大于預(yù)設(shè)的額定電流值時(shí)的時(shí)刻。
[0016]本發(fā)明的實(shí)施方式提供的用于控制如前所述的直流斷路設(shè)備斷開的控制方法，能夠在實(shí)現(xiàn)直流斷路的基礎(chǔ)上有效減小電弧，提尚直流斷路的穩(wěn)定性和可靠性。
[0017]本發(fā)明的實(shí)施方式提供的直流斷路器、直流斷路設(shè)備及控制方法，包括可控單元、繞設(shè)在所述可控單元外圍的線圈繞組和控制單元，線圈繞組電連接至可控電源，與所述可控電源電連接的控制單元，通過控制所述可控電源向所述線圈繞組的輸出電流，精確連續(xù)地調(diào)整所述可控單元的電導(dǎo)率，從而有效減小電弧，提高直流斷路的穩(wěn)定性和可靠性。
【附圖說明】
[0018]下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中:
[0019]圖1為現(xiàn)有的一種現(xiàn)有直流斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的直流斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中磁流變液隨磁場變化的微粒分布狀態(tài)變化圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的直流斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明實(shí)施例三提供的直流斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明實(shí)施例四提供的直流斷路設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明實(shí)施例五提供的直流斷路設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖8為本發(fā)明實(shí)施例中用于控制所述直流斷路設(shè)備導(dǎo)通的控制方法的流程示意圖；
[0027]圖9為本發(fā)明實(shí)施例中用于控制所述直流斷路設(shè)備斷開的控制方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的直流斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，直流斷路器I包括:一個(gè)可控單元11，可控單元11包括一個(gè)空心絕緣體111和設(shè)于空心絕緣體兩端的連接端子112、113 ;—個(gè)線圈繞組12，線圈繞組12的兩端分別電連接至一個(gè)可控電源14的輸出端；一個(gè)控制單元13，控制單元13與可控電源14電連接，用于控制可控電源14向線圈繞組12的輸出電流；其中空心絕緣體中填充有磁流變液114，磁流變液114的電導(dǎo)率隨著線圈繞組中通過的電流的變化而改變。
[0030]具體的，直流斷路器I可以應(yīng)用在任何電力傳輸或者電力分配系統(tǒng)中，例如應(yīng)用在高壓直流系統(tǒng)或中壓直流系統(tǒng)中，以用于當(dāng)應(yīng)用的系統(tǒng)中的電流超過額定的值或其它需要開斷電流的情況發(fā)生時(shí)快速開斷其內(nèi)部的電流，以保護(hù)系統(tǒng)不被損壞。
[0031]可以理解，通過設(shè)置能夠隨線圈繞組中的電流變化而改變電導(dǎo)率的磁流變液，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)直流斷路器的導(dǎo)電狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的控制和調(diào)整。在實(shí)際應(yīng)用中，控制單元可以根據(jù)預(yù)設(shè)的控制曲線，控制磁流變液的電導(dǎo)率，即所述可控單元的電導(dǎo)率，使得可控單元在特定的時(shí)刻達(dá)到合適的電阻，通過逐漸減小可控單元的電導(dǎo)率，有效避免產(chǎn)生過大的電弧能量，從而可靠地實(shí)現(xiàn)直流斷路。需要說明的是，基于本實(shí)施例的方案，在直流斷路過程中，由于可控單元的電導(dǎo)率可以精確連續(xù)地變化，因此可以有效減小電弧效應(yīng)造成的負(fù)面影響。
[0032]具體的，磁流變液(Magnetorheological Fluid，簡稱MR流體)通常被應(yīng)用在機(jī)械領(lǐng)域，因此目前對(duì)該材料的研究大多限于如何加強(qiáng)其各向剪切力強(qiáng)度，而對(duì)該材料的電導(dǎo)率鮮有研究。而本方案巧妙地將磁流變液應(yīng)用在直流斷路器中，從而有效減小電弧效應(yīng)造成的負(fù)面影響，并且，本方案中的所述可控單元不涉及機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，因而沒有運(yùn)動(dòng)損耗，可靠性好且可反復(fù)使用，使用壽命長，同時(shí)也具有很快的電磁響應(yīng)時(shí)間，能迅速關(guān)斷電流。
[0033]具體的，為了將可控單元與其它元件電連接，該空心絕緣體的兩端分別設(shè)有連接端子，該連接端子可以由導(dǎo)電材料制成。
[0034]其中，磁流變液是載流體中的一種智能流體，通常為油態(tài)流體，其特點(diǎn)是，磁流變液的電導(dǎo)率可以隨著周圍磁場的變化而變化。具體地，圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中磁流變液隨磁場變化的微粒分布狀態(tài)變化圖，如圖3所示，在正常情況下，磁流變液中的磁性微粒隨機(jī)分布地懸浮在載體油中，具體參見圖3中的左一圖，此時(shí)磁流變液的電導(dǎo)率非常低，可近似為絕緣狀態(tài)，其中，所述磁性微粒通常為微米、納米級(jí)的球體或橢球體。當(dāng)存在外部磁場時(shí)，在磁場作用下，所述磁流變液中的磁性微粒，例如，0.1-10微米的磁性微粒，在磁場的作用下將逐漸改變分布狀態(tài)分布，具體參見圖3中的左二圖，圖中箭頭表示磁場線的方向，磁流變液中的磁性微粒將逐漸在磁場作用下趨于沿磁力線排列，磁流變液的電導(dǎo)率和表觀粘度會(huì)逐漸增大，最終形成如圖3中的右一圖所示的分布狀態(tài)，即磁流變液中的磁性微粒均沿磁力線排列，相應(yīng)的，此時(shí)該磁流變液的電導(dǎo)率及其表觀粘度很高，成為粘彈性固體，可近似為導(dǎo)電狀態(tài)。
[0035]可選地，為了使空心絕緣體111周圍的磁場分布更均勻，以優(yōu)化可控單元11的導(dǎo)通特性，空心絕緣體111具體可以為空心絕緣的圓柱體。
[0036]具體的，本實(shí)施例中，為了對(duì)所述磁流變液的電導(dǎo)率進(jìn)行控制，從而控制直流斷路器的工作狀態(tài)，圍繞該空心絕緣體的線圈繞組可以被提供一可控電源，該可控電源與控制單元連接，具體的，該可控電源可以為直流可控電源。相應(yīng)的，控制單元可以通過控制所述可控電源向線圈繞組輸出的電流強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)該線圈繞組產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度進(jìn)行控制，進(jìn)而控制在所述線圈繞組產(chǎn)生的磁場作用下的所述磁流變液的電導(dǎo)率。也就是說，基于本實(shí)施例的方案，控制單元通過調(diào)整可控電源向線圈繞組輸出的電流強(qiáng)度，調(diào)整所述線圈繞組產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度，進(jìn)而連續(xù)精確的控制磁流變液的電導(dǎo)率。
[0037]相應(yīng)的，基于本實(shí)施例提供的所述直流斷路器，當(dāng)需要控制所述直流斷路器導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的導(dǎo)通控制方法包括:控制可控電源14的輸出電流增大，直至直流斷路器I中的電流增大至預(yù)設(shè)的工作電流。其中，工作電流為當(dāng)直流斷路器所應(yīng)用的系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)下時(shí)，通過所述直流電路器的電流值。
[0038]相應(yīng)的，基于本實(shí)施例提供的所述直流斷路器，當(dāng)需要控制所述直流斷路器關(guān)斷時(shí)，相應(yīng)的關(guān)斷控制方法包括:控制可控電源14的輸出電流逐漸減小，以使直流斷路器I中的電流逐漸減小。
[0039]本實(shí)施例提供的直流斷路器，包括可控單元、繞設(shè)在所述可控單元外圍的線圈繞組和控制單元，線圈繞組電連接至可控電源，與所述可控電源電連接的控制單元，通過控制所述可控電源向所述線圈繞組的輸出電流，精確連續(xù)地調(diào)整所述可控單元的電導(dǎo)率，從而有效減小電弧，提尚直流斷路的穩(wěn)定性和可靠性。
