用于DC电力传输中的故障处理的方法和系统技术方案

提供了一种用于第一交流AC系统与第二AC系统之间的直流DC电力传输中的故障处理的方法。该方法包括检测电压源变流器VSC的AC侧上的相到地故障的发生，电压源变流器VSC被连接到第二AC系统并且作为逆变器操作。该方法还包括在检测到相到地故障的发生时，激发电流源变流器CSC的旁路阀对，该电流源变流器CSC被连接到第一AC系统并且作为整流器操作。还提供了一种电力传输系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于DC电力传输中的故障处理的方法和系统
本公开通常涉及电力传输系统领域。更特别地，本公开涉及用于在交流系统之间的直流电力传输中的故障处理的方法和系统。
技术介绍
由于它们的较低的损耗和成本，直流(DC)电力传输系统已经成为用于高压电力的大容量传输的、比它们的交流(AC)竞争者更优选的选项。在现代高压DC(HVDC)输电系统(具有几百kV的电压)中，电力可以达到几千兆瓦的大小并且在高达几千千米的距离上被传送。由于它们相对低的成本和低损耗，使用晶闸管作为开关器件的电流源转换器(CSC)被广泛地用于HVDC应用中以在AC和DC电力之间进行转换。然而，由于CSC不是自换向的，基于CSC的HVDC转换器可能对例如在AC电压跌落期间可能发生的换向故障敏感，并且进而可能触发其它互连HVDC转换器中的换向故障，从而导致不可接受的电力系统扰动。随着半导体技术的最近发展，使用例如绝缘栅双极晶体管(IBGT)作为开关器件的电压源转换器(VSC)已经普及。VSC是自换向的，它对换向故障可以较不敏感。然而，基于VSC的HVDC变流器可能比其基于晶闸管的CSC对应物更昂贵并且效率更低，而是对例如短路更敏感。鉴于以上内容，因此需要改进的电力传输系统和方法。
技术实现思路
为了至少部分满足上述要求，本公开寻求至少提供与AC系统之间的DC电力传输中的故障处理有关的改进的方法和改进的系统。为了实现这一点，提供了如在独立权利要求中限定的方法和电力传输系统。在从属权利要求中提供了本公开的另外的实施例。根据本公开的第一方面，提供了用于第一AC系统与第二AC系统之间的DC电力传输中的故障处理的方法。在该方法中，可以检测到VSC内部的相到地故障的发生。VSC可以连接到第二AC系统，并且VSC可以作为逆变器操作以便从DC转换到AC。在检测到相到地故障的发生时，CSC的旁路阀对可以被激发。CSC可以连接到第一AC系统，CSC可以作为整流器操作，以便再次从AC转换回DC。通过激发CSC中的旁路阀对，可以减少或去除相到地故障期间的过电压。当所激发的旁路阀对中的晶闸管正在导通时，跨CSC的DC电压可以变得几乎为零，并且DC极电压可以快速减小。由于跨CSC的DC电压减小，即使在严重的接地故障期间，VSC可以不需要或更少需要驱动源来对单元电压进行充电。以这种方式，可以避免或限制由于相到地故障(例如，内部VSC母线故障)导致的过电压。这可以减少VSC中的变流器阀的成本(例如通过限制和/或减少它们所需的额定电压)，并且还可以限制和/或减少操作损耗。在一个实施例中，可以通过从VSC到CSC传输指示相到地故障的发生的消息来启动旁路阀对的激发。该消息例如可以是信号，和/或该消息可以通过例如电信链路(或无线电链路)来传输。在一个实施例中，CSC可以与至少一个另外的CSC串联连接。该CSC可以比至少一个另外的CSC更靠近DC传输线路而被连接。在一个实施例中，该方法还可以包括：在检测到相到地故障的发生时，激发至少一个另外的CSC的旁路阀对。在一个实施例中，激发CSC的旁路阀对可以包括：强制连接到相同AC相的CSC中的至少两个开关同时导通。根据本公开的第二方面，提供了一种电力传输系统，该电力传输系统可以包括可连接到第一AC系统的CSC，以及可连接到第二AC系统的VSC。CSC可以能够至少作为整流器操作，并且VSC可以能够至少作为逆变器操作。电力传输系统还可以包括故障检测装置，该故障检测装置可以适于检测VSC内部的相到地故障的发生。故障检测装置可以输出指示相到地故障的发生的信号。电力传输系统还可以包括处理装置，该处理装置适于响应于接收到指示相到地故障的发生的信号而激发CSC的旁路阀对。电力传输系统例如可以是直流DC电力传输系统。电力传输系统例如可以是高压DC、HVDC电力传输系统。在一个实施例中，VSC可以包括全桥模块化多电平变流器(FBMMC)。在一些实施例中，VSC可以包括半桥模块化多电平变流器(HBMMC)、级联两电平(CTL)变流器、或混合VSC。在一个实施例中，CSC可以包括六脉冲桥式整流器(例如，Graetz桥式整流器)或十二脉冲桥式整流器。在一个实施例中，电力传输系统还可以包括可以与CSC串联连接的至少一个另外的CSC。在一个实施例中，CSC可以比至少一个另外的CSC更靠近DC传输线路而被连接。在这个或其他实施例中，一个或多个DC传输线路可以形成电力传输系统的一部分。在一个实施例中，处理装置还可以适于响应于接收到指示相到地故障的信号而激发至少一个另外的CSC的旁路阀对。在一个实施例中，电力传输系统还可以包括可以与VSC串联连接的至少一个另外的VSC。在一个实施例中，电力传输系统可以是单极系统。单极系统可以具有接地返回路径或金属返回路径。在该实施例中，单极系统可以是非对称的(例如仅使用一个DC传输线路)。在一个实施例中，电力传输系统可以是双极传输系统。双极系统可以具有接地返回路径或金属返回路径，或不具有任何专用返回路径。CSC和VSC可以连接到双极的相同极，例如连接到相同的DC传输线路。在一个实施例中，CSC和VSC可以布置在不同的换流站中。不同的换流站可以被布置在不同的位置，相隔例如几公里或若干公里的距离。本公开涉及权利要求书中记载的特征的所有可能组合。此外，参考根据第一方面的方法描述的任何实施例可以与参考根据第二方面的系统描述的任何实施例组合，或反之亦然。下面将借助于示例性实施例来描述本公开的各种实施例的进一步的目的和优点。附图说明下面将参照附图描述示例性实施例，其中：图1示出了电力传输系统的示意图；图2示出了根据本公开的实施例的电力传输系统的示意图；图3示出了电压源变流器的示意图；图4示出了电流源变流器的示意图；图5示出了根据本公开的实施例的电力传输系统的示意图；以及图6示出了根据本公开的实施例的方法的流程图。在附图中，除非另有说明，相同的附图标记将用于相同的元件。除非另有明确相反地陈述，否则附图仅示出说明示例实施例必要的这些要素，而为了清楚起见，可以省略或仅仅暗示其它要素。如附图中所示，为了说明的目的，元件和区域的尺寸可以被放大，并且因此被提供以示出实施例的一般结构。具体实施方式图1示出了电力传输系统100，其中DC电力可以从第一AC系统140传输到第二AC系统150。AC系统140和150包含可以用于在必要时在较低AC电压与较高AC电压之间进行变换的多个变压器。变压器进而可以连接到例如涡轮机、发电机、电动机或提供和/或消耗AC电力的其它部件。AC系统140例如可以是发电厂的一部分，并且AC系统150例如可以是消耗由发电厂生成的电力的城市、城镇或工厂的一部分。电力传输系统100是双极传输系统，并且使用接地返回路径和两个DC传输线路130和132。每个DC传输线路130和132表示一个极，并且可以假设例如：相对于接地，DC传输线路130被布置为承载正DC电压，而DC传输线路132被布置为承载负DC电压。AC系统140经由变压器连接到多个CSC110，上述多个CSC110作为整流器操作以便从AC转换为DC。CSC110中的一些CSC串联连接到由DC传输线路130表示的极，而CSC110中的一些CSC串联连接到由DC传输线路132表示的另一个极。通过使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于第一交流AC系统与第二AC系统之间的直流DC电力传输中的故障处理的方法，包括以下步骤：检测电压源变流器VSC内部的相到地故障的发生，所述电压源变流器VSC被连接到所述第二AC系统并且作为逆变器操作，以及在检测到所述相到地故障的所述发生时，激发电流源变流器CSC的旁路阀对，所述电流源变流器CSC被连接到所述第一AC系统并且作为整流器操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于第一交流AC系统与第二AC系统之间的直流DC电力传输中的故障处理的方法，包括以下步骤：检测电压源变流器VSC内部的相到地故障的发生，所述电压源变流器VSC被连接到所述第二AC系统并且作为逆变器操作，以及在检测到所述相到地故障的所述发生时，激发电流源变流器CSC的旁路阀对，所述电流源变流器CSC被连接到所述第一AC系统并且作为整流器操作。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过在电信链路上传输指示所述相到地故障的所述发生的消息，来启动所述旁路阀对的所述激发。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述CSC与至少一个另外的CSC串联连接，并且其中所述CSC比所述至少一个另外的CSC更靠近DC传输线路而被连接。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：在检测到所述相到地故障的所述发生时，激发所述至少一个另外的CSC的旁路阀对，以进一步减小跨所述VSC的DC电压的幅度。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中激发CSC的旁路阀对包括：强制所述CSC中的连接到相同AC相的至少两个开关同时导通。6.一种电力传输系统，包括：电流源变流器CSC，能够连接到第一交流AC系统，并且能够至少作为整流器操作；电压源变流器VSC，能够连接到第二AC系统，并且能够至少作为逆变器操作；故障检测装置，适于检测所述VS...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·江赫夫纳，
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