高电压直流系统的控制技术方案

本发明专利技术提供用于控制HVDC输电系统，以便增加承载直流电力的电缆(确切地说是这些电缆的挤压聚合物绝缘层)的有效寿命的方法和设备。所述方法包括进入(52)维护模式，其中在所述维护模式下，改变施加到所述电缆的电气性质，以便扩散所述挤压聚合物绝缘层中的空间电荷积聚。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高电压直流系统的控制本专利技术涉及高电压直流(HVDC)系统，并且确切地说，涉及用于管理所述系统中的功率传输以延长挤压聚合物电缆寿命的方法和装置。
技术介绍
直流(DC)输电用于许多不同应用中。高电压直流(HVDC)输电特别适用于长距离输电和/或以不同频率操作的互连交流电(AC)网络。因此，第一站可以通过直流输电线例如架空线或海底或埋设电缆将电能输送到第二站。所述第一站可以通过对接收到的交流输入供电进行转换来产生直流供电。然后，所述第二站通常实现从直流电转换回交流电。因此，第一站和第二站中的每一者通常可以包括电压源转换器(VSC)(或者任何其他适当机构，例如线路换流转换器)，以用于从交流电转换成直流电或者从直流电转换回交流电。包括多个直流链路和多个站的更复杂网络也是已知的。使用挤压绝缘材料例如聚烯烃基团及其复合材料对应物的电缆是众所周知的。当用在以电网频率(例如50Hz或60Hz)围绕接地电压周期性改变的交流电应用中时，空间电荷没有机会在电缆中积聚，因为电场的极性不断围绕零值改变。但是在直流电应用中，电场的极性是恒定的，这可能导致电缆中以许多不同机制发生空间电荷积聚。在处于包括约几百千伏量级电压的条件下的HVDC系统中，即便是在挤压电缆绝缘层所固有的低迁移率载体中，也会发生空间电荷积聚。挤压电缆中的空间电荷积聚会加速电缆老化，并且可能导致绝缘层过早损坏或额定值降低。因此，需要用于减轻HVDC系统中的空间电荷积聚的方法和装置。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种操作高电压直流(HVDC)系统的方法，所述HVDC系统包括至少一个直流链路，所述直流链路的至少一部分包括具有挤压聚合物绝缘层的电缆，所述直流链路能够以维护模式和至少一个其他操作模式操作。所述方法包括进入所述维护模式，其中在所述维护模式下，改变或者调制施加到所述电缆的电气性质，以便扩散所述挤压聚合物绝缘层中的空间电荷积聚。根据本专利技术的第二方面，提供一种用于高电压直流(HVDC)系统的控制系统，所述HVDC系统包括至少一个直流链路，所述直流链路的至少一部分包括具有挤压聚合物绝缘层的电缆，所述直流链路能够以维护模式和至少一个其他操作模式操作。所述控制系统配置成控制所述直流链路进入所述维护模式，其中在所述维护模式下，改变施加到所述电缆的电气性质，以便扩散所述挤压聚合物绝缘层中的空间电荷积聚。所述控制系统可以包括处理器电路和存储器，或者另一计算机可读存储介质。所述存储器或其他计算机可读存储介质可以包括代码，所述代码在被所述处理器电路执行时使得所述控制系统执行本说明书中所描述的方法。附图说明现在将参照附图仅以示例方式来描述本专利技术，其中：图1示出直流网络的一个示例；图2示出形成图1中所示直流网络的直流链路的至少一部分的电缆的一个示例；图3示出根据本专利技术实施例的进入维护模式的直流链路相对于时间的功率、电压和电流特性；图4示出根据本专利技术实施例的从相对较高负载状态过渡到相对较低负载状态的直流链路相对于时间的功率、电压和电流特性；图5示出根据本专利技术实施例的从相对较低负载状态过渡到相对较高负载状态的直流链路相对于时间的功率、电压和电流特性；图6示出根据本专利技术实施例的方法；以及图7a和图7b示出包括多个直流链路和多个站的直流网络，以及所述直流网络在这些直流链路中的至少一个直流链路处于维护模式时的操作的示例。具体实施方式图1示出根据本专利技术实施例的直流输电网络10的示例。图1中所示的网络10包括连接在两个交流系统之间的直流链路；但是，本专利技术普遍适用于任何输电系统中的直流链路。网络10包括第一交流电源12。例如，所述第一交流电源可以是发电机例如风力发电厂，或者以第一频率操作的电网。交流供电被提供给转换器站14，所述转换器站用于将交流供电转换成直流供电，以经由直流链路向前输送到第二转换器站16。第二转换器站16以与第一站14相反的配置布置，并且将所述直流供电转换回交流电以经由第二交流电源18向前输送。第二交流电源18可以具有与第一电源12相同或不同的操作频率。第一站14包括以串联方式连接的变压器21和转换器22。所述变压器用于将来自交流电源12的交流电压转换成转换器22的操作所需的交流电压。在本配置中，转换器22作为整流器将交流供电转换成对应的直流供电以经由直流链路输出。所述转换器22可以是适用于将高电压交流供电转换成高电压直流供电的任何装置。例如，转换器22可以是线路换流转换器(LCC)或电压源转换器(VSC)，例如模块化多电平转换器(MMC)。第二站16同样包括变压器23和转换器24，所述变压器和转换器以串联方式布置，但是顺序与第一站14中的顺序相反。因此，所述转换器24用作逆变器，用于将经由直流链路接收到的直流供电转换成交流电，而变压器23将从转换器24输出的适用于转换器24操作的电压转换成向前输送到第二交流电源18所需的电压。所属领域中的技术人员应理解，为清楚起见，图1中省略了大量特征。控制系统20生成用于第一转换器站14和第二转换器站16的控制信号，并且因此控制施加到直流链路的电压以及流动通过直流链路的电流。