[0040]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的直流斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，根據(jù)前述任一實(shí)施例一所述的直流斷路器，直流斷路器I還包括:一個(gè)過壓保護(hù)單元15，過壓保護(hù)單元15的一端與可控單元11的一個(gè)連接端子112電連接，過壓保護(hù)單元15的另一端與可控單元11的另一連接端子113電連接。與可控單元11并聯(lián)的過壓保護(hù)單元15。
[0041]過壓保護(hù)單元15與可控單元11并聯(lián)。過壓保護(hù)單元15可以吸收直流斷路器在工作過程中產(chǎn)生的能量，實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)。
[0042]可選地，過壓保護(hù)單元15可以通過多種實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)，例如，變阻器、電容等具備能量吸收作用的元器件。具體地，本實(shí)施例中，過壓保護(hù)單元15可以包括金屬氧化物壓敏電阻(Metal Oxide Varistor，簡稱MOV)，MOV是一種限壓型保護(hù)器件，利用MOV的非線性特性，當(dāng)過電壓出現(xiàn)在MOV的兩極間，MOV可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而保護(hù)與其并聯(lián)的器件不被過電壓損壞，實(shí)現(xiàn)能量吸收作用。具體的，MOV的一端可以連接至連接端子112，另一端連接至連接端子113。MOV體積小且吸收能量的特性較好，因此能夠更可靠地實(shí)現(xiàn)直流斷流斷路。
[0043]本實(shí)施例提供的直流斷路器，通過設(shè)置過壓保護(hù)單元15，可以吸收在所述直流斷路器在整個(gè)工作過程中產(chǎn)生的能量，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，從而進(jìn)一步穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)直流斷路。
[0044]圖5為本發(fā)明實(shí)施例三提供的直流斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，根據(jù)前述任一實(shí)施例所述的直流斷路器，直流斷路器I還包括:
[0045]—個(gè)第一可控開關(guān)16，第一可控開關(guān)16的一端與可控單元11的一個(gè)連接端子112電連接，第一可控開關(guān)16的另一端與可控單元11的另一連接端子113電連接，第一可控開關(guān)16的控制端與控制單元13電連接，用于在控制單元13的控制下導(dǎo)通或關(guān)斷。第一可控開關(guān)16與可控單元11并聯(lián)。
[0046]在實(shí)際應(yīng)用中，盡管在可控單元11中的磁流變液114的電導(dǎo)率在磁場作用下達(dá)到最大值時(shí)，其依然具有非零阻抗，因此在通過大電流的情況下，將可能導(dǎo)致不可忽略的能量損耗，同時(shí)還會(huì)帶來如何散熱的問題。對(duì)此，在本實(shí)施例中，通過設(shè)置與可控單元11并聯(lián)的第一可控開關(guān)16，當(dāng)需要使電流通路處于正常導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，控制單元13可以控制第一可控開關(guān)16處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而形成短路，相應(yīng)的，電流可以直接通過第一可控開關(guān)16導(dǎo)通，從而有效減小損耗和產(chǎn)生的熱量。
[0047]具體的，在正常工作狀態(tài)下，電流流經(jīng)處于導(dǎo)通狀態(tài)的第一可控開關(guān)16，當(dāng)直流斷路器所在的通路需要關(guān)斷時(shí)，則控制單元13控制第一可控開關(guān)16關(guān)斷，以使電流流經(jīng)當(dāng)前處于導(dǎo)通狀態(tài)的可控單元11。需要說明的是，在第一可控開關(guān)16關(guān)斷的同時(shí)，由于可控單元11在在導(dǎo)通狀態(tài)下的阻抗是非零的，相應(yīng)的，會(huì)在第一可控開關(guān)16上產(chǎn)生一定的電壓。因此，第一可控開關(guān)16需要快速地關(guān)斷，以減小產(chǎn)生的壓強(qiáng)和電弧。之后，控制單元13通過逐漸減小線圈繞組12中的電流強(qiáng)度，從而降低線圈繞組12產(chǎn)生的磁場，以逐漸增大可控單元11的阻抗，相應(yīng)的，直流斷路器I所在通路上流經(jīng)的電流將逐漸減小。
[0048]相應(yīng)的，基于本實(shí)施例提供的所述直流斷路器，當(dāng)需要控制所述直流斷路器導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的導(dǎo)通控制方法包括:控制第一可控開關(guān)16導(dǎo)通，并控制可控電源14的輸出電流增大，直至直流斷路器I中的電流增大至預(yù)設(shè)的工作電流。其中，工作電流為當(dāng)直流斷路器所應(yīng)用的系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)下時(shí)，通過所述直流電路器的電流值。
[0049]相應(yīng)的，基于本實(shí)施例提供的所述直流斷路器，當(dāng)需要控制所述直流斷路器關(guān)斷時(shí)，相應(yīng)的關(guān)斷控制方法包括:控制第一可控開關(guān)16關(guān)斷，并控制可控電源14的輸出電流逐漸減小，以使直流斷路器I中的電流逐漸減小。
[0050]本實(shí)施例提供的直流斷路器，通過設(shè)置與可控單元11并聯(lián)的第一可控開關(guān)16，當(dāng)需要使電流通路處于正常導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，控制單元13可以控制第一可控開關(guān)16處于導(dǎo)通狀態(tài)，形成短路通路，從而有效減小損耗和產(chǎn)生的熱量。
[0051]圖6為本發(fā)明實(shí)施例四提供的直流斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，根據(jù)前述任一實(shí)施例所述的直流斷路器，所述直流斷路器還包括:一個(gè)第二可控開關(guān)17，第二可控開關(guān)17與可控單元11串聯(lián)，第二可控開關(guān)17的控制端與控制單元13電連接，用于在控制單元13的控制下導(dǎo)通或關(guān)斷。與可控單元11串聯(lián)的第二可控開關(guān)17，第二可控開關(guān)17還與控制單元11電連接，用于在控制單元13的控制下導(dǎo)通或關(guān)斷。
[0052]具體地，第二可控開關(guān)17的一端連接至可控單元11的連接端子112，另一端可連接至直流斷路器I用于與外圍電路元件電連接的端子，該端子用于將該直流斷路器I電連接至所應(yīng)用的電力系統(tǒng)(圖中未示出)的指定位置處，如主線路上。
[0053]在實(shí)際應(yīng)用中，可控單元11中的磁流變液的電導(dǎo)率在沒有磁場作用時(shí)可達(dá)到最小值，但其可能無法完全關(guān)斷，也就是說，仍可能有較小的電流通過。對(duì)此，在本實(shí)施例中，通過設(shè)置與可控單元11串聯(lián)的第二可控開關(guān)17，當(dāng)需要進(jìn)行直流斷路時(shí)，在控制單元13通過調(diào)整線圈繞組12中的電流，將可控單元11的電導(dǎo)率調(diào)整至低于一定值，從而將直流斷路器I所在通路中的電流降低至低于一定值之后，控制單元13控制第二可控開關(guān)17關(guān)斷，從而完全關(guān)斷該電流通路。
[0054]相應(yīng)的，基于本實(shí)施例提供的所述直流斷路器，當(dāng)需要控制所述直流斷路器導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的導(dǎo)通控制方法包括:控制第二可控開關(guān)17導(dǎo)通，并控制可控電源14的輸出電流增大，直至直流斷路器I中的電流增大至預(yù)設(shè)的工作電流。
[0055]相應(yīng)的，基于本實(shí)施例提供的所述直流斷路器，當(dāng)需要控制所述直流斷路器關(guān)斷時(shí)，相應(yīng)的關(guān)斷控制方法包括:控制可控電源14的輸出電流逐漸減小，以使直流斷路器I中的電流逐漸減小至低于一定的值后，控制第二可控開關(guān)17關(guān)斷。
