电力变换系统和操作该电力变换系统的方法技术方案

本发明专利技术公开一种电力变换系统和操作该电力变换系统的方法，其中电力变换系统耦连到高压直流(HVDC)输电系统。所述电力变换系统包括多个功率变换模块。所述功率变换模块中的至少一个功率变换模块包括耦连到至少一个DC电源端子的至少一个功率变换器。所述功率变换模块还包括耦连到所述至少一个功率变换器的至少一个隔离装置。所述至少一个功率变换器和所述至少一个隔离装置至少部分地限定所述电力变换系统的隔离部分。所述至少一个隔离装置被配置成使所述隔离部分停止服务。所述至少一个功率变换器被配置成在打开所述至少一个隔离装置之前降低通过所述隔离部分的电流传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域一般涉及高压直流（HVDC)输电系统，并且更具体地涉及电力变换 系统和他们的操作方法。
技术介绍
至少一些已知的发电厂地理上位于遥远的地区或者实际上难以到达的区域。一个 示例包括地理上位于崎岖不平的和/或遥远地域（例如多山的山坡、与用户距离广大、近 海）的发电厂，例如近海风力涡轮机安装。更特别地，这些风力涡轮机可能物理上一起嵌套 在共同的地理位置，以形成风力涡轮机场，并电耦连到共同的交流（AC)收集器系统。这些 已知的风力涡轮机场中有许多通过功率变换器、电力变压器和AC断路器耦连到AC输电系 统。已知的功率变换器中有许多是电耦连到AC收集器系统和电力变压器的功率变换组件 或系统。这些已知的电力变换组件包括整流部分和逆变部分，整流部分将由发电厂产生的 AC变换成直流（DC)，逆变部分将DC变换成预定频率和电压幅值的AC。已知的AC断路器中 有许多便于在发电厂需要被隔离（例如，当电厂由于断路器任一侧上的电力故障停止服务 时）时，将发电厂从AC输电系统上去耦连。 类似地，一些风力涡轮机场通过电耦连到AC收集器系统和HVDC输电系统的单独 的电力变换组件或系统耦连到高压（HVDC)输电系统。在这些配置中，单独的电力变换组件 的整流部分位置非常靠近关联的发电厂，单独的全电力变换组件的逆变部分位于遥远的工 厂，诸如位于陆地上的工厂。这些整流和逆变部分通常通过至少部分地限定HVDC输电系统 的水下HVDC电力电缆电连接。同样，至少一些已知的HVDC输电系统不需要AC变换的逆变 部分耦连到DC负载。 许多已知的HVDC输电系统包括在位置上限定系统的隔离部分的隔离装置，例如 DC断路器或重合器。这些隔离装置可以打开，以隔离电力故障，并且一旦故障被隔离，可以 闭合以将系统的尽可能多的部分恢复使用。然而，估计这些装置的电压超过100千伏（kV)， 估计如此高电压的DC断路器除了通过定制设计和制造通常不是商业可用的。因此，与构造 和维护HVDC输电系统有关的费用可能显著提高。而且，快速动作的断路器的任何替代都需 要为及时有效的故障隔离提供类似的快速动作特征。 此外，许多已知的HVDC输电系统包括监控与数据采集（SCADA)系统或包括位于其 中的电流和电压传感器以便于隔离和恢复操作的一些等同物。然而，与AC输电系统相比， 由于DC的本质，即作为时间的函数DC电压和电流的幅值没有过零点，这样打开DC断路器 需要在包括由于故障造成的高于通常负载的负载下打开装置，从而增大了机械隔离装置的 接触器部分产生电弧的风险，潜在降低了接触器部分的使用寿命。同样，在向上的DC电流 偏移的情况下，由于故障造成负载增加，通常认为，机构的操作有大约5毫秒（ms)来隔离关 联的故障。
技术实现思路
在一方面，本专利技术提供了一种电力变换系统。所述电力变换系统耦连到高压直流 (HVDC)输电系统。所述电力变换系统包括多个功率变换模块。所述多个功率变换模块中的 至少一个功率变换模块包括耦连到至少一个DC电源端子的至少一个功率变换器。所述功 率变换模块还包括耦连到所述至少一个功率变换器的至少一个隔离装置。所述至少一个功 率变换器和所述至少一个隔离装置至少部分地限定所述电力变换系统的隔离部分。所述至 少一个隔离装置被配置成使所述隔离部分停止服务。所述至少一个功率变换器被配置成在 打开所述至少一个隔离装置之前，降低通过所述隔离部分的电流传输。 在另一方面，本专利技术提供了一种用于电力变换系统的控制系统。所述电力变换系 统耦连到HVDC输电系统。所述电力变换系统包括多个功率变换模块。至少一个功率变换 模块包括耦连到至少一个DC电源端子的至少一个功率变换器。所述至少一个功率变换模 块进一步包括耦连到所述至少一个功率变换器的至少一个隔离装置。所述至少一个功率 变换器和所述至少一个隔离装置至少部分地限定所述电力变换系统的隔离部分。所述至 少一个隔离装置被配置成使所述隔离部分停止服务。所述至少一个功率变换器被配置成 在打开所述至少一个隔离装置之前，降低通过所述隔离部分的电流传输。所述控制系统包 括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成传输代表通过所述电力变换系统和所述 HVDC输电系统中的至少一个的电流传输值的至少一个信号。所述控制系统还包括至少一 个处理器，所述处理器耦连到所述至少一个传感器、所述至少一个功率变换器以及所述至 少一个隔离装置。所述至少一个处理器被配置成确定电流传输的至少一个，所述电流传输 接近、达到和超过所述电力变换系统和所述HVDC输电系统中的至少一个的至少一个参数。 所述至少一个处理器还被配置成至少部分地根据通过所述电力变换系统和所述HVDC输 电系统中的至少一个的电流传输值（atleastpartiallyasafunctionofthevalue ofelectriccurrenttransmissionthroughatleastoneoftheelectricpower conversionsystemandtheHVDCtransmissionsystem)，来调节通过所述隔离部分的电 流传输。所述至少一个处理器进一步被配置成当所述至少一个传感器测量到预定值的电流 传输时，打开所述至少一个隔离装置。 其中，所述至少一个传感器包括至少一个电流传感器和至少一个电压传感器中的 至少一个。 其中，所述至少一个功率变换器包括第一功率变换器，所述第一功率变换器耦连 到至少一个DC电源端子，所述至少一个功率变换模块进一步包括第二功率变换器，所述 至少一个隔离装置包括第一隔离装置和第二隔离装置，所述至少一个处理器进一步被配置 成：操作地将所述第一隔离装置耦连到所述第二功率变换器；以及在打开所述第一隔离装 置之前，降低通过所述第二功率变换器的电流传输。所述至少一个处理器进一步被配置成： 操作地将所述第二隔离装置耦连到所述第一功率变换器；以及在打开所述第二隔离装置之 前，降低通过所述第一功率变换器的电流传输。 其中，所述至少一个处理器进一步被配置成：通过闭合所述至少一个隔离装置使 得所述隔离部分不隔离；以及通过调节所述至少一个功率变换器来提高通过所述隔离部分 的电流传输。 其中，所述多个功率变换模块并联耦连，所述控制系统进一步被配置成基本上同 时使所有的所述多个功率变换模块停止服务。 在另一方面，本专利技术提供了一种操作电力变换系统的方法。所述电力变换系统耦 连到高压直流（HVDC)输电系统。所述电力变换系统包括多个功率变换模块。每个功率变换 模块包括耦连到至少一个DC电源端子的至少一个功率变换器。所述至少一个功率变换模 块进一步包括耦连到所述至少一个功率变换器的至少一个隔离装置。所述至少一个功率变 换器和所述至少一个隔离装置至少部分地限定所述功率变换模块的隔离部分。每个功率变 换模块还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成传输代表通过所述电力变换 系统和所述HVDC输电系统中的至少一个的电流传输值的至少一个信号。所述方法包括确 定通过所述电力变换系统和所述HVDC输电系统中的至少一个的电流传输是接近、达到和 超过所述电力变换系统和所述HVDC输电系统中的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换系统，所述电力变换系统耦连到高压直流(HVDC)输电系统，所述电力变换系统包括：多个功率变换模块，其中，所述多个功率变换模块中的至少一个功率变换模块包括：至少一个功率变换器，所述功率变换器耦连到至少一个DC电源端子；以及至少一个隔离装置，所述隔离装置耦连到所述至少一个功率变换器，所述至少一个功率变换器和所述至少一个隔离装置至少部分地限定所述电力变换系统的隔离部分，所述至少一个隔离装置被配置成使所述隔离部分停止服务，所述至少一个功率变换器被配置成在打开所述至少一个隔离装置之前，降低通过所述隔离部分的电流传输。

【技术特征摘要】
2013.09.06 US 14/0201111?一种电力变换系统，所述电力变换系统耦连到高压直流（HVDC)输电系统，所述电力 变换系统包括： 多个功率变换模块，其中，所述多个功率变换模块中的至少一个功率变换模块包括： 至少一个功率变换器，所述功率变换器耦连到至少一个DC电源端子；以及 至少一个隔离装置，所述隔离装置耦连到所述至少一个功率变换器，所述至少一个功 率变换器和所述至少一个隔离装置至少部分地限定所述电力变换系统的隔离部分，所述至 少一个隔离装置被配置成使所述隔离部分停止服务，所述至少一个功率变换器被配置成在 打开所述至少一个隔离装置之前，降低通过所述隔离部分的电流传输。2. 根据权利要求1所述的电力变换系统，其特征在于： 所述至少一个功率变换器包括第一功率变换器，所述第一功率变换器耦连到所述至少 一个DC电源端子；以及 所述至少一个功率变换模块进一步包括第二功率变换器，所述第二功率变换器耦连到 所述至少一个隔离装置。3. 根据权利要求2所述的电力变换系统，其特征在于，所述至少一个功率变换模块进 一步包括第三功率变换器，所述第三功率变换器通过DC链路耦连到所述第一功率变换器， 其中，所述第三功率变换器进一步耦连到AC发电机和AC输电系统中的至少一个。4. 根据权利要求2所述的电力变换系统，其特征在于，所述至少一个功率变换模块进 一步包括第三功率变换器，所述第三功率变换器通过DC链路耦连到所述第一功率变换器， 其中，所述第三功率变换器进一步耦连到至少一个DC电力系统。5. 根据权利要求1所述的电力变换系统，其特征在于： 所述至少一个功率变换器包括第一功率变换器，所述第一功率变换器耦连到所述至少 一个DC电源端子；以及 所述至少一个功率变换模块进一步包括第二功率变换器，所述第二功率变换器耦连到 所述HVDC输电系统；以及 所述至少一个隔离装置包括： 第一隔离装置，所述第一隔离装置操作耦连到所述第二功率变换器，其中，所述第二功 率变换器被配置成在打开所述第一隔离装置之前，降低通过所述隔离部分的电流传输；以 及 第二隔离装置，所述第二隔离...

【专利技术属性】
技术研发人员：RK古普塔，RN拉朱，RS乔哈瓦拉，
申请(专利权)人：通用电气能源能量变换技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB