直流转换开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型的实施例一般涉及一种直流转换开关，并且更具体地，涉及在高压直流输电系统中使用的直流转换开关。
【背景技术】
[0002]高压直流转换开关是高压直流输电系统中的重要设备。和交流输电相比，直流输电具有诸如控制能力尚、调节快速、占用面积小、线路损耗低、稳定性尚等特点。在尚压直流输电系统中使用的直流转换开关被用来将流经一路的直流电流转换到另外一路或多路。常见的直流转换开关包括金属回路转换开关(MRTB，metallic return transfer breaker)、大地回线转换开关(GRTS，ground return transfer switch)、中性母线开关(NBS，neutralbus switch)以及中性母线接地开关(NBGS,neutral bus ground switch)。
[0003]在多种长距离直流输电的应用场合下往往需要长时间输送数千安培的电流。由于这样的直流电流产生的热量以及在转换时巨大能量的影响，对能够由传统的单个转换开关所转换的电流大小有所限制，同时对在稳态下流经该转换开关的电流也存在一定限制。因此，现有的转换开关设备难以实现转换大于5kA的直流电流。
【实用新型内容】
[0004]本公开的一个目的在于提供一种改进的直流转换开关，比起传统的转换开关而言，本公开的直流转换开关允许在更高的直流电流下进行稳态输电，同时在希望进行电流转换时能够转换比传统的转换开关更高的电流。
[0005]根据本公开的一个方面，提供了一种直流转换开关。该直流转换开关包括非线性电阻器;与非线性电阻器并联连接的振荡电路；以及与非线性电阻器和所述振荡电路并联连接的断路器电路，该断路器电路至少包括第一组断路器和第二组断路器，并且操作以用于响应于将直流转换开关从接通状态切换到分断状态的信号，以给定的时间间隔顺序地断开第一组断路器和第二组断路器。
[0006]根据本公开的一个实施例，第一组断路器和第二组断路器可以并联连接。
[0007]根据本公开的一个实施例，第一组断路器所包括的断路器少于第二组断路器所包括的断路器。
[0008]根据本公开的一个实施例，第一组断路器所提供的灭弧室少于第二组断路器所提供的灭弧室。
[0009]根据本公开的一个实施例，第二组断路器包括串联连接的两个或更多断路器。
[0010]根据本公开的一个实施例，第二组断路器提供串联连接的至少三个灭弧室。
[0011]根据本公开的一个实施例，振荡电路包括串联连接的电容器和电感器，或者振荡电路仅包括电容器。
[0012]本公开的实施例带来的优点通常在于其允许在闭合状态下流通与常规的转换开关相比更高的稳态直流电流，并且在转换时能够转换比常规的转换开关更高的电流。例如，比起常规的转换开关，根据本公开的实施例的直流转换开关能够长时间地即在稳态下承载更大的直流电流，并且能够在需要时转换更大的直流电流。
【附图说明】
[0013]通过参照附图的以下详细描述，本公开实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本公开的多个实施例进行说明，其中:
[0014]图1图示了根据本公开的实施例的直流转换开关的示意性框图；以及
[0015]图2图示了根据本公开的另一实施例的直流转换开关的示意性电路拓扑图。
【具体实施方式】
[0016]现在将参照附图中所示的各种示例性实施例对本公开的原理进行说明。应当理解，这些实施例的描述仅仅为了使得本领域的技术人员能够更好地理解并进一步实现本公开，而并不意在以任何方式限制本公开的范围。应当注意的是，在可行情况下可以在图中使用类似或相同的附图标记，并且类似或相同的附图标记可以表示类似或相同的功能。本领域的技术人员将容易地认识到，从下面的描述中，本文中所说明的结构和方法的替代实施例可以被采用而不脱离通过本文描述的本实用新型的原理。
[0017]图1示出了根据本公开的实施例的直流转换开关100的示意性框图。该直流转换开关100包括非线性电阻器101、振荡电路102以及断路器电路103。电阻器101、振荡电路102和断路器电路103三者以并联关系被连接在一起，从而形成整个直流转换开关100。断路器电路103中至少包括第一组断路器104和第二组断路器105。将会理解，在某些实现中，断路器电路103还可以包括其他一组或多组断路器。响应于一个将直流转换开关100从接通状态切换到分断状态的信号，断路器电路103可以按照给定的时间间隔，顺序地断开第一组断路器104和第二组断路器105。指示开关状态切换的信号例如响应于用户或者其他电路元件对直流转换开关100的操作而被生成并发送给直流转换开关100。
[0018]开断直流电流与可在交流电流过零(过零点)时进行操作的开断交流电流不同。因此，直流电流的开断需要有意地使得直流电流过零。振荡电路102促使在转换电流时产生电弧振荡，从而在电流经过过零点时使直流转换开关100的断路器断开。同时，由于提供了至少两组以不同时间断开的断路器104、105，在断开其中之一之后，电流会于短时间(例如，几十毫秒)内全部流经另一组断路器。因为在断路器上积聚的热量或能量与时间成正比，断路器能够容忍在短时间内相对较大的电流。随后，随着所有的断路器被断开，全部电流均被转换。
[0019]根据本发明的实施例，采用了相继断开的断路器电路配置。因为断路器的数量不是唯一的并且以给定的时间间隔先后断开，直流转换开关100能够在稳态时导通更大的电流。而且，由于断路器电路103中的断路器104和105的断开时间不同，可以针对后断开的断路器进行单独设计，而使得其在断开时转换更大的电流。下面结合图2给出一个【具体实施方式】。
[0020]图2图示了根据本公开的实施例的使用多个断路器的直流转换开关200的示意性电路拓扑图。直流转换开关200可以视为上位描述的直流转换开关100的一种示例实现。应当理解的是，图2仅仅示出了多种直流转换开关中的一种示例，并且仅被用作说明的目的。换言之，本公开的电路拓扑、结构、涉及或元器件的类型、数目等并不由附图所限制。
[0021]如图2所示并如上文所述，在电路图中包括多路并联的电气元件，包括非线性电阻器101、电容器202和电感器203、以及断路器104和105。在该示例中，电容器202和电感器203充当图1中所示的振荡电路102。具体而言，电容器202和电感器203形成了一个LC(电感电容)振荡电路。应当理解，虽然图2仅示出一个电容器202和一个电感器203，然而，在一些情况下，也可以具有多个电容器或多个电感器。此外，在一些情况下，由于连接线路本身存在的电感已经足够大，因而不需要连接电感器203，就能够形成一个LC(电感电容)振荡电路。
[0022]在一个实现中，电阻器101可以是非线性电阻器。非线性电阻器的一个特性在于:电弧电压和电流在断路器开断的过程中迅速变化。由此，非线性电阻器101可以在电弧间隙并联的LC振荡电路101中产生自激振荡，使得电弧电流叠加上振荡电流，从而在当总电流过零时实现遮断(interrupt1n)。以此方式，断路器103的开断利用电弧电压的波动使得电弧与LC振荡电路1I之间存在充放电过程。电弧的非线性负电阻效应使得充放电电流的振幅不断增大，从而最终实现了总电流的强迫过零。应当理解，尽管图2仅示出了一个非线性电阻器101，但是在一些情况下也可以使用多个