经由双极的高压直流电传输路径的能量传输制造技术

本发明专利技术涉及一种用于经由双极的高压直流电传输路径(30)进行能量传输的变流器站(1)，该变流器站具有两个电网换相的变流器(4，5)，和一种用于运行变流器站(1)的方法。两个变流器(4，5)以反并联电路与高压直流电传输路径(30)的同一极(21，23)电连接。变流器中的一个(4，5)作为交流电网(27)处的整流器运行，另外的变流器(4，5)作为交流电网处(27)的逆变器运行。由变流器站(1)与交流电网(27)交换的站无功功率(Q1)通过针对变流器有功功率(P11，P12)的有功功率规定进行控制，该变流器有功功率在变流器(4，5)与交流电网(27)之间进行交换。

Energy transmission via bipolar HVDC transmission path

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经由双极的高压直流电传输路径的能量传输
本专利技术涉及一种用于经由双极的高压直流电传输路径进行能量传输的变流器站以及一种用于运行该变流器站的方法。
技术介绍
远距离的交流电网之间的电能经常以高的直流电压进行传输，因为以直流电压的远距离能量传输相对于以交流电压的能量传输损耗更低且成本更低。这种类型的能量传输被称为高压直流电传输(Hochspannungs-Gleichstrom-)。在此，能量传输可以通过单极或双极的高压直流电传输路径(路径)进行。单极的路径仅具有一条高压线路，在该高压线路上施加有相对于接地电位的高压。双极的路径具有两条高压线路，其中在一条高压线路上施加有相对于接地电位为正的高压，并且在另一条高压线路上施加有相对于接地电位为负的高压。下面，将路径的与相同的电压极性相关联的部分称为路径的极。因此，单极的路径具有一个极，双极的路径具有两个极。为了将路径与交流电网连接，在交流电网与路径的端部之间布置有变流器站，在变流器站中进行交流电网的交流电流和交流电压与的直流电流和直流电压之间的变换。变流器站针对路径的、与变流器站连接的每个极具有变流器，通常将变流器实施为基于晶闸管的电网换相的变流器(LCC，LineCommutatedConverter)。不同于自换相的变流器(VSC，VoltageSourcedConverter)，电网换相的变流器对于其运行需要来自交流电网的无功功率。根据将无功功率与有功功率联系起来的特性曲线，由电网换相的变流器与交流电网交换的无功功率原则上取决于由变流器传输的有功功率。因此，在电网换相的变流器的情况下，不能容易地独立于彼此地设置无功功率和有功功率。因此特别地，在不改变有功功率流的情况下，电网换相的变流器也只能非常有限地用于交流电网中的无功功率补偿。虽然存在通过调制电网换相的变流器的触发角来改变传输运行中与交流电网的无功功率交换的可能性。但是，在交流电压保持不变或者将变流器耦合到交流电网的变压器单元的次级电压保持不变的情况下，变流器的直流侧的电压并且因此整体连接的系统的有功功率流在此也强制性地发生变化。尽管可以通过借助分级开关局部移动变压器次级电压在狭窄的范围内对这一点进行补偿，但是然后会在不自然的运行点实现变流器的运行，这需要复杂且昂贵的运行装置设计。此外，由于变压器电压的移动要在几秒钟的范围内进行，因此在这种情况下也不能以高动态对无功功率改变做出瞬时反应。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于经由双极的高压直流电传输路径进行能量传输的变流器站，该变流器站特别是在与交流电网的无功功率交换方面进行了改善，还提供了一种用于运行这种变流器站的方法，该方法在无功功率交换方面进行了改善。根据本专利技术，该技术问题通过具有权利要求1的特征的方法以及通过具有权利要求5的特征的变流器站来解决。本专利技术的有利的设计方案是从属权利要求的内容。在根据本专利技术的用于运行变流器站的方法中，该变流器站用于经由双极的高压直流电传输路径进行能量传输，该变流器站具有两个电网换相的变流器，两个变流器以反并联电路与高压直流电传输路径的同一极电连接。变流器中的一个作为交流电网处的整流器运行，并且另外的变流器作为交流电网处的逆变器运行，并且由变流器站与交流电网交换的站无功功率通过针对变流器有功功率的有功功率规定进行控制，该变流器有功功率在变流器与交流电网之间进行交换。因此，本专利技术规定，变流器站的两个变流器以反并联电路单极地运行，即在路径的同一极上运行。变流器中的一个作为交流电网处的整流器运行，即该变流器从交流电网获取有功功率。另外的变流器作为交流电网处的逆变器运行，即该变流器将有功功率传输至交流电网。在此，由变流器站与交流电网交换的站无功功率通过针对变流器有功功率的有功功率规定进行控制，该变流器有功功率在变流器与交流电网之间进行交换。本专利技术利用以下事实：变流器站与交流电网交换的站有功功率是两个变流器的变流器有功功率的差，由于变流器中的一个作为整流器运行，并且另外的变流器作为逆变器运行，而站无功功率是变流器无功功率的和。此外，由于每个变流器无功功率根据特性曲线取决于相应的变流器有功功率，因此可以通过改变两个变流器的变流器有功功率来改变和控制站无功功率，而不改变站有功功率。例如，可以通过使整流器和逆变器的变流器有功功率增加了相同的量来增加站无功功率，而站有功功率不变。因此，通过针对变流器有功功率的合适的有功功率规定，除了可以设置站有功功率还可以设置变流器站的站无功功率。因此，除了变流器站的传统运行模式之外，在传统运行模式中电网换相的变流器两者都作为整流器或者作为逆变器并且在路径的不同极上运行，本专利技术还可以实现一种另外的运行模式，在该另外的运行模式中并行于利用变流器还提供了一种无功功率补偿的电网系统服务，类似于利用自换相的变流器或无功功率补偿器(SVC，StaticVarCompensator)。本专利技术的一种设计方案规定，预先给定针对站无功功率的无功功率设定值，并且通过有功功率规定将由变流器与交流电网交换的变流器无功功率之和设置到无功功率设定值。这可以实现，通过针对变流器的变流器有功功率的有功功率规定将站无功功率设置到设定值。本专利技术的另一种设计方案规定，预先给定在变流器站与交流电网之间交换的站有功功率的有功功率设定值，并且有功功率规定将变流器有功功率的差设置到有功功率设定值。这可以实现，通过针对变流器的变流器有功功率的有功功率规定来设置期望的站有功功率。本专利技术的另一种设计方案规定，在接通或断开至少一个交流滤波器的时间点，通过抵消无功功率突变的变流器有功功率的变化，来减小通过将变流器站的电网连接处的至少一个交流滤波器接通到交流电网或从交流电网断开而引起的站无功功率的无功功率突变。通过接通和断开电网连接处的交流滤波器可以改变变流器站与交流电网之间的无功功率交换的偏移量。但是，如果没有进一步的措施，接通和断开交流滤波器会引起站无功功率的无功功率突变。根据本专利技术的方法的前面提到的设计方案规定，在连接或断开的时间点通过改变变流器有功功率来减小这种无功功率突变。本专利技术的这种设计方案也利用以下事实：变流器的相反运行可以实现，通过变流器有功功率来影响站无功功率，而在此不改变站有功功率。根据本专利技术的用于经由双极的高压直流电传输路径进行能量传输的变流器站包括两个电网换相的变流器，它们分别可以可选地作为交流电网处的整流器或逆变器运行，并且可以与高压直流电传输路径的两个极中的每个极电连接。此外，变流器站具有控制单元，该控制单元被设计为，当两个变流器以反并联电路与高压直流电传输路径的同一极连接时，由变流器站与交流电网交换的站无功功率通过针对变流器有功功率的有功功率规定进行控制，该变流器有功功率在变流器与交流电网之间进行交换。根据本专利技术的变流器站可以实现，执行具有上述优点的根据本专利技术的方法。相对于具有电网换相的变流器的传统变流器站，仅需要可以实现两个变流器的反并联连接的电路，以及被设计为用于对反并联连接的变流器的变流器有功功率进行根据本专利技术的控制的控制单元。对于所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于运行变流器站(1)的方法，所述变流器站(1)具有两个电网换相的变流器(4，5)，用于经由双极的高压直流电传输路径(30)进行能量传输，其中/n-所述两个变流器(4，5)以反并联电路与所述高压直流电传输路径(30)的同一极(21，23)电连接，/n-所述变流器中的一个(4，5)作为交流电网(27)处的整流器运行，/n-另外的变流器(4，5)作为交流电网(27)处的逆变器运行，并且/n-由所述变流器站(1)与交流电网(27)交换的站无功功率(Q1)通过针对变流器有功功率(P11，P12)的有功功率规定进行控制，所述变流器有功功率在所述变流器(4，5)与交流电网(27)之间进行交换。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于运行变流器站(1)的方法，所述变流器站(1)具有两个电网换相的变流器(4，5)，用于经由双极的高压直流电传输路径(30)进行能量传输，其中
-所述两个变流器(4，5)以反并联电路与所述高压直流电传输路径(30)的同一极(21，23)电连接，
-所述变流器中的一个(4，5)作为交流电网(27)处的整流器运行，
-另外的变流器(4，5)作为交流电网(27)处的逆变器运行，并且
-由所述变流器站(1)与交流电网(27)交换的站无功功率(Q1)通过针对变流器有功功率(P11，P12)的有功功率规定进行控制，所述变流器有功功率在所述变流器(4，5)与交流电网(27)之间进行交换。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预先给定针对站无功功率(Q1)的无功功率设定值，并且通过所述有功功率规定将由所述变流器(4，5)与交流电网(27)交换的变流器无功功率(Q11，Q12)之和设置到无功功率设定值。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，预先给定在所述变流器站(1)与交流电网(27)之间交换的站有功功率(P1)的有功功率设定值，并且所述有功功率规定将变流器有功功率(P11，P12)的差设置到所述有功功率设定值。


4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在接通或断开至少一个交流滤波器(54)的时间点，通过抵消无功功率突变的变流器有功功率(P11，P12)的变化，来减小通过将所述变流器站(1)的电网连接(50)处的至少一个交流滤波器(54)接通到交流电网(27)或从交流电网断开而引起的站无功功率(Q1)的无功功率突变。


5.一种用于经由双极的高压直流电传输路径(30)进行能量传输的变流器站(1)，所述变流器站(1)包括
-两个电网换相的变流器(4，5)，所述变流器分别能够可选地作为交流电网(27)处的整流器或逆变器运行，并且能够与所述高压直流电传输路径(30)的两个极(21，23)中的每个极电连接，
-以及控制单...

【专利技术属性】
技术研发人员：N索尔纳，J梅斯纳，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE