CN106253066B - 一种直流开关站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流开关站，包括N(N≥3)个直流出线端，M(M＜N)个主断路器支路，相邻的直流出线端之间连接有通流支路，且各通流支路首尾顺次相连成一个通流环，主断路器支路连接在相邻或非相邻的直流出线端之间。当直流出线端个数N为奇数时，主断路器支路个数M＝X＝(N+1)/2，存在一个直流出线端连接两个主断路器支路，其余的都只连接一个主断路器支路；当直流出线端个数N为偶数时，主断路器支路个数M＝X＝N/2，每个直流出线端都连接一个主断路器支路。采用该方法设计的直流开关站结构简单，控制难度降低，且节约了直流开关站的建造成本，所以既能满足直流开关站的性能要求和又可以降低成本。

Description

一种直流开关站

技术领域

本发明涉及直流输电电网技术领域，特别是一种直流开关站。

背景技术

在直流输电电网中，与直流开关站相连接的一个或者若干个直流设备需要维修或者隔离时，直流开关站可以将该直流设备切断，而不影响与直流开关站连接的其它直流设备。直流开关站的核心为直流断路器，目前直流断路器的技术方案主要有3种类型，分别是基于常规开关的传统机械式直流断路器、基于纯电力电子器件的固态直流断路器和基于二者结合的混合式直流断路器。传统机械式直流断路器分断时间较长，固态直流断路器的损耗较大，随着高压大容量半导体器件的发展，结合常规机械开关和电力电子器件特点的混合式直流断路器技术得到快速发展。混合式直流断路器至少包含由机械开关、辅助换流模块组成的低损耗通流支路和由电力电子器件、避雷器组成的主断路器：正常运行时，通流支路流过大部分(或者全部)的直流电流；需要直流断路器跳闸时，主断路器切断直流电流并隔离与直流断路器相连的直流设备。

现有技术上中的直流开关站结构如图1所示，直流开关站包含三个直流出现断，即出线1、出线2和出线3，每两个相邻直流出线端之间都设有一个直流断路器。该直流断路器包括一个通流支路和一个主断路器支路，通流支路一般由机械开关和辅助换流模块构成，主断路器支路一般由避雷器/非线性电阻、缓冲模块和断流模块构成。需要说明的是，关于通流支路和主断路器支路的结构都属于现有技术，故而不在此进行详细介绍。

可见，现有的基于混合式直流断路器的直流开关站需要大量的直流断路器，每个直流断路器均为一个通流支路并联一个主断路器支路。直流开关站的出线规模越多，直流开关站的结构、运行、控制就会越复杂，系统整体性能也会下降。另外直流开关站的成本主要取决于主断路器的数量，由大量电力电子器件组成的主断路器结构特殊，相应的其价格比一般的断路器昂贵，如果主断路器运用过多，会导致直流开关站整体的建造成本很高，所以，现有的直流开关站还不能很好的平衡性能、成本之间的关系。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种直流开关站，用于解决现有直流开关站无法兼顾性能和成本要求的问题。

为解决上述问题，本发明提出的技术解决方案是：一种直流开关站包括N个直流出线端，N≥3，相邻的直流出线端之间连接有通流支路，且各通流支路首尾顺次相连成一个通流环；

所述直流开关站还包括M个主断路器支路，M＜N，所述主断路器支路连接在相邻或非相邻的直流出线端之间，且每个直流出线端都连接有一个或两个主断路器支路；

所述通流支路是用于直流断路器的通流支路，所述主断路器支路是用于直流断路器的转移支路和耗能支路。

进一步的，所述主断路器支路的个数M由所述直流出线端个数N决定：

当直流出线端个数N为奇数时，所述主断路器支路的个数M＝X＝(N+1)/2；

当直流出线端个数N为偶数时，所述主断路器支路的个数M＝X＝N/2。

进一步的，当所述直流出线端个数N为奇数时，存在一个直流出线端连接两个所述主断路器支路，其余直流出线端都只连接一个所述主断路器支路；当所述直流出线端个数N为偶数时，每个直流出线端都连接一个主断路器支路。

进一步的，所述主断路器支路均连接在两相邻的所述直流出线端之间。

本发明直流开关站包括若干直流出线端，相邻直流出线端之间连接有通流支路，由通流支路首尾顺次相接构成通流环，通流支路是用于直流断路器的通流支路；在相邻或非相邻的直流出线端之间连接有主断路器支路，主断路器支路是用于直流断路器的转移支路和耗能支路。这样能够实现直流开关站的每个直流出线端与两个通流支路直接连接，每个直流出线端都能至少与一个主断路器支路相连接，正常运行时任意一个直流出线的电流等于直流开关站内与直流出线直接连接的两个通流支路的电流和。这样不仅能够减小每个通流支路上的额定通流电流，而且实现了对任意一个通流支路进行单独检修时，直流开关站的其他直流出线端均不停电。

直流开关站中主断路器支路的个数小于通流支路的个数，且每个直流出线端都连接有一个或两个所述主断路器支路。因此该方法设计的直流开关站比现有直流开关站中主断路器数量少，简化了直流开关站的整体结构，从而直流开关站的控制难度也大大降低；又由于主断路器的结构特殊，其价格昂贵，减少主断路器的数量能够很大程度上减少直流开关站的建造成本，所以，这样既能满足直流开关站的性能要求和又可以降低成本。

将主断路器支路均设计为连接在两相邻的直流出线端之间，这种结构的直流开关站便于在增加出线端时进行扩展，结构相对简单。

附图说明

图1为现有技术中的直流开关站结构示意图；

图2为第一实施例的一种直流开关站结构示意图；

图3为第二实施例的一种直流开关站结构示意图；

图4为第二实施例的另一种直流开关站结构示意图；

图5为第三实施例的一种直流开关站结构示意图；

图6为第三实施例的另一种直流开关站结构示意图；

图7为第三实施例的另一种直流开关站结构示意图；

图8为第三实施例的另一种直流开关站结构示意图；

图9为第四实施例的一种直流开关站结构示意图；

图10为第四实施例的另一种直流开关站结构示意图；

图11为第四实施例的另一种直流开关站结构示意图；

图12为第四实施例的另一种直流开关站结构示意图；

图13为第四实施例的另一种直流开关站结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提出的直流开关站能够减少主断路器支路的使用，进而可以降低开关站的建造成本，并且仍能够保证直流开关站的稳定运行。

现为了保证直流开关站不仅能够实现单独切断直流设备和单独检修通流支路的功能，且能够降低直流开关站的成本，直流开关站的连接结构和设备数量，应满足以下条件：

直流开关站中直流出线端的个数为N，其中N为不小于三的整数，每两个相邻的直流出线端之间都连接有一个通流支路，则通流支路的个数等于直流出线端的个数N，所有通流支路首尾顺次相连构成一个通流环，即每个直流出线端都连接有两个通流支路。正常运行时，直流出线端的电流等于直流开关站中与直流出线直接端连接的两个通流支路的电流和。

直流开关站中主断路器支路连接在两个相邻或者非相邻的直流出线端之间，主断路器支路的个数M小于通流支路的个数N，但必须保证每个直流出线端都至少连接有一个主断路器支路。

这里所说的通流支路是指用于直流断路器的通流支路，所说的主断路器支路是指用于直流断路器的转移支路和耗能支路。

进一步的，在保证直流开关站正常工作的情况下为了更加节约成本，减少主断路器支路的使用，本发明依据直流出线端个数N计算出能够使用最少的主断路器支路的方式，即：

当直流出线端个数N为奇数时，主断路器支路的个数M＝X＝(N+1)/2，直流开关站包含(N+1)个主断路器支路的接线端，同时会存在一个直流出线端连接有两个主断路器支路，其余直流出线端都只连接有一个主断路器支路；

当直流出线端个数N为偶数时，主断路器支路的个数M＝X＝N/2，直流开关站包含N个主断路器支路的接线端，同时每个直流出线端均只连接有一个主断路器支路。

下面举出几个具体的例子进行说明。

第一实施例：

当直流开关站的直流出线端个数N＝3时，直流开关站结构如图2所示，三个直流出线端分别与直流输电电网的三个直流设备(换流站、母线、输电线路等)互连，主断路器支路的个数直流开关站包含4个主断路器支路的接线端，每两个相邻直流出线端之间都连接有一个通流支路，所有通流支路首尾顺次相连构成一个通流环，相邻的直流出线端之间连接有主断路器支路，且每个直流出线端都连接有一个主断路器支路。

如图2所示，通流支路12连接在直流出线端1和2之间，通流支路23连接在直流出线端2和3之间，通流支路31连接在直流出线端3和1之间；主断路器支路12连接在直流出线端1和2之间，主断路器支路23连接在直流出线端2和3之间。这种结构的直流开关站能够实现单独切断与直流开关站相连的三个直流设备中的任意一个，且能够实现直流开关站任意一个主断路器支路或者任意一个通流支路的单独检修。过程如下：

(1)当直流开关站连接的直流输电电网正常运行时，直流开关站的三个通流支路的机械开关闭合，三个通流支路流过大部分(或者全部)的直流电流。

(2)当需要切断出线1连接的直流设备时，启动通流支路12和31中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路12，将通流支路12和31的直流电流转移到主断路器支路12，随后断开通流支路12和31的机械开关，最后断开主断路器支路12，从而完成直流开关站内与出线1连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线2连接的直流设备时，启动通流支路12和通流支路23中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路12和23中的任意一个或者同时开通主断路器支路12和23，将通流支路12和23的直流电流转移到主断路器支路12和23中的任意一个上，或者将通流支路12和23的直流电流同时转移到两主断路器支路12和23上，随后断开通流支路12和31的机械开关，最后断开主断路器支路12和23，从而完成直流开关站内与出线2连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线3连接的直流设备时，启动通流支路23和31中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路23，将通流支路23和31的直流电流转移到主断路器支路23，随后断开通流支路23和31的机械开关，最后断开主断路器支路23，从而完成直流开关站内与出线3连接的直流设备的隔离。

(3)当直流开关站完成对与出线1连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路12，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，启动通流支路12和31中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路12和31的机械开关，当流过直流设备的直流电流完全从主断路器支路12转移至通流支路12和31后，直流开关站完成对与出线1连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线2连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路12和23中的任意一个或者同时开通主断路器支路12和23，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路12和23中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路12和23的机械开关，当流过直流设备的直流电流完全从主断路器支路12和23转移至通流支路12和23后，直流开关站完成对与出线2连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线3连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路23，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路23和31中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路23和31的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路23转移至通流支路23和31后，直流开关站完成对与出线3连接的直流设备的重新连接。

(4)当直流开关站内通流支路12需要隔离时，启动通流支路12中辅助换流模块的换流功能，将通流支路12的直流电流转移到通流支路23和31上，随后断开通流支路12的机械开关，最后断开通流支路12两端的隔离刀闸，从而完成直流开关站对通流支路12的隔离；

当直流开关站内通流支路23需要隔离时，启动通流支路23中辅助换流模块的换流功能，将通流支路23的直流电流转移到通流支路12和31上，随后断开通流支路23的机械开关，最后断开通流支路23两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路23的隔离；

当直流开关站内通流支路31需要隔离时，启动通流支路31中辅助换流模块的换流功能，将通流支路31的直流电流转移到通流支路12和23上，随后断开通流支路31的机械开关，最后断开通流支路31两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路31的隔离。

(5)当直流开关站内主断路器支路12或者23需要隔离时，由于直流开关站连接的直流输电电网正常运行时没有负载电流(或者负载电流很小，可以忽略不计)，因此只需要断开主断路器支路12或者23两端的隔离刀闸，即可完成对主断路器支路12或者23的隔离。

作为其他实施方式，两主断路器支路还可以连接在直流出线端1和2之间、直流出线端1和3之间，或者两主断路器支路可以连接在直流出线端2和3之间、直流出线端1和3之间。

第二实施例：

当直流开关站的直流出线端个数N＝4时，直流开关站结构如图3所示，四个直流出线端分别与直流输电电网的四个直流设备(换流站、母线、输电线路等)互连，主断路器支路的个数直流开关站包含4个主断路器支路的接线端，每两个相邻直流出线端之间都连接有一个通流支路，所有通流支路首尾顺次相连构成一个通流环，非相邻的直流出线端之间连接有主断路器支路，且每个直流出线端都连接有一个主断路器支路。

如图3所示，通流支路12连接在直流出线端1和2之间，通流支路23连接在直流出线端2和3之间，通流支路34连接在直流出线端3和4之间，通流支路41连接在直流出线端4和1之间；主断路器支路13连接在直流出线端1和3之间，主断路器支路24连接在直流出线端2和4之间。这种结构的直流开关站能够实现单独切断与直流开关站相连的四个直流设备中的任意一个，且能够实现直流开关站任意一个主断路器支路或者任意一个通流支路的单独检修。过程如下：

(1)当直流开关站连接的直流输电电网正常运行时，直流开关站的四个通流支路的机械开关闭合，四个通流支路流过大部分(或者全部)的直流电流。

(2)当需要切断出线1连接的直流设备时，启动通流支路12和41中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路13，将通流支路12和41的直流电流转移到主断路器支路13，随后断开通流支路12和41的机械开关，最后断开主断路器支路13，从而完成直流开关站内与出线1连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线2连接的直流设备时，启动通流支路12和23中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路24，将通流支路12和23的直流电流转移到主断路器支路24上，随后断开通流支路12和23的机械开关，最后断开主断路器支路24，从而完成直流开关站内与出线2连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线3连接的直流设备时，启动通流支路23和34中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路13，将通流支路23和34的直流电流转移到主断路器支路13，随后断开通流支路23和34的机械开关，最后断开主断路器支路13，从而完成直流开关站内与出线3连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线4连接的直流设备时，启动通流支路41和34中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路24，将通流支路41和34的直流电流转移到主断路器支路24，随后断开通流支路41和34的机械开关，最后断开主断路器支路24，从而完成直流开关站内与出线4连接的直流设备的隔离。

(3)当直流开关站完成对与出线1连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路13，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路12和41中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路12和41的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路13转移至通流支路12和41后，直流开关站完成对与出线1连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线2连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路24，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路12和23中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路12和23的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路24转移至通流支路12和23后，直流开关站完成对与出线2连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线3连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路13，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路23和34中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路23和34的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路13转移至通流支路23和34后，直流开关站完成对与出线3连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线4连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路24，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路34和41中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路34和41的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路24转移至通流支路34和41后，直流开关站完成对与出线4连接的直流设备的重新连接。

(4)当直流开关站内通流支路12需要隔离时，启动通流支路12中辅助换流模块的换流功能，将通流支路12的直流电流转移到通流支路23和41上，随后断开通流支路12的机械开关，最后断开通流支路12两端的隔离刀闸，从而完成直流开关站对通流支路12的隔离；

当直流开关站内通流支路23需要隔离时，启动通流支路23中辅助换流模块的换流功能，将通流支路23的直流电流转移到通流支路12和34上，随后断开通流支路23的机械开关，最后断开通流支路23两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路23的隔离；

当直流开关站内通流支路34需要隔离时，启动通流支路34中辅助换流模块的换流功能，将通流支路34的直流电流转移到通流支路41和23上，随后断开通流支路34的机械开关，最后断开通流支路34两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路34的隔离；

当直流开关站内通流支路41需要隔离时，启动通流支路41中辅助换流模块的换流功能，将通流支路41的直流电流转移到通流支路12和34上，随后断开通流支路41的机械开关，最后断开通流支路41两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路41的隔离。

(5)当直流开关站内主断路器支路13或者24需要隔离时，由于直流开关站连接的直流输电电网正常运行时没有负载电流(或者负载电流很小，可以忽略不计)，因此只需要断开主断路器支路13或者24两端的隔离刀闸，即可完成对主断路器支路13或者24的隔离。

上述实施例中，主断路器支路连接在两非相邻的直流出线端之间，作为其他实施方式，如图4所示，主断路器支路还可以连接在两相邻的直流出线端之间，即主断路器支路12连接在直流出线端1和2之间，主断路器支路34连接在直流出线端3和4之间。这种结构的直流开关站结构简单、扩展性相对较好。

作为其他实施方式，主断路器支路的个数还可以为M＝3，主断路器支路连接在两相邻或者非相邻的直流出线端之间，但要保证每个直流出线端至少连接有一个主断路器支路，这种结构的直流开关站中的主断路器个数相对传统直流开关站中主断路器个数要少，所以，也能一定程度上减少直流开关站的建造成本。

第三实施例：

当直流开关站的直流出线端个数N＝5时，直流开关站结构如图5所示，五个直流出线端分别与直流输电电网的五个直流设备(换流站、母线、输电线路等)互连，主断路器支路的个数直流开关站包含6个主断路器支路的接线端，每两个相邻直流出线端之间都连接有一个通流支路，所有通流支路首尾顺次相连构成一个通流环，相邻或非相邻的直流出线端之间连接有主断路器支路，且每个直流出线端都连接有一个主断路器支路。

如图5所示，通流支路12连接在直流出线端1和2之间，通流支路23连接在直流出线端2和3之间，通流支路34连接在直流出线端3和4之间，通流支路45连接在直流出线端4和5之间，通流支路51连接在直流出线端5和1之间；主断路器支路13连接在直流出线端1和3之间，主断路器支路24连接在直流出线端2和4之间，主断路器支路51连接在直流出线端5和1之间。这种结构的直流开关站能够实现单独切断与直流开关站相连的五个直流设备中的任意一个，且能够实现直流开关站任意一个主断路器支路或者任意一个通流支路的单独检修。过程如下：

(1)当直流开关站连接的直流输电电网正常运行时，直流开关站的五个通流支路的机械开关闭合，五个通流支路流过大部分(或者全部)的直流电流。

(2)当需要切断出线1连接的直流设备时，启动通流支路12和51中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路13和51中的任意一个或者同时开通主断路器支路13和51，将通流支路12和51的直流电流转移到主断路器支路13和51中的任意一个上，或者将通流支路12和51的直流电流同时转移到两主断路器支路13和51上，随后断开通流支路12和51的机械开关，最后断开主断路器支路13和51，从而完成直流开关站内与出线1连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线2连接的直流设备时，启动通流支路12和23中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路24，将通流支路12和23的直流电流转移到主断路器支路24上，随后断开通流支路12和23的机械开关，最后断开主断路器支路24，从而完成直流开关站内与出线2连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线3连接的直流设备时，启动通流支路23和34中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路13，将通流支路23和34的直流电流转移到主断路器支路13，随后断开通流支路23和34的机械开关，最后断开主断路器支路13，从而完成直流开关站内与出线3连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线4连接的直流设备时，启动通流支路34和45中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路24，将通流支路34和45的直流电流转移到主断路器支路24，随后断开通流支路34和45的机械开关，最后断开主断路器支路24，从而完成直流开关站内与出线4连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线5连接的直流设备时，启动通流支路45和51中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路51，将通流支路45和51的直流电流转移到主断路器支路51上，随后断开通流支路45和51的机械开关，最后断开主断路器支路51，从而完成直流开关站内与出线5连接的直流设备的隔离。

(3)当直流开关站完成对与出线1连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路13和51中的任意一个或者同时开通主断路器支路13和51，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路12和51中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路12和51的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路13和51转移至通流支路12和51后，直流开关站完成对与出线1连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线2连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路24，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路12和23中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路12和23的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路24转移至通流支路12和23后，直流开关站完成对与出线2连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线3连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路13，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路23和34中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路23和34的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路13转移至通流支路23和34后，直流开关站完成对与出线3连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线4连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路24，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路34和45中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路34和45的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路24转移至通流支路34和45后，直流开关站完成对与出线4连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线5连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路51，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路45和51中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路45和51的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路51转移至通流支路45和51后，直流开关站完成对与出线5连接的直流设备的重新连接。

(4)当直流开关站内通流支路12需要隔离时，启动通流支路12中辅助换流模块的换流功能，将通流支路12的直流电流转移到通流支路23和通流支路51上，随后断开通流支路12的机械开关，最后断开通流支路12两端的隔离刀闸，从而完成直流开关站对通流支路12的隔离；

当直流开关站内通流支路23需要隔离时，启动通流支路23中辅助换流模块的换流功能，将通流支路23的直流电流转移到通流支路12和通流支路34上，随后断开通流支路23的机械开关，最后断开通流支路23两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路23的隔离；

当直流开关站内通流支路34需要隔离时，启动通流支路34中辅助换流模块的换流功能，将通流支路34的直流电流转移到通流支路45和通流支路23上，随后断开通流支路34的机械开关，最后断开通流支路34两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路34的隔离；

当直流开关站内通流支路45需要隔离时，启动通流支路45中辅助换流模块的换流功能，将通流支路45的直流电流转移到通流支路51和通流支路34上，随后断开通流支路45的机械开关，最后断开通流支路45两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路45的隔离；

当直流开关站内通流支路51需要隔离时，启动通流支路51中辅助换流模块的换流功能，将通流支路51的直流电流转移到通流支路45和通流支路12上，随后断开通流支路51的机械开关，最后断开通流支路51两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路51的隔离。

(5)当直流开关站内主断路器支路12、13或者51需要隔离时，由于直流开关站连接的直流输电电网正常运行时没有负载电流(或者负载电流很小，可以忽略不计)，因此只需要断开主断路器支路12、13或者51两端的隔离刀闸，即可完成对三个主断路器支路的隔离。

作为其他实施方式，如图6所示，主断路器支路都连接在非相邻的直流出线端之间，即主断路器支路13连接在直流出线端1和3之间，主断路器支路24连接在直流出线端2和4之间，主断路器支路35连接在直流出线端3和5之间。

上述实施例中，主断路器支路连接在两非相邻的直流出线端之间，作为其他实施方式，如图7所示，主断路器支路都连接在相邻的直流出线端之间，即主断路器支路12连接在直流出线端1和2之间，主断路器支路34连接在直流出线端3和4之间，主断路器支路51连接在直流出线端5和1之间。这种结构的直流开关站结构简单、扩展性相对较好。

作为其他实施方式，如图8所示，主断路器支路连接在相邻或非相邻的直流出线端之间，即主断路器支路12连接在直流出线端1和2之间，主断路器支路34连接在直流出线端3和4之间，主断路器支路35连接在直流出线端3和5之间。

作为其他实施方式，主断路器支路的个数还可以为M＝4，主断路器支路连接在两相邻或者非相邻的直流出线端之间，但要保证每个直流出线端至少连接有一个主断路器支路，这种结构的直流开关站中的主断路器个数相对传统直流开关站中主断路器个数要少，所以，能够很大程度上减少直流开关站的建造成本。

第四实施例：

当直流开关站的直流出线端个数N＝6时，直流开关站结构如图9所示，六个直流出线端分别与直流输电电网的六个直流设备(换流站、母线、输电线路等)互连，主断路器支路的个数直流开关站包含6个主断路器支路的接线端，每两个相邻直流出线端之间都连接有一个通流支路，所有通流支路首尾顺次相连构成一个通流环，相邻或非相邻的直流出线端之间连接有主断路器支路，且每个直流出线端都连接有一个主断路器支路。

如图9所示，通流支路12连接在直流出线端1和2之间，通流支路23连接在直流出线端2和3之间，通流支路34连接在直流出线端3和4之间，通流支路45连接在直流出线端4和5之间，通流支路56连接在直流出线端5和6之间，通流支路61连接在直流出线端6和1之间；主断路器支路12连接在直流出线端1和2之间，主断路器支路35连接在直流出线端3和5之间，主断路器支路46连接在直流出线端4和6之间。这种结构的直流开关站能够实现单独切断与直流开关站相连的五个直流设备中的任意一个，且能够实现直流开关站任意一个主断路器支路或者任意一个通流支路的单独检修。过程如下：

(1)当直流开关站连接的直流输电电网正常运行时，直流开关站的六个通流支路的机械开关闭合，六个通流支路流过大部分(或者全部)的直流电流。

(2)当需要切断出线1连接的直流设备时，启动通流支路61和23中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路12，将通流支路61和23的直流电流转移到主断路器支路12上，随后断开通流支路61和23的机械开关，最后断开主断路器支路12，从而完成直流开关站内与出线1连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线2连接的直流设备时，启动通流支路12和23中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路12，将通流支路12和23的直流电流转移到主断路器支路12上，随后断开通流支路12和23的机械开关，最后断开主断路器支路12，从而完成直流开关站内与出线2连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线3连接的直流设备时，启动通流支路23和34中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路35，将通流支路23和34的直流电流转移到主断路器支路35，随后断开通流支路23和34的机械开关，最后断开主断路器支路35，从而完成直流开关站内与出线3连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线4连接的直流设备时，启动通流支路34和45中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路46，将通流支路34和45的直流电流转移到主断路器支路46，随后断开通流支路34和45的机械开关，最后断开主断路器支路46，从而完成直流开关站内与出线4连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线5连接的直流设备时，启动通流支路45和56中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路35，将通流支路45和56的直流电流转移到主断路器支路35上，随后断开通流支路45和56的机械开关，最后断开主断路器支路35，从而完成直流开关站内与出线5连接的直流设备的隔离；

当需要切断出线6连接的直流设备时，启动通流支路61和56中的辅助换流模块的换流功能，并开通主断路器支路46，将通流支路61和56的直流电流转移到主断路器支路46上，随后断开通流支路61和56的机械开关，最后断开主断路器支路46，从而完成直流开关站内与出线6连接的直流设备的隔离。

(3)当直流开关站完成对与出线1连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路12，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路12和61中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路12和61的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路12转移至通流支路12和61后，直流开关站完成对与出线1连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线2连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路12，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路12和23中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路12和23的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路12转移至通流支路12和23后，直流开关站完成对与出线2连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线3连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路35，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路23和34中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路23和34的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路35转移至通流支路23和34后，直流开关站完成对与出线3连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线4连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路46，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路34和45中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路34和45的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路46转移至通流支路34和45后，直流开关站完成对与出线4连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线5连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路35，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路45和56中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路45和56的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路35转移至通流支路45和56后，直流开关站完成对与出线5连接的直流设备的重新连接；

当直流开关站完成对与出线6连接的直流设备的隔离后短时间内，系统要求重新连接所述直流设备时，首先开通主断路器支路46，在流过直流设备的直流电流不超过直流开关站过流保护定值并保持一定时间后，开通通流支路56和61中辅助换流模块的通流功能，然后闭合通流支路56和61的机械开关，当流过所述直流设备的直流电流完全从主断路器支路46转移至通流支路56和61后，直流开关站完成对与出线6连接的直流设备的重新连接。

(4)当直流开关站内通流支路12需要隔离时，启动通流支路12中辅助换流模块的换流功能，将通流支路12的直流电流转移到通流支路23和通流支路61上，随后断开通流支路12的机械开关，最后断开通流支路12两端的隔离刀闸，从而完成直流开关站对通流支路12的隔离；

当直流开关站内通流支路23需要隔离时，启动通流支路23中辅助换流模块的换流功能，将通流支路23的直流电流转移到通流支路12和通流支路34上，随后断开通流支路23的机械开关，最后断开通流支路23两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路23的隔离；

当直流开关站内通流支路34需要隔离时，启动通流支路34中辅助换流模块的换流功能，将通流支路34的直流电流转移到通流支路45和通流支路23上，随后断开通流支路34的机械开关，最后断开通流支路34两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路34的隔离；

当直流开关站内通流支路45需要隔离时，启动通流支路45中辅助换流模块的换流功能，将通流支路45的直流电流转移到通流支路56和通流支路34上，随后断开通流支路45的机械开关，最后断开通流支路45两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路45的隔离；

当直流开关站内通流支路56需要隔离时，启动通流支路56中辅助换流模块的换流功能，将通流支路56的直流电流转移到通流支路45和通流支路61上，随后断开通流支路56的机械开关，最后断开通流支路56两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路56的隔离；

当直流开关站内通流支路61需要隔离时，启动通流支路61中辅助换流模块的换流功能，将通流支路61的直流电流转移到通流支路12和通流支路56上，随后断开通流支路61的机械开关，最后断开通流支路61两端的隔离刀闸，至此，从而完成直流开关站对通流支路61的隔离。

(5)当直流开关站内主断路器支路12、35或者46需要隔离时，由于直流开关站连接的直流输电电网正常运行时没有负载电流(或者负载电流很小，可以忽略不计)，因此只需要断开主断路器支路12、35或者46两端的隔离刀闸，即可完成对三个主断路器支路的隔离。

作为其他实施方式，如图10所示，主断路器支路都连接在非相邻的直流出线端之间，即主断路器支路14连接在直流出线端1和4之间，主断路器支路25连接在直流出线端2和5之间，主断路器支路36连接在直流出线端3和6之间。

如图11所示，主断路器支路都连接在非相邻的直流出线端之间，即主断路器支路14连接在直流出线端1和4之间，主断路器支路26连接在直流出线端2和6之间，主断路器支路35连接在直流出线端3和5之间。

上述实施例中，主断路器支路连接在两非相邻的直流出线端之间，作为其他实施方式，如图12所示，主断路器支路都连接在相邻的直流出线端之间，即主断路器支路12连接在直流出线端1和2之间，主断路器支路34连接在直流出线端3和4之间，主断路器支路56连接在直流出线端5和6之间。这种结构的直流开关站结构简单、扩展性相对较好。

作为其他实施方式，如图13所示，主断路器支路连接在相邻或非相邻的直流出线端之间，即主断路器支路12连接在直流出线端1和2之间，主断路器支路36连接在直流出线端3和6之间，主断路器支路45连接在直流出线端4和5之间。

作为其他实施方式，主断路器支路的个数还可以为M＝4或M＝5，主断路器支路连接在两相邻或者非相邻的直流出线端之间，但要保证每个直流出线端至少连接有一个主断路器支路，这种结构的直流开关站中的主断路器个数相对传统直流开关站中主断路器个数要少，所以，能够很大程度上减少直流开关站的建造成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，其他依据本发明技术方案对实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种直流开关站，其特征在于，所述直流开关站包括N个直流出线端，N≥3，相邻的直流出线端之间连接有通流支路，且各通流支路首尾顺次相连成一个通流环；

所述直流开关站还包括M个主断路器支路，M＜N，所述主断路器支路连接在直流出线端之间，且每个直流出线端都连接有一个或两个主断路器支路；

所述通流支路是用于直流断路器的通流支路，所述主断路器支路是用于直流断路器的转移支路和耗能支路。

2.根据权利要求1所述的一种直流开关站，其特征在于，所述主断路器支路的个数M由所述直流出线端个数N决定：

当直流出线端个数N为奇数时，所述主断路器支路的个数M＝(N+1)/2；

当直流出线端个数N为偶数时，所述主断路器支路的个数M＝N/2。

3.根据权利要求2所述的一种直流开关站，其特征在于，当所述直流出线端个数N为奇数时，存在一个直流出线端连接两个所述主断路器支路，其余直流出线端都只连接一个所述主断路器支路；当所述直流出线端个数N为偶数时，每个直流出线端都连接一个主断路器支路。

4.根据权利要求2或3所述的一种直流开关站，其特征在于，所述主断路器支路均连接在两相邻的所述直流出线端之间。