一種H橋型高壓直流斷路器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和故障隔離策略研究

許 烽， 江道灼， 虞海泓， 陸 翌， 裘 鵬， 陳 騫， 黃曉明

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州 310027）

一種H橋型高壓直流斷路器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和故障隔離策略研究

許 烽1，2， 江道灼2， 虞海泓1， 陸 翌1， 裘 鵬1， 陳 騫1， 黃曉明1

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州 310027）

為降低混合式高壓直流斷路器的昂貴造價(jià)，提出了一種H橋型高壓直流斷路器，并對(duì)其聯(lián)接于直流正負(fù)極時(shí)不同的故障隔離控制策略分別進(jìn)行了研究。H橋型高壓直流斷路器沿用了混合式高壓直流斷路器的關(guān)鍵部件和斷流理念，利用H橋結(jié)構(gòu)特有的電流流向特性，對(duì)混合式直流斷路器內(nèi)的關(guān)鍵部件進(jìn)行了整合，通過(guò)重新布局使得直流斷路器內(nèi)的IGBT個(gè)數(shù)大幅減少。在保證同等直流故障處理能力的前提下，相比于混合式高壓直流斷路器，H橋型高壓直流斷路器的投資成本大幅降低。為驗(yàn)證H橋型高壓直流斷路器及其故障隔離策略的有效性，在PSCAD/EMTDC內(nèi)建立了一個(gè)三端單極直流網(wǎng)絡(luò)模型。仿真結(jié)果驗(yàn)證了H橋型高壓直流斷路器在隔離直流線路故障方面的可行性和有效性。

H橋型高壓直流斷路器；故障隔離；電流開(kāi)斷能力；經(jīng)濟(jì)性；直流電網(wǎng)

0 引言

基于電壓源型換流器的直流電網(wǎng)技術(shù)為新能源并網(wǎng)與消納問(wèn)題提供了一種有效的解決方案，已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)[1-4]。相比于交流電網(wǎng)，直流電網(wǎng)系統(tǒng)阻尼較低，因此故障發(fā)展速度更快，控保難度更大。為快速隔離直流故障，保障直流電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，且盡可能減少故障對(duì)交直流系統(tǒng)運(yùn)行的影響，需要采用高壓直流斷路器技術(shù)[5-6]。

目前，高壓直流斷路器主要集中于3種類型，分別是基于常規(guī)開(kāi)關(guān)的傳統(tǒng)機(jī)械式直流斷路器、基于純電力電子器件的固態(tài)直流斷路器和基于二者結(jié)合的混合式直流斷路器[7-10]。傳統(tǒng)機(jī)械式直流斷路器通態(tài)損耗低，但受到振蕩所需時(shí)間和常規(guī)機(jī)械開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗨俣鹊挠绊?，難以滿足直流系統(tǒng)快速分?jǐn)喙收想娏鞯囊螅还虘B(tài)直流斷路器需要使用較多器件串聯(lián)，使其通態(tài)損耗大、成本高。因此，就目前研發(fā)現(xiàn)狀而言，基于常規(guī)機(jī)械開(kāi)關(guān)和電力電子器件的混合式直流斷路器最具有大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用前景，為各方研究的重點(diǎn)[11-14]。

2012年，ABB宣布開(kāi)發(fā)出世界上首臺(tái)混合式高壓直流斷路器，開(kāi)斷時(shí)間5 ms，額定電壓320 kV，電流切斷能力9 kA[15]。2014年，ALSTOM完成混合式高壓直流斷路器原型產(chǎn)品測(cè)試工作，開(kāi)斷時(shí)間5.5 ms，額定電壓120 kV，電流切斷能力5.2 kA。2015年，國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院研制的混合式高壓直流斷路器，額定電壓為200 kV，切斷電流能力超過(guò)15 kA，開(kāi)斷時(shí)間為3 ms。近些年來(lái)，雖然高壓直流斷路器的研究和制造有了較為長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是造價(jià)較為昂貴，經(jīng)濟(jì)性差。這一方面阻礙了直流斷路器的工程化應(yīng)用，另一方面延緩了直流電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，如何在保證直流斷路器性能的前提下降低其制造成本是一個(gè)重要課題。

針對(duì)上述問(wèn)題，在借鑒混合式直流斷路器設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變直流電流的流通路徑，提出了一種H橋型高壓直流斷路器。以下將從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略以及與傳統(tǒng)混合式直流斷路器的對(duì)比3個(gè)方面，對(duì)H橋型高壓直流斷路器的相關(guān)特性進(jìn)行闡述。

1 混合式高壓直流斷路器

圖1給出了混合式高壓直流斷路器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由通流支路和斷流支路并聯(lián)構(gòu)成[15]。其中，通流支路由超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)和通流開(kāi)關(guān)串聯(lián)構(gòu)成；斷流支路由多個(gè)斷流單元串聯(lián)而成，每個(gè)斷流單元均包括若干正、反向串聯(lián)的IGBT（全控制電力電子器件）及反并聯(lián)二極管，并配備獨(dú)立的避雷器。由于線路電流具有雙向流通特性，因此，無(wú)論是通流開(kāi)關(guān)還是斷流開(kāi)關(guān)，都考慮了雙向斷流能力。

圖1 混合式高壓直流斷路器結(jié)構(gòu)

正常運(yùn)行情況下，通流支路內(nèi)的超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)和通流開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，斷流開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，直流電流從通流支路流過(guò)。直流側(cè)發(fā)生接地故障后，流過(guò)通流支路的故障電流迅速增大。當(dāng)故障電流超過(guò)預(yù)設(shè)值之后，斷流開(kāi)關(guān)迅速導(dǎo)通，同時(shí)，通流開(kāi)關(guān)立即關(guān)斷，故障電流將由通流支路轉(zhuǎn)移至斷流支路。當(dāng)流經(jīng)通流支路的電流下降至0時(shí)，超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。待超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)斷開(kāi)動(dòng)作完成，對(duì)斷流開(kāi)關(guān)施加關(guān)斷信號(hào)，直流網(wǎng)絡(luò)剩余部分的能量將通過(guò)避雷器泄放。至此，實(shí)現(xiàn)直流故障隔離。

上述過(guò)程表明，通流支路斷開(kāi)后，由超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)承受系統(tǒng)級(jí)的直流電壓，通流開(kāi)關(guān)承壓較小，因此，通流開(kāi)關(guān)內(nèi)串聯(lián)的IGBT個(gè)數(shù)較少。斷流開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后需要承受系統(tǒng)級(jí)的直流電壓，因此必須串聯(lián)較多的IGBT以承受高電壓。鑒于目前IGBT價(jià)格昂貴，混合式高壓直流斷路器的造價(jià)主要取決于斷流開(kāi)關(guān)，且直流電壓越高，這種影響越明顯。

2 H橋型高壓直流斷路器

2.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖2給出了H橋型高壓直流斷路器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括1個(gè)斷流支路，2個(gè)上通流支路和2個(gè)下通流支路，每個(gè)通流支路內(nèi)包含1個(gè)超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)和1個(gè)通流開(kāi)關(guān)。一對(duì)上、下通流支路之間的端口與外部換流器或直流線路連接。與圖1所示的混合式直流斷路器內(nèi)的通流開(kāi)關(guān)和斷流開(kāi)關(guān)不同的是，H橋型直流斷路器內(nèi)的IGBT都僅需要單方向串聯(lián)即可，無(wú)需正反向連接，因此，斷流開(kāi)關(guān)內(nèi)IGBT使用個(gè)數(shù)可減半，這也正是直流斷路器費(fèi)用降低的原因所在。

2.2 控制策略

安裝于正極的H橋型直流斷路器與安裝于負(fù)極的H橋型直流斷路器在控制策略上略有不同，需分別闡述。聯(lián)接于正極的H橋型直流斷路器的控制時(shí)序如下：

（1）正常運(yùn)行情況下，2個(gè)上通流支路內(nèi)的超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，通流開(kāi)關(guān)處于開(kāi)通狀態(tài)；2個(gè)下通流支路內(nèi)的超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，通流開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)；斷流開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，直流電流從上通流支路流過(guò)，如圖3（a）所示。

（2）直流接地故障發(fā)生后，流過(guò)上通流支路的故障電流快速增大。當(dāng)故障電流超過(guò)設(shè)定值，斷流開(kāi)關(guān)內(nèi)的IGBT迅速觸發(fā)開(kāi)通，同時(shí)開(kāi)通與故障位置相近端的下通流開(kāi)關(guān)（假設(shè)故障已準(zhǔn)確定位），待斷流開(kāi)關(guān)和下通流開(kāi)關(guān)真實(shí)開(kāi)通后，關(guān)斷與之相對(duì)應(yīng)的上通流開(kāi)關(guān)，如圖3（b）所示。此時(shí)，故障電流將從與故障相近端的上通流支路轉(zhuǎn)移至斷流支路和相應(yīng)的下通流支路。

（3）待流過(guò)上通流支路的電流減小至零值附近時(shí)，斷開(kāi)該上通流支路內(nèi)的超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)，并同時(shí)跳開(kāi)另一端下通流支路的超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)，如圖3（c）所示。

（4）待上述超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)斷開(kāi)動(dòng)作完成后，對(duì)斷流開(kāi)關(guān)施加關(guān)斷信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)剩余部分的能量將通過(guò)避雷器泄放，如圖3（d）所示。至此，故障隔離已完成，電網(wǎng)剩余健全部分可繼續(xù)正常運(yùn)行。待流過(guò)故障點(diǎn)的電流減小至零值附近后，向與其相連端的下通流支路內(nèi)的通流開(kāi)關(guān)和超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)施加關(guān)斷信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的物理隔離。

整個(gè)故障隔離過(guò)程的簡(jiǎn)化流程如圖4所示。當(dāng)H橋型直流斷路器聯(lián)接于直流電網(wǎng)負(fù)極時(shí)，由于電壓特性不同，故障電流流向?qū)⑴c聯(lián)接于正極時(shí)的相反。以圖3（b）為例，在聯(lián)結(jié)于負(fù)極的情況下，若采用與圖4相同的控制時(shí)序，當(dāng)與故障相近端的上通流開(kāi)關(guān)關(guān)斷后，故障電流仍將通過(guò)二極管流通，導(dǎo)致電流不能切斷，超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)不能正常打開(kāi)。因此，對(duì)于聯(lián)接于負(fù)極情況，需要調(diào)整各開(kāi)關(guān)的控制時(shí)序，以實(shí)現(xiàn)故障電流在H橋內(nèi)流向的轉(zhuǎn)變。

圖4 H橋型直流斷路器聯(lián)接于正極時(shí)的控制時(shí)序

H橋型直流斷路器聯(lián)接于負(fù)極時(shí)，正常運(yùn)行情況下，2個(gè)上通流支路內(nèi)的超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，通流開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)；2個(gè)下通流支路內(nèi)的超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，通流開(kāi)關(guān)處于開(kāi)通狀態(tài)；斷流開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，直流電流從下通流支路流過(guò)。當(dāng)故障發(fā)生后，故障隔離過(guò)程的簡(jiǎn)化流程如圖5所示。雖然開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)序有所變動(dòng)，但是，每一步變動(dòng)的特征和意義與聯(lián)接于正極的相同，在此不再贅述。

3 與混合式直流斷路器對(duì)比分析

3.1 電流開(kāi)斷能力

從圖4和圖5可以看出，H橋型直流斷路器隔離故障所需時(shí)間主要在于故障定位，操作通流開(kāi)關(guān)和斷流開(kāi)關(guān)，打開(kāi)超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)和關(guān)斷斷流開(kāi)關(guān)，混合式直流斷路器同樣需要上述動(dòng)作時(shí)序。與混合式直流斷路器相比，H橋型直流斷路器需要?jiǎng)幼鞯拈_(kāi)關(guān)量相對(duì)較多，但是，H橋型斷路器在進(jìn)行通流開(kāi)關(guān)和超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，一般都是多個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)動(dòng)作，因此，考慮到H橋型斷路器和混合式斷路器在動(dòng)作原理和流程上的相似性，兩者具有十分相近的開(kāi)斷時(shí)間。

由圖3（b）可知，在上通流支路斷開(kāi)以將故障電流全部轉(zhuǎn)移至斷流開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，上通流開(kāi)關(guān)兩端電壓被導(dǎo)通的斷流開(kāi)關(guān)鉗制，因此，通流開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，所承受的電壓很低，與混合式直流斷路器內(nèi)的通流開(kāi)關(guān)相同。從圖3（c）可以看出，在斷流開(kāi)關(guān)關(guān)斷前一刻，其電流特性與混合式直流開(kāi)關(guān)內(nèi)的斷流開(kāi)關(guān)相同。因此，只要H橋型直流斷路器內(nèi)設(shè)備的承壓、通流和斷流能力采用與混合式直流斷路器相一致的參數(shù)，H橋型直流斷路器具有與混合式直流斷路器相同的電流開(kāi)斷能力。

3.2 經(jīng)濟(jì)性

從上述分析可知，H橋型直流斷路器的設(shè)備要求與混合式直流斷路器相一致。H橋型所特有的電路特性，決定了其通流開(kāi)關(guān)和斷流開(kāi)關(guān)內(nèi)的IGBT僅需要單相串聯(lián)即可。假設(shè)某一混合式直流斷路器通流開(kāi)關(guān)使用的IGBT個(gè)數(shù)為m，斷流開(kāi)關(guān)使用的IGBT個(gè)數(shù)為n，則具有相同開(kāi)流能力和冗余度的H橋型直流斷路器內(nèi)，4個(gè)通流開(kāi)關(guān)使用IGBT總個(gè)數(shù)為2m，斷流開(kāi)關(guān)使用的IGBT個(gè)數(shù)為n/2。另外，H橋型直流斷路器內(nèi)的超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù)為4，是混合式的4倍。

當(dāng)前，IGBT造價(jià)昂貴，斷流開(kāi)關(guān)成本占混合式直流斷路器總成本的絕大部分。雖然H橋型直流斷路器使用的超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù)相比于混合式要額外增加3個(gè)，但斷流開(kāi)關(guān)IGBT使用個(gè)數(shù)減半所降低的成本要遠(yuǎn)大于機(jī)械開(kāi)關(guān)增加的成本，因此，H橋型直流斷路器的制造成本可大幅降低。

圖5 H橋型直流斷路器聯(lián)接于負(fù)極時(shí)的控制時(shí)序

4 仿真結(jié)果及分析

4.1 仿真系統(tǒng)

為有效驗(yàn)證H橋型高壓直流斷路器對(duì)直流故障隔離的可行性，在PSCAD/EMTDC仿真軟件內(nèi)搭建了如圖6（a）所示的三端單極柔直測(cè)試系統(tǒng)。每個(gè)站的額定容量均為400 MVA，換流站1和3采用定有功功率和定無(wú)功功率控制，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下分別向直流網(wǎng)絡(luò)輸送250 MW及150 MW的功率；換流站2采用定直流電壓和定無(wú)功功率控制，控制直流電網(wǎng)電壓穩(wěn)定在400 kV。直流線路12、直流線路13和直流線路23的長(zhǎng)度分別為100 km，80 km和50 km，平波電抗器設(shè)置為100 mH。每個(gè)橋臂包含50個(gè)半橋子模塊，子模塊電容為4 000 μF，子模塊額定電壓為8 kV，橋臂電感為29.3 mH。設(shè)定H橋型直流斷路器的避雷器保護(hù)水平為500 kV。

圖6 含H橋型直流斷路器的三端網(wǎng)狀直流系統(tǒng)

4.2 正極線路接地故障

t=1.0 s時(shí)刻，直流線路13的中間段發(fā)生接地故障，如圖6（a）所示，接地電阻為1 Ω。圖6（b）給出了電壓電流正方向示意圖，其中，Ut11，Ut12，Ut21，Ut22為上、 下通流開(kāi)關(guān)兩端承受電壓，It11，It12，It21，It22為上、 下通流支路流過(guò)的電流，Is為流過(guò)斷流開(kāi)關(guān)的電流，Ia為流過(guò)斷流支路避雷器的電流，Ub為斷流支路所承受的電壓。

圖7給出了介于直流母線1和直流線路13之間的H橋型直流斷路器電壓電流響應(yīng)波形。其中，圖7（a）給出了上、下通流支路電流，圖7（b）給出了流過(guò)斷流開(kāi)關(guān)和避雷器的故障電流，圖7（c）給出了通流開(kāi)關(guān)的承壓，圖7（d）給出了斷流開(kāi)關(guān)的承壓。正常運(yùn)行情況下，2個(gè)上通流開(kāi)關(guān)開(kāi)通，4個(gè)超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)閉合，2個(gè)下通流開(kāi)關(guān)關(guān)斷，斷流開(kāi)關(guān)關(guān)斷。

從圖7可以看出，當(dāng)t=1.0 s故障發(fā)生后，直流電流迅速增大。假設(shè)從故障發(fā)生到故障完成定位的時(shí)間為1 ms，那么，在t=1.001 s時(shí)刻，向通流支路2的下通流開(kāi)關(guān)和斷流開(kāi)關(guān)施加開(kāi)通信號(hào)，延時(shí)100 μs后，即t=1.001 1 s向通流支路2的上通流開(kāi)關(guān)施加關(guān)斷信號(hào)。從圖7可以看出，在上述指令發(fā)出后，It22和 Is迅速增大，相應(yīng)地，It21迅速跌落至0，實(shí)現(xiàn)了故障電流向通流支路2上的順利轉(zhuǎn)移。待It21變化至0后，對(duì)上通流支路2和下通流支路1內(nèi)的2個(gè)超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)施加開(kāi)斷信號(hào)，2 ms后，2個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)完成開(kāi)斷動(dòng)作。再經(jīng)過(guò)200 μs左右即t=1.003 3 s，向斷流開(kāi)關(guān)施加關(guān)斷信號(hào)。從圖7可以看出斷流開(kāi)關(guān)關(guān)斷后，Is迅速降低至0，Ia迅速增大，實(shí)現(xiàn)了電流轉(zhuǎn)移。與此同時(shí)，斷流開(kāi)關(guān)（避雷器）兩端的電壓迅速增大引發(fā)避雷器動(dòng)作，吸收剩余能量，支路電流出現(xiàn)下降拐點(diǎn)。流過(guò)避雷器的電流能夠在較短時(shí)間內(nèi)減小至0，系統(tǒng)電壓在經(jīng)過(guò)一定幅度的波動(dòng)后，趨向于400 kV。而后，斷開(kāi)下通流支路2內(nèi)的超快速機(jī)械開(kāi)關(guān)和下通流開(kāi)關(guān)，則完成了故障線路的物理隔離。從圖7（c）可以看出，在整個(gè)斷路器隔離故障過(guò)程中，4個(gè)通流開(kāi)關(guān)所承受的電壓較小，與混合式斷路器內(nèi)的通流開(kāi)關(guān)相似，所需使用的IGBT個(gè)數(shù)少，造價(jià)低。

圖7 電壓電流響應(yīng)曲線

圖8 系統(tǒng)電壓電流響應(yīng)曲線

為更加清楚地觀察到直流斷路器動(dòng)作前后系統(tǒng)潮流及電壓的變化情況，將仿真時(shí)間軸延長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)過(guò)流波形作截頂顯示處理。圖8給出了直流電流和直流電壓的響應(yīng)曲線。其中，Id1，Id2，Id3分別為換流站 1，2，3直流出口電流；Id32，Id12和Id31為直流線路23，直流線路12和直流線路13上流過(guò)的電流。

從圖中可以看出，直流電壓和直流電流在經(jīng)歷過(guò)幾十毫秒的劇烈振蕩后，能夠快速恢復(fù)至穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。故障隔離前后，換流站饋入和饋出的直流電流維持不變，由于直流線路13已處于隔離狀態(tài)，換流站1和換流站3將分別僅通過(guò)直流線路12和直流線路23向換流站2輸送功率，因此，直流網(wǎng)絡(luò)潮流發(fā)生改變。

4.3 負(fù)極線路接地故障

為驗(yàn)證H橋型直流斷路器連接于負(fù)極時(shí)，隔離故障線路控制時(shí)序的有效性，將圖6（a）正極接地，負(fù)極沿用原正極配置結(jié)構(gòu)。仍以t=1.0 s直流線路13中間段發(fā)生接地故障為例，介于直流母線1和直流線路13之間的H橋型直流斷路器電壓電流響應(yīng)波形如圖9所示，電壓電流正方向標(biāo)識(shí)仍沿用圖6（b）。

圖9 電壓電流響應(yīng)曲線

圖9 （a）—9（d）所展示波形的含義與圖7（a）—7（d）相同。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：圖7（a）中，故障后流過(guò)2個(gè)上通流支路的電流 It11和 It21快速增大，待通流支路2的上通流支路關(guān)斷，下通流支路導(dǎo)通后，It21轉(zhuǎn)移至It22，而后It11與It22始終維持相同；圖 9（a）中，故障后流過(guò)2個(gè)下通流支路的電流It12和It22快速增大，待通流支路2上的下通流支路關(guān)斷上通流支路導(dǎo)通后，It22轉(zhuǎn)移至 It21，而后 It12和It21始終維持相同。可見(jiàn)，除通流支路的動(dòng)作對(duì)象變化外，直流斷路器的響應(yīng)特性與聯(lián)接于正極情況十分相似，驗(yàn)證了故障隔離控制時(shí)序的正確性。

5 結(jié)論

以上提出了一種H橋型高壓直流斷路器，通過(guò)分析和仿真，可以得到如下結(jié)論：

（1）H橋型高壓直流斷路器能夠有效實(shí)現(xiàn)直流故障隔離，確保直流剩余健全系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）相比于混合式高壓直流斷路器，H橋型高壓直流斷路器造價(jià)低，更具推廣前景。

（3）H橋型高壓直流斷路器故障隔離時(shí)序的動(dòng)作邏輯原理與混合式高壓直流斷路器相似，故障隔離能力與混合式直流斷路器相當(dāng)。

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（本文編輯：方明霞）

Study on Topology Structure and Fault Isolation Strategy of H-bridge Type HVDC Breaker

XU Feng1，2，JIANG Daozhuo2，YU Haihong1，LU Yi1，QIU Peng1，CHEN Qian1，HUANG Xiaoming1
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.College of Electrical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China）

In order to reduce the great cost of the hybrid HVDC breaker，a H-bridge type HVDC breaker is proposed in this paper，and different fault isolation strategies are studied in the case of the positive and negative poles connection.The key components and fault isolation principle of the hybrid breaker are used in the H-bridge type breaker.According to the characteristic of current flow direction of the H-bridge structure，the key components of hybrid HVDC breaker are integrated，and the number of IGBT in the HVDC breaker is greatly reduced by re-layout.The fault clearing capability of the H-bridge type HVDC breaker is equal to the hybrid breaker，but its investment cost is reduced dramatically.A model of a three-terminal monopolar HVDC network is developed in PSCAD/EMTDC to verify the validity of the proposed breaker and its fault isolation strategies.Simulation results prove validity and feasibility of the proposed solution.

H-bridge type HVDC breaker；fault isolation；current interrupting capacity；economy；DC network

TM561

A

1007-1881（2016）12-0005-06

2016-10-17

許 烽（1988），男，博士，主要研究方向?yàn)楦邏褐绷鬏旊姾腿嵝灾绷鬏旊娂按蠊β孰娏﹄娮蛹夹g(shù)。