技术特征：
1.一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，其特征在于，流程如下：首先，采用新型高压直流断路器的拓扑结构；然后，针对启动充能、稳态运行以及故障处理3种模式，分析断路器的整体动作特性与控制策略，并进行直流断路器补能周期计算；最后，搭建典型算例系统进行仿真研究，验证断路器拓扑及其控制策略的有效性与可行性。2.根据权利要求1所述的一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，其特征在于：所述新型高压直流断路器包括并联的主断路器、日常通流支路和故障断流支路；所述日常通流支路包括串联的超快速机械开关和负载转移开关；所述故障断流支路由多个断流单元串联构成；所述负载转移开关和主断路器采用增强型半桥子模块ehbsm。3.根据权利要求2所述的一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，其特征在于：所述ehbsm由2个igbt、4个二极管以及1个子模块电容构成；所述ehbsm包括导通状态和关断状态2种开关状态，具体如下所述：导通状态，当ehbsm中的1gbt都开通时，电流直接从igbt或其并联二极管流过，电容器被旁路；关断状态，当ehbsm中的igbt被关断时，电流需要从电容器流过，直流电流的流通受阻碍；根据运行场景不同，所述新型高压直流断路器有3种不同的工作模式,分别为启动充能模式、稳态运行模式和故障处理模式。4.根据权利要求3所述的一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，其特征在于：所述启动充能模式，包括以下步骤：步骤s11，新型高压直流断路器日常通流支路的超快速机械开关处于关断状态，负载转移开关的igbt处于关断状态，故障断流支路的igbt也处于关断状态；步骤s12，直流系统中各换流站启动，传输功率参考值设定为1％
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5％,保证直流线路中的电流维持在较低水平；由于超快速机械开关还没有闭合，所以电流将从主断路器流过，为电容充电；步骤s13，当主断路器中的子模块电容电压达到igbt触发所需的阈值时,使能igbt驱动电路，并对主断路器的子模块电容进行分组充电；步骤s14，主断路器充电完成后，将其设定为导通状态；电流从主断路器流过，超快速机械开关承受的电压为0；步骤s15，将少量主断路器中的ehbsm关断，这些子模块电容叠加后的反向电压使直流电流转移到正常流通支路上去，从而对负载转移开关进行充电；步骤s16，当负载转移开关完成充电后，将负载转移开关和主断路器都设成导通状态，之后将直流系统功率参考值提升至额定水平，系统进入稳态运行模式。5.根据权利要求4所述的一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，其特征在于：所述稳态运行模式中，负载转移开关和主断路器的igbt驱动电路都由各自的电容进行负载转移开稳态补能和主断路器稳态补能。6.根据权利要求5所述的一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，其特征在于：所述负载转移开关稳态补能的控制步骤如下：步骤s21，当检测到负载转移开关的任意一个子模块电容电压低于稳态阈值下限u
min
时,将少量主断路器中的ehbsm设为关断状态，同时关断负载转移开关；由于主断路器的反向电压大于负载转移开关的反向电压，因此直流电流将对负载转移开关中的电容进行充电；步骤s22，当检测到负载转移开关的任意一个子模块电容电压高于稳态阈值上限u
max
时,将负载转移开关和主断路器设为导通状态,补能结束。7.根据权利要求5所述的一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，其特征在于：所述主断路器稳态补能的控制步骤如下：步骤s31，当检测到主断路器的任意一个子模块电容电压低于稳态阈值下限u
min
时，将负载转移开关关断,直流电流则转移到主断路器支路；步骤s32，分组对主断路器中的ehbsm进行充电，流程如下：将主断路器中的ehbsm分成n组，每组的个数为小于负载转移开关中ehbsm的个数；将第i(i＝l,2,
…
，n)组的ehbsm关断，其余组的ehbsm导通，由于负载转移开关产生的总反向电压大于主断路器中第i组ehbsm产生的反向电压，直流电流从主断路器支路流过，对第i组的ehbsm充电；当第i组的ehbsm电容电压达到阈值上限u
max
时，表示该组的ehbsm已完成充电，此时将其设为导通状态；第i组完成充电后，经过一段时间间隔开始对下一组的ehbsm进行充电，直到主断路器所有的ehbsm完成充电为止；步骤s33，主断路器完成充电后，将主断路器所有的ehbsm设定为导通状态；步骤s34，将负载转移开关设为导通状态，直流电流从主断路器支路转移到日常通流支路，主断路器补能结束。8.根据权利要求5所述的一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，其特征在于：所述故障处理模式用于新型高压直流断路器的直流故障处理，步骤具体如下：步骤s41，稳态运行时，超快速机械开关、负载转移开关和主断路器均处于闭合导通状态，换流器流出的直流电流流经日常通流支路；步骤s42，直流线路在t0时刻发生接地故障，断路器在t1时刻收到动作指令，立刻对负载转移开关施加开断信号；经过一段时间的延时，负载转移开关在t2时刻完成开断动作，其电容产生的反向电压迫使直流电流迅速转移到故障断流支路中；步骤s43，对超快速机械开关施加开断信号，经过一定的延时，超快速机械开关在h时刻完成开断动作；步骤s44，当超快速机械开关处于关断状态时，对主断路器施加开断信号，并在t4时刻完成开断动作，主断路器中电容产生的反向电压迫使故障电流转移到由避雷器组成的耗能支路中去；步骤s45，剩余能量通过避雷器进行耗散。9.根据权利要求5所述的一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，其特征在于：所述直流断路器补能周期计算，是计算ehbsm的电容器能量耗散速率；ehbsm电容被消耗的能量有两部分:一部分是给igbt驱动电路供能消耗的能量；另一部分是并联在电容器上的均压电阻消耗的能量。10.根据权利要求5所述的一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，其特征在于：所述仿真研究采用的典型算例系统为在pscad/emtdc中搭建的四端测试系统。
技术总结
本发明公开了一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，流程如下：首先，采用新型高压直流断路器的拓扑结构；然后，针对启动充能、稳态运行以及故障处理3种模式，分析断路器的整体动作特性与控制策略，并进行直流断路器补能周期计算；最后，搭建典型算例系统进行仿真研究，验证断路器拓扑及其控制策略的有效性与可行性。负载转移开关和主断路器直接通过其子模块电容取能，无需外部供电，避免了工程中难以解决的绝缘及耐压问题，降低了设计及制造难度，有利于该断路器拓扑在高压直流电网中的应用；通过本发明所设计的控制策略，可使EHBSM电容电压在人为设定的阈值内波动，保证了能量的稳定性，防止电容电压剧烈波动而影响其驱动电路的供电可靠性。路的供电可靠性。路的供电可靠性。
技术研发人员：李振伟 王晶 赵天翊 赵树军
受保护的技术使用者：国网河北省电力有限公司 国家电网有限公司 国网河北省电力有限公司邯郸供电分公司
技术研发日：2021.08.31
技术公布日：2021/12/23