HVDC的AC侧电气保护制造技术

在高压电力传输领域中，一种电气组件(10；60)包括：电力变换器(12)，包括可连接至DC网络(18)的第一和第二DC端子(14,16)以及可连接至AC网络(22)的AC端子(20)。电气组件(10)还包括接地电路(24)以将AC端子(20)连接至地(26)。接地电路(24)限定在AC端子(20)与地(26)之间的第一和第二电流流动路径(28,30)。第一电流流动路径(28)包括可操作的开关元件(32)以选择性地断开和闭合第一电流流动路径(28)。第二电流流动路径(30)包括第一电流流动控制元件(34)，第一电流流动控制元件(34)被配置为当第一电流流动路径(28)断开时，在最小化通过第二电流流动路径(30)的电流流动的第一模式中操作，并且从而当第一电流流动路径(28)断开时，最小化在AC端子(20)与地(26)之间的电流流动。电气组件(10)额外地包括被操作性地连接至开关元件(32)的控制单元(42)，控制单元(42)被配置为操作开关元件(32)以发生DC网络故障之后保持断开第一电流流动路径(28)。电力变换器(12)被配置为在整个DC网络故障期间在DC与AC网络(18,22)之间持续转移电力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在高压电力传输网络中使用的电气组件、以及包括这种电气组件的电力传输网络。
技术介绍
在电力传输网络中，交流(AC)电通常被变换为直流(DC)电，用于经由架空线和/或海底电缆进行传输。这种变换免除了对由传输线或电缆造成的AC电容性载荷效应进行补偿的需要，并且从而降低电线和/或电缆的每公里成本。当需要长距离传输电力时，从AC到DC的变换因而变得有成本效益。AC电力到DC电力的变换还用于需要将运行于不同频率的AC网络进行互连的电力传输网络。在任何这种网络中，在AC电力与DC电力之间的每个交界处需要变换器来产生所需的变换，并且一种这种形式的变换器是电力变换器。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方案，提供一种电气组件，包括：电力变换器，包括可连接至DC网络的第一DC端子和第二DC端子以及可连接至AC网络的AC端子；接地电路，用以将所述AC端子连接至地，所述接地电路限定在所述AC端子与地之间的第一电流流动路径和第二电流流动路径，所述第一电流流动路径包括可操作的开关元件以选择性地断开和闭合所述第一电流流动路径，并且所述第二电流流动路径包括第一电流流动控制元件，所述第一电流流动控制元件被配置为当所述第一电流流动路径断开时，在最小化通过所述第二电流流动路径的电流流动的第一模式中操作，并且从而当所述第一电流流动路径断开时，最小化在所述AC端子与地之间的电流流动；以及控制单元，被操作性地连接至所述开关元件，所述控制单元被配置为操作所述开关元件以在发生DC网络故障之后保持断开所述第一电流流动路径，其中所述电力变换器被配置为在整个所述DC网络故障期间在所述DC网路与AC网络之间持续转移电力。最小化通过第二电流流动路径的电流流动，即将通过第二电流流动路径的电流流动减小到尽可能靠近零的可忽略的量，这允许电力变换器在整个DC网络故障期间(即，在整个DC极到地的故障期间)在AC与DC电网之间持续转移电力，并且因此允许在任何相关联的电力传输网络中持续转移电力，以便最小化对网络的中断。最小化通过第二电流流动路径的电流流动还最小化在发生DC网络故障时流过DC网络的任何DC故障电流的量，并且从而如果期望通过电力变换器断开DC网络，则允许断开例如DC断路器、DC负载断路开关或AC断路器。同时，包括开关元件以选择性地断开和闭合第一电流流动路径，这允许第一电流流动路径选择性地旁路第一电流流动控制元件并且替代性地提供受较少抑制的电流流动路径。这种受较少抑制的电流流动路径之后允许对AC端子处的任何DC电压放电，这可以用于去除电力变换器的第一与第二DC端子之间的电压不平衡或者保护电力变换器的AC侧免受暂态过电压。可选地，第一电流流动控制元件还被配置为当所述第一电流流动控制元件两端的电压超过预定阈值时，选择性地在允许电流流过所述第二电流流动路径的第二模式中操作。包括这种第一电流流动控制元件，这防止AC端子处的电压超过期望限制(例如，相关联的中性点(starpoint)端子的绝缘被额定为提供保护的安全限制)，因此自动地保护电力变换器的AC侧免于暂态过电压。优选地，第一电流流动控制元件是非线性电阻器或者包括非线性电阻器。这种非线性电阻器具有期望的非线性电流-电压特性，使得它正常地呈现高阻抗并且所以有效地抑制流过它的电流，同时当其暴露于过电压时还传导显著增大的电流。第一电流流动路径可以额外地包括第二电流流动控制元件，所述第二电流流动控制元件被配置为将通过所述第二电流流动控制元件的电流减小至比所述第一电流流动控制元件当被配置为在第一模式中操作时更小的程度。在第一电流流动路径中包括这种第二电流流动控制元件，这控制经由第一电流流动路径在AC端子处的任何电压放电的速率，以便，例如控制去除第一与第二DC端子之间任何电压不平衡的速率。在本专利技术的优选实施例中，第二电流流动控制元件是线性电阻器或者包括线性电阻器。线性电阻器，即具有正常电流-电压特性的电阻器，容易提供流经它的期望减小的流动速率。在根据本专利技术的另一个优选实施例的电气组件中，控制单元可以与所述第一DC端子和第二DC端子操作性地连接，以监测与所述DC端子中一个或两个相关联的DC网络故障的发生，所述控制单元额外地被配置为在预定点处操作所述开关元件以闭合所述第一电流流动路径。优选地，所述控制单元被配置为操作所述开关元件以闭合所述第一电流流动路径的所述预定点是在发生DC网络故障之后的设定时间段。所述控制单元被配置为操作所述开关元件以闭合所述第一电流流动路径的所述预定点可以是当所述第一电流流动控制元件耗散的能量达到阈值的时刻。包括这种控制单元，这允许电气组件穿越短期DC网络故障并且之后校正第一和第二DC端子处电压之间的任何不平衡，或者，在发生长期故障以及任何其它故障清除设备故障时，包括这种控制单元允许电气组件可通过对AC端子处的任何剩余DC电压放电来提供电力变换器和DC网络的AC侧的备用保护。根据本专利技术的第二方案，提供一种电力传输网络，包括上述电气组件，所述电气组件的所述电力变换器经由第一DC传输介质和第二DC传输介质被连接至另一个电力变换器。本专利技术的电力传输网络也具有与其电气组件相关的优点。可选地，所述电力变换器和所述另一个电力变换器中的每个是三相电力变换器。附图说明现在将参照以下附图，通过非限制示例来简要描述本专利技术的优选实施例，在附图中：图1示出根据本专利技术的第一实施例的电气组件的示意图；图2(a)示意性地示出在发生DC网络故障之后的第一模式中图1所示的电气组件的操作；图2(b)示意性地示出在发生DC网络故障之后的第二模式中图1所示的电气组件的操作；图2(c)示意性地示出在另一个模式中图1所示的电气组件的操作；图3示出根据本专利技术的另一个实施例的包括电气组件的电力传输网络的示意图；以及图4示出根据本专利技术的又一个实施例的包括电气组件的电力传输网络的示意图。具体实施方式根据本专利技术的第一实施例的电气组件由附图标记10一般性地指定。电气组件10包括电力变换器12，所述电力变换器12具有第一DC端子14和第二DC端子16以及AC端子20，其中第一DC端子14和第二DC端子16在使用中被连接至DC网络18，AC端子20在使用中被连接至AC网络22。电力变换器12可以是电压源型变换器，其包括在第一DC端子14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气组件，包括：电力变换器，包括能够连接至DC网络的第一DC端子和第二DC端子以及能够连接至AC网络的AC端子；以及接地电路，用以将所述AC端子连接至地，所述接地电路在所述AC端子与地之间限定第一电流流动路径和第二电流流动路径，所述第一电流流动路径包括能够被操作以选择性地断开和闭合所述第一电流流动路径的开关元件，并且所述第二电流流动路径包括第一电流流动控制元件，所述第一电流流动控制元件被配置为当所述第一电流流动路径断开时，在使得通过所述第二电流流动路径的电流流动最小化的第一模式中操作，并且从而当所述第一电流流动路径断开时，使得在所述AC端子与地之间的电流流动最小化；以及控制单元，被操作性地连接至所述开关元件，所述控制单元被配置为操作所述开关元件以在发生DC网络故障之后保持所述第一电流流动路径断开，其中所述电力变换器被配置为在整个所述DC网络故障期间在所述DC网路与AC网络之间持续转移电力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.21 EP 13275191.81.一种电气组件，包括：
电力变换器，包括能够连接至DC网络的第一DC端子和第二DC端子
以及能够连接至AC网络的AC端子；以及
接地电路，用以将所述AC端子连接至地，所述接地电路在所述AC端
子与地之间限定第一电流流动路径和第二电流流动路径，所述第一电流流动
路径包括能够被操作以选择性地断开和闭合所述第一电流流动路径的开关元
件，并且所述第二电流流动路径包括第一电流流动控制元件，所述第一电流
流动控制元件被配置为当所述第一电流流动路径断开时，在使得通过所述第
二电流流动路径的电流流动最小化的第一模式中操作，并且从而当所述第一
电流流动路径断开时，使得在所述AC端子与地之间的电流流动最小化；以
及
控制单元，被操作性地连接至所述开关元件，所述控制单元被配置为操
作所述开关元件以在发生DC网络故障之后保持所述第一电流流动路径断
开，
其中所述电力变换器被配置为在整个所述DC网络故障期间在所述DC
网路与AC网络之间持续转移电力。
2.根据权利要求1所述的电气组件，其中所述第一电流流动控制元件还
被配置为当所述第一电流流动控制元件两端的电压超过预定阈值时，选择性
地在允许电流流过所述第二电流流动路径的第二模式中操作。
3.根据权利要求2所述的电气组件，其中所述第一电流流动控制元件是
非线性电阻器或者包括非线性...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔·大卫·巴尔克，A·P·卡尼汉斯，
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