交流电力系统与直流电力系统之间的方法、设备和接口装置制造方法及图纸

公开了用于处理通过断路器(110)的故障电流中的延迟过零的方法和设备。接口装置(100)被配置成将交流AC电力系统(102)与直流DC电力系统(103)耦合，或反之亦然。接口装置(100)包括用于AC电力的到DC电力的转换或反之亦然的至少一个转换器(104，105，108)，其包括用于转换器(104，105，108)的到DC电力系统(103)的耦合的DC侧和用于转换器(104，105，108)的到AC电力系统(102)的耦合的AC侧。断路器(110)布置在至少一个转换器(104，105，108)的AC侧与AC电力系统(102)之间的电流路径中。可能存在有在接口装置(100)的预定部分中发生故障的情况下发生的故障电流中的延迟过零的风险。如果感测到故障在接口装置(100)的预定部分内发生在接口装置(110)中，则断路器(110)的触头的断开可以与如果该故障在接口装置(100)的不同于预定部分的部分内相比以选定延迟时间周期延迟。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交流电力系统与直流电力系统之间的方法、设备和接口装置
本专利技术大体涉及电力传输系统的领域，例如高压直流(HVDC)电力传输系统。具体地，本专利技术涉及用于处理通过交流(AC)电力系统与直流(DC)电力系统之间的接口装置(例如AC电力系统与DC电力系统之间的转换器站)中的断路器的故障电流中的延迟过零(delayedzerocrossing)的方法和设备。
技术介绍
由于对电力供给或输出和互连的电力传输与分配系统的不断增加的需要，HVDC电力传输变得越来越重要。诸如电功率分配或传输系统等的电力系统通常包含用于保护、监测和控制包含在电力系统中的其他组件的操作和/或功能性的保护系统，该其他组件因此可以被称为受保护单元。这样的保护系统可以例如能够检测电力系统的电力线路、变压器和/或其他部分或组件中的短路、过电流和过电压。保护系统可以包含诸如断路器等的保护设备，用于通过使断路器断开或跳闸而将例如在电力传输与分配线路中发生的任何可能的故障隔离。在例如通过对检测到故障的组件执行修理和/或维护而将故障清除之后，可以通过使断路器关合来恢复功率流。已知要在AC电力系统与DC电力系统之间连接接口装置。这样的装置典型地包含用于AC电力的到DC电力的转换或反之亦然的诸如电压源转换器等的转换器。接口装置具有用于耦合到DC电力系统的DC侧和用于耦合到AC电力系统的AC侧。该装置往往包含具有连接到AC系统的初级侧和用于耦合到转换器的次级侧的变压器。例如在HVDC电力系统中，通常包含有包含了或构成了HVDC转换器站的接口装置，该HVDC转换器站是配置成将高压DC转换成AC或反之亦然的一种类型的站。HVDC转换器站可以包括诸如转换器自身(或者串联或并联连接的多个转换器)、一个或多个变压器、电容器、滤波器和/或其他辅助元件等的多个元件。转换器可以包括诸如半导体器件等的多个基于固态的器件，并且可以分类为使用例如晶闸管作为开关的线路换向转换器(line-commutatedconverter)或使用诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)等的晶体管作为开关(或开关器件)的电压源转换器。诸如晶闸管或IGBT等的多个固态半导体器件可以连接到一起(例如串联)以形成HVDC转换器的构建块或单元。转换器单元可以替代地被称为(HVDC)转换器阀。在接口装置中还可以提供有AC断路器，其例如可以布置在变压器的初级绕组与AC电力系统之间，用于在发生故障的情况下通过将转换器与AC电力系统隔离来保护转换器。然而，在一些情况中，故障电流可能含有相对大的DC分量，这会势必造成在通过AC断路器的故障电流过零之前的相对长的延迟，在该延迟期间AC断路器不能中断故障电流。这样的情况一般是不期望的并且可以被称为延迟过零。延迟过零可能使AC断路器的断开困难或者甚至不可能，并可能导致AC断路器的劣化或者甚至失灵。
技术实现思路
例如在诸如具有不对称单极配置或双极配置(其基本上是两个不对称单极配置的组合)的转换器站等的接口装置中，可能存在有在相接地故障期间、特别是当这样的故障发生在变压器与转换器的AC侧或转换器的DC侧之间的在AC侧上的电流路径中时发生的故障电流中的延迟过零的风险。在一些情况中，在诸如具有对称单极配置的转换器站等的接口装置中，也可能存在有在相接地故障期间发生的、例如在DC极到地故障的发生之后的故障电流中的延迟过零的风险。为了减轻故障电流中的延迟过零，可以例如采用变压器AC侧上的辅助电阻器。辅助电阻器可以经由辅助AC断路器连接到变压器的AC侧。如果检测到转换器AC母线故障，则可以使辅助AC断路器关合，引起转换器AC母线经由电阻器短路到大地(接地)。