本发明属于电工技术领域，尤其涉及一种基于故障电流磁路约束的直流断路器。
背景技术：
随着电力系统的迅速发展，电网中柔性交直流设备、直流负荷的容量及电压等级不断提高，直流短路电流水平不断增加。部分应用场景下的短路水平已经达到甚至超过当前直流断路器序列的最大开断容量，而直流断路器受限于技术水平、制造水平和成本造价难以在大遮断容量的需求场景应用，直流短路电流过大已严重威胁到交直流设备及直流负荷的安全性，对电网的可靠运行也构成严重影响。因此，目前迫切需要一种适用于直流线路、能够应对较高直流故障电流水平的直流断路器。
技术实现要素：
本发明的目的是：为了克服现有技术中直流断路器的遮断容量限制，提供一种基于故障电流磁路约束的直流断路器。该直流断路器能够适用于适用于直流线路、能够应对较高直流故障电流水平的直流断路器，从而满足不断提高的直流故障保护需求。
本发明的基本原理在于：依据磁通约束原理，通过磁路耦合将直流开关需开断的故障电流水平降低一半，在不改造直流断路器自身结构的前提下实现遮断容量的提升。
具体地说，本发明采用以下的技术方案来实现的，所述基于故障电流磁路约束的直流断路器为铁芯上装有两路耦合绕组，两路耦合绕组以相同的方向卷绕在铁芯上，两路耦合绕组各自串接常规直流断路器（直流开关），两路并接后接入直流正向线路或直流负向线路。直流开关安装于本发明直流断路器本体的线路前端或后端。
上述技术方案的进一步特征在于，两路直流开关同步动作或不同步动作。即便在两路直流开关动作时间不同步（存在时间延误），所述断路器也可实现两个直流开关各自开短故障电流的一半。
上述技术方案的进一步特征在于，所述绕组上可并接耦合电容，可调节跳开故障电流时的暂态电气特性。
本发明的有益效果如下：本发明在电网正常状态下，对系统传输功率及线路电流基本无影响，在发生短路故障时，则能使两路直流开关耦合作用，在短路瞬间快速开断故障电流，每个直流开关只需开关直流故障电流一半的故障水平。本发明能够适用于单回直流线路保护及多回直流线路保护，损耗主要为铜损，其响应速度快，设备结构简单，易于工程化，可兼顾成本、体积、系统复杂度等性能指标。
附图说明
图1为本实施例的结构原理图。
图2为考虑耦合电容后的本实施例的结构原理图。
图3为本实施例的仿真模型图。
图4为本实施例的开断电流的仿真结果图。
图5为单一直流断路器的仿真模型图。
图6为单一直流断路器的开断电流的仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
本发明的一个实施例，公开了一种基于故障电流磁路约束的直流断路器。
如图1所示，该实施例的基于故障电流磁路约束的直流断路器，由一个四柱式铁芯作为直流断路器本体，铁芯上安装有两路耦合绕组并接后与直流线路连接，两路耦合绕组以相同的方向卷绕在铁芯上，两路耦合绕组的变比为1：1，保证电网在正常运行时的电压和潮流平衡，以及铁芯柱内磁通和磁势的平衡。
为实现开断，两路耦合绕组各自串接常规直流断路器（直流开关），两路并接后接入直流正向线路或直流负向线路。本实施例中，两个直流开关同时安装于直流断路器本体的线路后端，也可以安装在前端。两路直流开关可以同步动作，也可以不同步动作。即便在两路直流开关动作时间不同步（存在时间延误），也可实现两个直流开关各自开短故障电流的一半。
如图2所示，两路耦合绕组上可并接耦合电容，用于调节跳开故障电流时的暂态电气特性。
以下以与现有技术的对比来说明本实施例的技术效果，仅以直流正向线路示意说明。在现有技术中，当电网发生直流短路故障时，正常情况下采用单一直流断路器，其仿真模型如图5所示，其开断电流水平为故障电流，如图6所示。
若采用本实施例，接线后的仿真模型图如图3所示。设定brk2及brk3两个直流开关的开断时间分别为30s和30.005s，从图4仿真结果可看出：brk2流通电流i2在30s时直接从故障电流的1/2开断至0，brk3流通电流i3在brk2动作时先从故障电流的1/2降到一个低于故障电流1/2的电流水平（约1.05ka），然后在brk3的动作时间到来时开断至0。总直流线路电流i4从故障电流先降至一个低于故障电流1/2的电流水平（约1.05ka），然后降至0。显然，其效果比现有技术有显著进步。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以
本技术：
的权利要求所界定的内容为标准。