[0056]本實(shí)施例提供的直流斷路器，通過設(shè)置與可控單元11串聯(lián)的第二可控開關(guān)17，當(dāng)需要直流斷路時(shí)，在控制單元13通過調(diào)整線圈繞組12中的電流，將直流斷路器所在通路中的電流降低至低于一定值之后，關(guān)斷第二可控開關(guān)17，從而實(shí)現(xiàn)完全關(guān)斷，提高直流斷路的可靠性。
[0057]圖7為本發(fā)明實(shí)施例五提供的直流斷路設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示，所述直流斷路設(shè)備包括:電流傳感器2、隔離開關(guān)3、處理器4、以及如前述任一實(shí)施例所述的直流斷路器I。電流傳感器2，與隔離開關(guān)3和直流斷路器I串聯(lián)，用于測量流經(jīng)直流斷路器I的電流；處理器4，分別與電流傳感器2和控制單元13電連接，用于在檢測到電流傳感器2測量的電流大于預(yù)設(shè)的額定電流值時(shí)，控制控制單元13逐漸減小可控電源14的輸出電流，以使磁流變液114的電導(dǎo)率逐漸減小；處理器4，還與隔離開關(guān)3電連接，還用于在檢測到電流傳感器2測量的電流低于預(yù)設(shè)的安全電流值時(shí)，控制隔離開關(guān)3關(guān)斷。
[0058]其中，額定電流值用于限定直流斷路器所應(yīng)用的電力系統(tǒng)的安全工作范圍，具體的，若直流斷路器所在通路中的電流大于該額定電流值，則會(huì)導(dǎo)致該電力系統(tǒng)中的電器件損壞。
[0059]其中，安全電流值用于限定能夠安全進(jìn)行直流斷路的電流范圍，具體的，在通路中的電流低于所述安全電流值后關(guān)斷直流通路，可以避免電弧效應(yīng)的產(chǎn)生。
[0060]控制器4可以為任意類型的控制器件，例如，微控制單元(Micro Control Unit，簡稱MCU)、可編程控制器、數(shù)字信號(hào)處理器等。
[0061]基于本實(shí)施例提供的所述直流斷路設(shè)備，圖8為本發(fā)明實(shí)施例中用于控制所述直流斷路設(shè)備導(dǎo)通的控制方法的流程示意圖，如圖8所示，當(dāng)需要控制所述直流斷路器導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的導(dǎo)通控制方法包括:101、處理器控制隔離開關(guān)3導(dǎo)通；102、控制單元13控制可控電源14的輸出電流使其增大，以使磁流變液114的電導(dǎo)率增大，直至電流傳感器2測量獲得的電流增大至預(yù)設(shè)的工作電流。
[0062]其中，工作電流為當(dāng)直流斷路器所應(yīng)用的系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)下時(shí)，通過所述直流電路器的電流值。
[0063]具體地，電流傳感器2，與隔離開關(guān)3和直流斷路器I構(gòu)成的整個(gè)串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端設(shè)有連接端子，該連接端子用于連接至所應(yīng)用的電力系統(tǒng)(圖中未示出)的指定位置處，如主電路上，以用于當(dāng)所應(yīng)用的系統(tǒng)中的電流超過額定的值或其他需要開斷電流的情況發(fā)生時(shí)快速開斷其內(nèi)部的電流，以保護(hù)系統(tǒng)不被損壞。
[0064]基于本實(shí)施例提供的所述直流斷路設(shè)備，圖9為本發(fā)明實(shí)施例中用于控制所述直流斷路設(shè)備關(guān)斷的控制方法的流程示意圖，如圖9所示，當(dāng)需要控制所述直流斷路器關(guān)斷時(shí)，例如，當(dāng)檢測到直流斷路器I所應(yīng)用的線路中，電流超過額定電流值時(shí)，相應(yīng)的關(guān)斷控制方法包括:103、在第一時(shí)刻控制單元控制可控電源的輸出電流逐漸減小，以使磁流變液的電導(dǎo)率逐漸減小，直至電流傳感器測量獲得的電流減小至低于預(yù)設(shè)的安全電流值后，處理器控制隔離開關(guān)關(guān)斷，第一時(shí)刻為電流傳感器測量的電流大于預(yù)設(shè)的額定電流值時(shí)的時(shí)刻。
[0065]其中，額定電流值用于限定直流斷路器所應(yīng)用的電力系統(tǒng)的安全工作范圍，具體的，若直流斷路器所在通路中的電流大于該額定電流值，則會(huì)導(dǎo)致該電力系統(tǒng)中的電器件損壞。其中，安全電流值為能夠安全進(jìn)行直流斷路的電流范圍，具體的，在通路中的電流低于所述安全電流值后關(guān)斷直流通路，可以避免電弧效應(yīng)的產(chǎn)生。
[0066]本實(shí)施例提供的直流斷路設(shè)備，包括電流傳感器、隔離開關(guān)、處理器、以及直流斷路器，所述直流斷路器包括可控單元、繞設(shè)在所述可控單元外圍的線圈繞組和控制單元，線圈繞組電連接至可控電源，與所述可控電源電連接的控制單元，控制單元通過控制所述可控電源向所述線圈繞組的輸出電流，精確連續(xù)地調(diào)整所述可控單元的電導(dǎo)率，從而有效減小電弧，提尚直流斷路的穩(wěn)定性和可靠性。
[0067]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直流斷路器，包括: 一個(gè)可控單元，包括一個(gè)空心絕緣體和設(shè)于空心絕緣體兩端的連接端子； 一個(gè)線圈繞組，線圈繞組的兩端分別電連接至一個(gè)可控電源的輸出端；和 一個(gè)控制單元，控制單元與可控電源電連接，用于控制可控電源向線圈繞組的輸出電流； 其中空心絕緣體中填充有磁流變液，磁流變液的電導(dǎo)率隨著線圈繞組中通過的電流的變化而改變。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器，所述直流斷路器還包括: 一個(gè)第一可控開關(guān)，第一可控開關(guān)的一端與可控單元一端的連接端子電連接，第一可控開關(guān)的另一端與可控單元另一端的連接端子電連接，第一可控開關(guān)的控制端與控制單元電連接，用于在控制單元的控制下導(dǎo)通或關(guān)斷。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器，所述直流斷路器還包括: 一個(gè)第二可控開關(guān)，第二可控開關(guān)與可控單元串聯(lián)，第二可控開關(guān)的控制端與控制單元電連接，用于在控制單元的控制下導(dǎo)通或關(guān)斷。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的直流斷路器，所述直流斷路器還包括: 一個(gè)過壓保護(hù)單元，過壓保護(hù)單元的一端與可控單元的一個(gè)連接端子電連接，過壓保護(hù)單元的另一端與可控單元的另一連接端子電連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的直流斷路器，空心絕緣體為空心絕緣的圓柱體。6.一種直流斷路設(shè)備，包括:電流傳感器、隔離開關(guān)、處理器和如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的直流斷路器，其中: 所述電流傳感器與所述隔離開關(guān)和所述直流斷路器串聯(lián)，用于測量流經(jīng)所述直流斷路器的電流； 所述處理器分別與所述電流傳感器和所述控制單元電連接，用于在檢測到所述電流傳感器測量的電流大于預(yù)設(shè)的額定電流值時(shí)，控制所述控制單元逐漸減小可控電源的輸出電流，以使磁流變液的電導(dǎo)率逐漸減??； 所述處理器還與所述隔離開關(guān)電連接，還用于在檢測到所述電流傳感器測量的電流低于預(yù)設(shè)的安全電流值時(shí)，控制所述隔離開關(guān)關(guān)斷。7.一種用于控制如權(quán)利要求6所述的直流斷路設(shè)備導(dǎo)通的控制方法，所述方法包括: 處理器控制所述隔離開關(guān)導(dǎo)通；和 控制單元控制可控電源的輸出電流使其增大，以使磁流變液的電導(dǎo)率增大，直至電流傳感器測量獲得的電流增大至預(yù)設(shè)的工作電流。8.一種用于控制如權(quán)利要求6所述的直流斷路設(shè)備關(guān)斷的控制方法，所述方法包括: 在第一時(shí)刻控制單元控制可控電源的輸出電流逐漸減小，以使磁流變液的電導(dǎo)率逐漸減小，直至電流傳感器測量獲得的電流減小至低于預(yù)設(shè)的安全電流值后，處理器控制隔離開關(guān)關(guān)斷，所述第一時(shí)刻為電流傳感器測量的電流大于預(yù)設(shè)的額定電流值時(shí)的時(shí)刻。
【文檔編號(hào)】H01H33/04GK105990066SQ201510044109
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日
【發(fā)明人】楊溢, 姚吉隆
【申請(qǐng)人】西門子公司