例如，可以通过改变变压器21、23中的任一者或这两者的匝数比并且/或者改变转换器22、24的控制来控制施加到直流链路的电压。可以通过控制任一转换器中的电压来改变在直流链路中流动的电流(即，电流与电压差成比例)。或者，可以通过控制动态制动系统(DBS)和/或控制第一站14或第二站16中的任一者的电流控制器(CFC)来改变电流。上一段落将第一站14描述成整流器(即，将交流信号转换成对应的直流信号)，并且将第二站16描述成逆变器(即，将直流信号转换成对应的交流信号)。当然，所属领域中的技术人员将清楚了解，在不脱离随附权利要求限定的本专利技术的范围的情况下，所述站可以以相反顺序操作。所述直流链路包括可以布置成若干不同配置中的一种配置的两个电缆15a、15b(统称为15)。例如，在非对称单极配置中，电缆15a、15b中的一者接地，而另一者保持为地上或地下的高电位处。在对称单极配置中，所述直流供电穿过这两个电缆输出，其中每个电缆以相反极性保持在总直流电压的一半电位处。双极配置类似于对称配置，但是每个电缆15以相反极性维持在相对于地面的全电位处。双极性操作通常要求每个站中存在两个转换器(每个电缆对应一个转换器，并且在某些情况下，还有一个金属回线)。本专利技术适用于所有所述配置。根据本专利技术的实施例，所述电缆15中的一个或多个电缆的至少一部分由包括挤压聚合物绝缘层的电缆提供。在实施例中，所述电缆15中的一个或多个电缆的大体上整个长度可以由包括挤压聚合物绝缘层的电缆提供。图2示出所述电缆30的示例的截面。所述电缆30包括承载大部分电流的导电芯32。芯32可以包括多个股线，并且由导电材料例如铜制成。半导体材料内同轴层34围绕芯32，并且绝缘材料主层36围绕此内同轴层。半导体材料组成的另一外层38位于绝缘层36的外部，而电缆30还可以包括外保护套(outerprotectivesheath)(未图示)以保护电缆免受环境损害和/或提供接地层以在需要时传导漏电流。半导体层34、38的功能是防止导电层(即导电芯32和/或外保护套)与绝缘材料36之间形成充气腔，从而不会发生放电并且危害绝缘材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作高电压直流(HVDC)系统(10)的方法，所述HVDC系统包括至少一个直流链路(15)，所述直流链路的至少一部分包括具有挤压聚合物绝缘层(36)的电缆(30)，所述直流链路(15)能够以维护模式和至少一个其他操作模式操作，所述方法包括：进入(52)所述维护模式，其中在所述维护模式下，改变施加到所述电缆的电气特性以便扩散所述挤压聚合物绝缘层(36)中的空间电荷积聚。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.17 GB 1608629.01.一种操作高电压直流(HVDC)系统(10)的方法，所述HVDC系统包括至少一个直流链路(15)，所述直流链路的至少一部分包括具有挤压聚合物绝缘层(36)的电缆(30)，所述直流链路(15)能够以维护模式和至少一个其他操作模式操作，所述方法包括：进入(52)所述维护模式，其中在所述维护模式下，改变施加到所述电缆的电气特性以便扩散所述挤压聚合物绝缘层(36)中的空间电荷积聚。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述维护模式中，改变施加到所述电缆(30)的电气特性以便引起所述电缆(30)中的发热。3.根据权利要求1或权利要求2中的任一权利要求所述的方法，其中在所述维护模式中，施加到所述电缆(30)的电流相对于所述至少一个其他操作模式中的电流值增大。4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述维护模式中，所述电流增大到其最大允许值。5.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中在所述维护模式中，施加到所述电缆(30)的电压相对于所述至少一个其他操作模式中的电压值减小。6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述维护模式中，所述电压降低到其最大允许值的0％或以上。7.根据权利要求1到权利要求5中的任一权利要求所述的方法，其中在所述维护模式中，施加到所述电缆(30)的电压的极性相对于其在所述至少一个其他操作模式中的极性相反。8.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，进一步包括周期性地进入所述维护模式。9.根据权利要求8所述的方法，其中进入所述维护模式的频率根据所述电缆(30)的寿命的函数而增大。10.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，进一步包括在从所述系统上的负载相对较高的第一时间段过渡到所述系统上的所述负载相对较低的第二时间段期间或之后进入所述维护模式。11.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，进一步包括测量所述电缆(30)中的电气特性，将所述电特性的测得值与阈值进行比较，并且根据所述比...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·齐马斯，G·卢卡斯，K·J·戴克，
申请(专利权)人：通用电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH