錢(qián)玉萍

摘 要：基于中國(guó)專(zhuān)利全文數(shù)據(jù)庫(kù)和德溫特世界專(zhuān)利索引數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)混合式高壓直流斷路器的相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索統(tǒng)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行技術(shù)分解，然后對(duì)該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量的年度分布、國(guó)內(nèi)外重要申請(qǐng)申請(qǐng)人進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，以了解該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)和專(zhuān)利布局情況。

關(guān)鍵詞：高壓;直流;斷路器;混合式

中圖分類(lèi)號(hào)：TM561 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）12-0166-02

1 混合式高壓直流斷路器概述

20世紀(jì)80年代末，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，為了提高機(jī)械式斷路器的分?jǐn)嗨俣?，開(kāi)始提出半導(dǎo)體器件與機(jī)械開(kāi)關(guān)相結(jié)合的混合式直流斷路器拓?fù)鋄1]?；旌鲜街绷鲾嗦菲鞒浞掷脵C(jī)械開(kāi)關(guān)通態(tài)壓降小和電力電子器件關(guān)斷速度快的優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)[2]?；旌鲜街绷鲾嗦菲骺赏ㄟ^(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)和電力電子器件的合理組合得到，常見(jiàn)的拓?fù)渲饕袡C(jī)械開(kāi)關(guān)與電力電子器件直接并聯(lián)、機(jī)械開(kāi)關(guān)與電力電子器件先串聯(lián)再并聯(lián)及由此衍生出的其他拓?fù)鋄3]。

2 專(zhuān)利申請(qǐng)狀況分析

2.1 專(zhuān)利申請(qǐng)年度趨勢(shì)變化情況

本次檢索是在CNTXT和DWPI數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索，截止到檢索日期（2018年1月31日），中國(guó)范圍內(nèi)混合式高壓直流斷路器方面已公開(kāi)的專(zhuān)利申請(qǐng)總量為694件。

圖1所示，混合式高壓直流斷路器技術(shù)在我國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利總量、國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量以及國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)量自1987年以來(lái)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)?？梢钥闯?，專(zhuān)利申請(qǐng)量總體呈上升趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)與國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)量趨勢(shì)基本保持一致。總體來(lái)看，混合式高壓直流斷路器技術(shù)在中國(guó)總共經(jīng)歷了以下三個(gè)發(fā)展階段：

第一階段（1987-2000年）為萌芽期?；旌鲜礁邏褐绷鲾嗦菲骷夹g(shù)研發(fā)還處于起步階段，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)總量、國(guó)內(nèi)和國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)量均較小。第二階段（2001-2007年）為穩(wěn)定發(fā)展期。專(zhuān)利申請(qǐng)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，此階段國(guó)內(nèi)和國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利每年申請(qǐng)量差別不大。第三階段（2008年至2016）為快速發(fā)展期。專(zhuān)利申請(qǐng)快速增長(zhǎng)，中國(guó)專(zhuān)利總申請(qǐng)總量從2008年的26件左右增長(zhǎng)到2015年最高的88件左右，其中，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)從2008年的17件增長(zhǎng)到2016年的77件，國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)從2008年的9件左右到2012年最高34件，增幅明顯。2016年至今為穩(wěn)定發(fā)展期。經(jīng)過(guò)近十年的高速增長(zhǎng)，進(jìn)入2016年后，混合式高壓直流斷路器技術(shù)在中國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)量開(kāi)始出現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展，隨著國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系建設(shè)的不斷深化，越來(lái)越多的國(guó)外申請(qǐng)人開(kāi)始選擇以PCT申請(qǐng)作為進(jìn)入其他國(guó)家開(kāi)展專(zhuān)利布局的申請(qǐng)途徑，而PCT申請(qǐng)自申請(qǐng)日到進(jìn)入相關(guān)國(guó)家，其間所需時(shí)間較之以往的巴黎公約途徑所需時(shí)間更長(zhǎng)，從而在年申請(qǐng)量上反映出一定程度的回落;值得注意的是，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量在這一時(shí)期仍然有所增長(zhǎng)，由于2016至2017年數(shù)據(jù)存在公開(kāi)滯后性的原因，申請(qǐng)量有所下降，但從總體趨勢(shì)上可以預(yù)見(jiàn)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量仍然保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。并且，從2011年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)量與國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利申請(qǐng)量的差距逐漸增加，這與我國(guó)不斷出臺(tái)扶持政策密切相關(guān)。

2.2 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的區(qū)域分布分析

圖2所示，混合式高壓直流斷路器技術(shù)的國(guó)內(nèi)申請(qǐng)與國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)數(shù)量和類(lèi)型的比重份額情況，可以反映在混合式高壓直流斷路器技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利技術(shù)力量的對(duì)比。由圖可知，國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)所占份額低于國(guó)內(nèi)申請(qǐng)，充分表明國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量占有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，這是由于近年政府政策對(duì)遠(yuǎn)距離電力傳輸和發(fā)電技術(shù)的政策扶持力度和各個(gè)企業(yè)研發(fā)投入的增加。

在國(guó)外來(lái)華的申請(qǐng)中，98.88%的專(zhuān)利申請(qǐng)都是通常認(rèn)為技術(shù)含量較高的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，實(shí)用新型僅占1.12%。而國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)中，有27.63%的專(zhuān)利申請(qǐng)是實(shí)用新型專(zhuān)利申請(qǐng)，發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)占72.37%，再次反映出國(guó)內(nèi)技術(shù)與國(guó)外來(lái)華技術(shù)存在一定差距?？梢?jiàn)，在混合式高壓直流斷路器技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)外申請(qǐng)人相對(duì)于國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人更注重通過(guò)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)獲得較為穩(wěn)定的專(zhuān)利保護(hù)。需要指出的是，在混合式高壓直流斷路器技術(shù)領(lǐng)域，雖然國(guó)內(nèi)申請(qǐng)中實(shí)用新型專(zhuān)利申請(qǐng)的比例大于國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)，但這一比例仍然小于整個(gè)中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)量中的實(shí)用新型申請(qǐng)的比例，可見(jiàn)，該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)的技術(shù)含量相對(duì)較高。

2.3 國(guó)內(nèi)主要申請(qǐng)人

圖3所示申請(qǐng)量趨勢(shì)變化圖可以看出，國(guó)家電網(wǎng)占據(jù)第一，且申請(qǐng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他申請(qǐng)人的申請(qǐng)量;西安交通大學(xué)和南京南瑞分別排位第二和第三，二者之間差別不大，實(shí)力同樣較強(qiáng);整體來(lái)看申請(qǐng)人中，前十名里有三所企業(yè)公司和七家科研院校，由此可以看出，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化程度尚未表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，需加快技術(shù)轉(zhuǎn)化，加強(qiáng)科研機(jī)構(gòu)、個(gè)人與公司的聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)共贏。再結(jié)合申請(qǐng)量分布圖可以看出國(guó)家電網(wǎng)公司、南京南瑞和平高是目前國(guó)內(nèi)專(zhuān)業(yè)從事高壓直流斷路器技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)，其申請(qǐng)總量分別排在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的第一、第三和第十位，其中國(guó)內(nèi)企業(yè)的申請(qǐng)發(fā)展趨勢(shì)較為接近，都是從起步開(kāi)始逐步累積，并且大部分在2016年達(dá)到的申請(qǐng)量峰值。同時(shí)還應(yīng)注意到，在2014年前南京南瑞并沒(méi)有申請(qǐng)量，但2015年起，出現(xiàn)專(zhuān)利申請(qǐng)量的大幅攀升，表明其開(kāi)始意識(shí)到在該領(lǐng)域?qū)嵤┲R(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的重要性，在這種意識(shí)的指導(dǎo)下，企業(yè)建立專(zhuān)職知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理團(tuán)隊(duì)，投入足夠的資金開(kāi)展專(zhuān)利申請(qǐng)，從而使得其后幾年申請(qǐng)量保持穩(wěn)步發(fā)展。與此不同的是，科研院校類(lèi)申請(qǐng)人如西安交通大學(xué)早在2008年左右就充分認(rèn)識(shí)到自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)對(duì)企業(yè)生存與發(fā)展的重要性，在該領(lǐng)域便穩(wěn)步開(kāi)展專(zhuān)利布局，并逐步增加申請(qǐng)量。從圖中可以看出，大部分申請(qǐng)人的申請(qǐng)量都處于一直增加的狀態(tài)，這也反映出政策影響所帶來(lái)的持續(xù)效果。

3 重點(diǎn)專(zhuān)利申請(qǐng)分析

基于檢索的結(jié)果和重點(diǎn)專(zhuān)利，選取1篇重點(diǎn)專(zhuān)利申請(qǐng)對(duì)其技術(shù)方案進(jìn)行分析。

3.1? CN105281303A

現(xiàn)有的混合式直流斷路器，采用機(jī)械開(kāi)關(guān)和電力電子器件混合的方式，正常運(yùn)行由機(jī)械開(kāi)關(guān)通流，故障時(shí)分?jǐn)鄼C(jī)械開(kāi)關(guān)，利用產(chǎn)生的電弧電壓將電流轉(zhuǎn)移至并聯(lián)連接的電力電子器件支路中，然后由電力電子器件分?jǐn)嚯娏??；谠撛頂嗦菲骷葴p低了通態(tài)損耗，又提高了分?jǐn)嗨俣?，但是需要使用大量的全控器件串?lián)，技術(shù)難度大，制造成本高，而且當(dāng)短路電流超過(guò)單個(gè)全控器件所能耐受電流峰值時(shí)，其成本將接近翻倍。本申請(qǐng)的技術(shù)方案在于：一種混合式高壓直流斷路器，串聯(lián)接于直流系統(tǒng)中，混合式高壓直流斷路器包括相互并聯(lián)連接的通態(tài)支路、預(yù)轉(zhuǎn)移支路、再轉(zhuǎn)移支路和耗能支路;所述通態(tài)支路包括串聯(lián)連接的至少一個(gè)快速機(jī)械開(kāi)關(guān)D和包含全控器件的第一電流轉(zhuǎn)移模塊M1;所述預(yù)轉(zhuǎn)移支路包括串聯(lián)連接的第一電感L1、第一半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S1和包含全控器件的第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2;所述再轉(zhuǎn)移支路包括串聯(lián)連接的第二電感L2、第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S2和電容器C;所述耗能支路由非線性電阻R構(gòu)成。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于：在保證足夠快的分?jǐn)嗨俣群偷蛽p耗的前提下，采用半控器件晶閘管，分?jǐn)嚯娏髂芰Υ?，耐受電壓等?jí)高，極大程度上降低了成本。

3.2? CN103021739A

現(xiàn)有技術(shù)中由于某些特定的用電場(chǎng)合，因?yàn)殡S著電力系統(tǒng)容量的持續(xù)增長(zhǎng)和用電負(fù)荷的不斷增加，電網(wǎng)中的短路電流水平日益提高，短路電流峰值可達(dá)到100kA以上，且短路電流上升速率極高（超過(guò)20A/μs），短路電流峰值往往已經(jīng)超過(guò)了傳統(tǒng)的機(jī)械式斷路器本身的極限分?jǐn)嗄芰?，使得斷路器無(wú)法分?jǐn)?。再者，固態(tài)開(kāi)關(guān)的主要特定是分?jǐn)鄷r(shí)間短，分?jǐn)噙^(guò)程無(wú)電弧，相比較于機(jī)械開(kāi)關(guān)，固態(tài)開(kāi)關(guān)正常通流情況下?lián)p耗較大，發(fā)熱嚴(yán)重，需要復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，因此其額定承載能力有限。針對(duì)上述不足，本申請(qǐng)的技術(shù)方案在于：無(wú)弧開(kāi)斷的混合式直流斷路器，高速真空開(kāi)關(guān)（VB），LC強(qiáng)制轉(zhuǎn)移電路以及過(guò)電壓限制電路并聯(lián)，LC強(qiáng)制轉(zhuǎn)移電路由預(yù)充電電容（C）、電感（L）和電力電子門(mén)極可關(guān)斷器件串聯(lián)組成，LC強(qiáng)制轉(zhuǎn)移電路兩端的電壓達(dá)到過(guò)電壓限制電路的導(dǎo)通閾值時(shí)，過(guò)電壓限制電路導(dǎo)通;控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電流和高速真空開(kāi)關(guān)電流（iM）二者的電流值及變化率di/dt，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果向高速真空開(kāi)關(guān)和電力電子門(mén)極可關(guān)斷器件發(fā)出相應(yīng)的控制命令。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于：混合式直流斷路器，高速真空開(kāi)關(guān)、LC強(qiáng)制轉(zhuǎn)移電路及過(guò)電壓限制電路并聯(lián)，LC強(qiáng)制轉(zhuǎn)移電路具有預(yù)充電電容和電力電子門(mén)極可關(guān)斷器件。控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電流和高速真空開(kāi)關(guān)電流的電流值及變化率di/dt。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)混合式高壓直流斷路器專(zhuān)利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，重點(diǎn)關(guān)注本領(lǐng)域的重點(diǎn)專(zhuān)利、重點(diǎn)申請(qǐng)人、申請(qǐng)量等信息，結(jié)果發(fā)現(xiàn)混合式高壓直流斷路器的專(zhuān)利技術(shù)主要掌握在美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)家或區(qū)域。目前中國(guó)在混合式高壓直流的斷路器領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家的還存在差距，國(guó)內(nèi)對(duì)混合式高壓直流斷路器技術(shù)的研究還處在發(fā)展階段，近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)混合式高壓直流斷路器技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)量呈上升的趨勢(shì)，顯示出我國(guó)高校、科研院所以及企業(yè)在該領(lǐng)域具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)

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