以该方式，可以将对称的电流分量添加到故障电流，这可以有助于或确保通过“主”AC断路器的故障电流中过零的相对快速的出现，允许了主AC断路器中断故障电流。优选地应当在主AC断路器断开之前关合辅助AC断路器。然而，用于处理故障电流中的延迟过零的这样的解决方案或类似解决方案一般要求在接口装置(例如，转换器站)中安装附加辅助设备。鉴于以上情况，本专利技术的关注是提供用于关于可能在接口装置中发生的不同故障的处理提高AC电力系统与DC电力系统之间的接口装置、例如AC电力系统与DC电力系统之间的转换器站中的“主”AC断路器的保护的装置。本专利技术的进一步的关注是提供用于处理在通过AC电力系统与DC电力系统之间的接口装置、例如AC电力系统与DC电力系统之间的转换器站中的“主”AC断路器的故障电流中的延迟过零的装置。本专利技术的进一步的关注是提供用于处理在通过AC电力系统与DC电力系统之间的接口装置、例如AC电力系统与DC电力系统之间的转换器站中的“主”AC断路器的故障电流中的延迟过零同时不要求或至少较少要求安装在接口装置中的附加辅助设备的装置。本专利技术的进一步的关注是提供用于在发生相接地故障(这很可能发生在变压器与转换器的AC侧或转换器的DC侧之间的AC侧上的电流路径中)的情况下提高AC电力系统与DC电力系统之间的接口装置、例如AC电力系统与DC电力系统之间的转换器站中的“主”AC断路器的保护的装置。本专利技术的进一步的关注是提供用于在发生相接地故障(这很可能发生在变压器与转换器的AC侧或转换器的DC侧之间的AC侧上的电流路径中)的情况下处理在通过AC电力系统与DC电力系统之间的接口装置、例如AC电力系统与DC电力系统之间的转换器站中的“主”AC断路器的故障电流中的延迟过零的装置。为了解决这些关注中的至少一个和其他关注，提供了依照独立权利要求的接口装置中的控制与处理模块、计算机程序产品、方法和接口装置。优选实施例由从属权利要求限定。根据第一方面，提供有一种用于在接口装置中使用的控制与处理模块，接口装置被配置成将AC电力系统与DC电力系统耦合，或反之亦然。接口装置包括至少一个转换器，用于AC电力的到DC电力的转换，或反之亦然。至少一个转换器包括用于转换器的到DC电力系统的耦合的DC侧，和用于转换器的到AC电力系统的耦合的AC侧。接口装置包括断路器，其布置在至少一个转换器的AC侧与AC电力系统之间的电流路径中。断路器被配置成在断路器的触头的断开时可控制地实现电流路径中的电流的流动的停止。接口装置包括故障感测单元，其被配置成感测发生在接口装置中的故障。故障感测单元被通信地耦合至控制与处理模块。控制与处理模块被配置成至少关于断路器的断开控制断路器的操作，其中控制与处理模块被配置成如果确定有发生在接口装置中的故障则使断路器的触头断开。控制与处理模块被配置成，如果由故障感测单元感测到的在接口装置中的故障发生在接口装置的预定部分内，则与如果该故障在接口装置的不同于预定部分的部分内相比以选定延迟时间周期使断路器的触头的断开延迟。例如在接口装置根据不对称单极配置或双极配置而配置的情况下，可能存在有至少在存在有接口装置中的相接地故障的情况下发生的、例如在AC侧上的变压器与转换器的AC侧或转换器的DC侧之间的在AC侧上的电流路径中发生的在故障电流中的延迟过零的风险。第一方面提供了用于处理可能发生的通过断路器的故障电流中的任何延迟过零。借助于第一方面，如果通过断路器的故障电流中的延迟过零的确发生了，则可能较少有或没有对断路器造成损伤或断路器的功能的劣化的风险。一般地，在存在有发生在接口装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在接口装置(100)中使用的控制与处理模块(150)，所述接口装置被配置成将交流AC电力系统(102)与直流DC电力系统(103)耦合，或反之亦然，所述接口装置包括：至少一个转换器(104，105，108；140)，用于AC电力的到DC电力的转换，或反之亦然，其中所述至少一个转换器包括用于所述转换器的到所述DC电力系统的耦合的DC侧，和用于所述转换器的到所述AC电力系统的耦合的AC侧；断路器(110)，布置在所述至少一个转换器的所述AC侧与所述AC电力系统之间的电流路径中，所述断路器被配置成在所述断路器的触头的断开时可控制地实现所述电流路径中的电流的流动的停止；和故障感测单元(160)，被配置成感测发生在所述接口装置中的故障，所述故障感测单元被通信地耦合至所述控制与处理模块；所述控制与处理模块被配置成至少关于所述断路器的断开控制所述断路器的操作，其中所述控制与处理模块被配置成如果确定有发生在所述接口装置中的故障则使所述断路器的所述触头断开；和所述控制与处理模块被进一步布置成，如果由所述故障感测单元感测到的在所述接口装置中的故障发生在所述接口装置的预定部分内，则与如果该故障在所述接口装置的不同于所述预定部分的部分内相比以选定延迟时间周期使所述断路器的所述触头的断开延迟。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在接口装置(100)中使用的控制与处理模块(150)，所述接口装置被配置成将交流AC电力系统(102)与直流DC电力系统(103)耦合，或反之亦然，所述接口装置包括：至少一个转换器(104，105，108；140)，用于AC电力的到DC电力的转换，或反之亦然，其中所述至少一个转换器包括用于所述转换器的到所述DC电力系统的耦合的DC侧，和用于所述转换器的到所述AC电力系统的耦合的AC侧；断路器(110)，布置在所述至少一个转换器的所述AC侧与所述AC电力系统之间的电流路径中，所述断路器被配置成在所述断路器的触头的断开时可控制地实现所述电流路径中的电流的流动的停止；和故障感测单元(160)，被配置成感测发生在所述接口装置中的故障，所述故障感测单元被通信地耦合至所述控制与处理模块；所述控制与处理模块被配置成至少关于所述断路器的断开控制所述断路器的操作，其中所述控制与处理模块被配置成如果确定有发生在所述接口装置中的故障则使所述断路器的所述触头断开；和所述控制与处理模块被进一步布置成，如果由所述故障感测单元感测到的在所述接口装置中的故障发生在所述接口装置的预定部分内，则与如果该故障在所述接口装置的不同于所述预定部分的部分内相比以选定延迟时间周期使所述断路器的所述触头的断开延迟。2.根据权利要求1所述的控制与处理模块，其中所述接口装置进一步包括变压器，所述变压器包括用于所述变压器的到所述AC电力系统的耦合的初级侧和用于所述变压器的到所述至少一个转换器的耦合的次级侧，其中所述断路器被布置在所述变压器与所述AC电力系统之间的电流路径中，并且其中所述接口装置的所述预定部分包括在所述变压器的所述次级侧与所述至少一个转换器的所述AC侧之间的电流路径。3.根据权利要求1或2的控制与处理模块，其中由所述故障感测单元感测到的在所述接口装置中的所述故障是相接地故障。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的控制与处理模块，其中所述接口装置包括多相电流路径，所述多相电流路径包括用于将所述AC电力系统与所述DC电力系统耦合的多个导体，其中所述故障感测单元被配置成感测所述多个导体中的任一个中的故障，并且其中所述断路器被配置成独立于所述多个导体中的其他导体在所述断路器的触头的断开时可控制地实现所述多个导体中的每一个中的电流的流动的停止。5.根据权利要求4所述的控制与处理模块，进一步被配置成，如果对于所述多个导体中的至少一个导体由所述故障感测单元感测到的在所述接口装置中的故障发生在所述接口装置的所述预定部分中的电流路径中，则与如果所述故障在所述接口装置的不同于所述预定部分的部分内相比以选定延迟时间周期使所述断路器的所述触头的断开延迟，以便实现在所述至少一个导体中的电流的流动的停止。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的控制与处理模块，其中所述选定延迟时间周期在大约20ms与100ms之间。7.一种计算机程序产品，被配置成要在用于在接口装置(100)中使用的控制与处理模块(150)中执行，所述接口装置(100)被配置成将交流AC电力系统(102)与直流DC电力系统(103)耦合，或反之亦然，所述接口装置包括：至少一个转换器(104，105，108；140)，用于AC电力的到DC电力的转换，或反之亦然，其中所述至少一个转换器包括用于所述转换器的到所述DC电力系统的耦合的DC侧，和用于所述转换器的到所述AC电力系统的耦合的AC侧；断路器(110)，布置在所述至少一个转换器的所述AC侧与所述AC电力系统之间的电流路径中，所述断路器被配置成在所述断路器的触头的断开时可控制地实现所述电流路径中的电流的流动的停止；和故障感测单元(160)，被配置成感测发生在所述接口装置中的故障，所述故障感测单元被通信地耦合至所述控制与处理模块；所述计算机程序产品包括携带计算机程序代码的计算机可读装置，所述计算机程序代码当在所述控制与处理模块中执行时被配置成：至少关于所述断路器的断开控制所述断路器的操作，其中如果确定有发生在所述接口装置中的故障则使所述断路器的所述触头断开；和如果由所述故障感测单元感测到的在所述接口装置中的故障发生在所述接口装置的预定部分内，则与如果所述故障在所述接口装置的不同于所述预定部分的部分内相比以选定延迟时...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·蒋哈夫纳，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH