交流线路到高压直流线路的转换制造技术

一种电力传输系统在包括三个导线(2-4)的高压直流(HVDC)输 电线(1)的每个末端包括换流站(5，6)，该换流站(5，6)用于将交变 电压转换成直流电压，以便在所有三个导线中在所述换流站之间传输直流 电流。每个换流站具有VSC换流器(7，8)和在换流器的直流电压侧的 两个极导线(2，4)之间连接的额外相支路(22，22’)。所述导线中的第 三导线(3)连接到所述额外相支路的电流阀之间的中点。装置(29)适 于控制额外相支路的电流阀进行切换，以便将所述第三导线连接到第一极 导线或者第二极导线，从而利用第三导线在所述换流站之间传导电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过高压输电线进行电力传输的领域，所述高压输电线可以具有呈架空导线或者线缆形式的导线。本专利技术不限于任何特定电平的这种高电压。进而要指出的是，"导线，，在v^JHf内容中、在说明书中以及在权利要求书中将被解释为涵盖架空线路以及例如PEX类型或者任何其它可想到的类型的线缆。可以通过AC电力系统或者通过呈高压直流(HVDC )输电系统形式的DC电力系统来传输电力。AC电力系统很少达到其导线的热最大值，但是与其导线的热限制相比，传送限制更经常地由线路是其一部分的电网的特性^L置。超过一定水平的电力传送同步，AC系统会遭遇危险，电压可能变得降低或者不稳定，或者所讨论的线路的意外损耗无法为系统上的其它线路所容纳。高压直流(HVDC)传输克服了 AC系统的这些限制中的一些限制。与AC系统相比，当在DC系统中传送电力时，尤其是当所讨论的电压为高时，损耗减少。进而，HVDC线路可以一直操作到其导线的热限制。HVDC的另一个优点在于它与现代电力经纪(brokering)更加兼容。此外，配备有金属接地回路的双极HVDC线路可以松开一个导线并且仍然以半功率^Mt。出于上述原因可以理解的是,业界关注选择的现有AC线路到HVDC线路的转换。然而，如果AC输电系统被转换到HVDC系统并且AC系统具有仅有三个导线的单电路AC线路，则这意味着导线中的两个导线将形成HVDC输电线的两极，而第三个导线将仅在一个正常极失效时充当紧急接地。因此，这将会使被转换到DC的单电路AC线路的热限制与现有的AC限制大致相同。这个问题对于具有奇数个如九个导线的任何其它AC线路都存在。现有技术US6 714 427描述了一种电力传输系统及其操作方法，使得将AC系统转换成HVDC系统更有吸引力，因为它提出在输电线的每个末端设计换流站，用于将交变电压转换成直流电压，以l更在所有三个导线中在所述换流站之间传输直流电流。这是通过为三个导线中的每个导线拔 映分开的晶闸管阀的单极桥来获得的，该单极桥调制电流，从而各个导线中的短期过电流被偏移同样时期的低电流，以便获得可接受的rms电流电平，由此利用导线和设备的热时间常数。这意味着导线之一中的DC电流可以在一段时间内具有该导线的额定热限制的电流运送容量以上的电平，而系统的两个换流站之间的相反方向上的电流由其它两个导线分担，并且导线中的电流电平可以改变，以便在三个导线之中轮换该较高电平的电流。这意味着可以利用所有三个导线的热限制。例如当较高电平是较低电平的两倍时，相对于仅使用两个导线的情况，损耗将被减少25%。因此，根据US6 714 427的方法使得将AC系统转换成DC系统确实4^人关注，因为当使用所有三个导线而不是仅4吏用两个导线时，可以在所述线路中传送50%级别的更多电流。然而根据US 6 714 427,具有双向阀或者全反并联岡的全十二脉冲换流器被添加到换流站中的换流器，以便相对于仅使用两个导线而言能够使用线路的所有三个导线，这涉及到可观的成本，该成本仅在HVDC代替AC无论如何接近于合理而不使用所有三个导线的情况下才使得经济上的优点令人关注。本专利技术涉及一种电力传输系统，其在包括三个导线的高压直流输电线的每个末端包括换流站，该换流站用于将交变电压转换成直流电压，以便在所有三个导线中在所述换流站之间传输直流电流，如US 6 714 427中公开的系统那样。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供这种类型的电力传输系统，该系统相对于上文讨论的已知系统有所简化，并且成本比该系统更低，从而使得将输电线具有三个导线的现有AC系统转换成HVDC系统更有吸引力。这个目的通过提供根据本专利技术的电力传输系统来获得，该电力传输系统的特征在于每个换流站包括电压源换流器(VSC)，其具有一个或者多个相支路，所勤目支路具有在所述导线中的第一和第二所谓极导线之 间串联连接的由关断型半导体器件和与之反并联的整流元件组成的电流阀和连接到换流器的交变电压侧的中点；以及控制单元，用于通过控制电流阀的半导体器件来切换电流阀，以〗更将所述交变电压转换成向所述两个极导线施加的直流电压；所述换流站还包括额外相支路，其具有在所述换流器的直流电压侧的所述两个极导线之间串联连接的由关断型半导体 器件和与之反并联连接的整流元件组成的电流阀；所述导线中的第三导线连接到所述额外相支路的电流阀之间的中点；并且所述换流站还包括适于 控制所述额外相支路的所述电流阀进行切换的装置，以〗更将所述第三导线 连接到第一极导线或者第二极导线，从而利用第三导线在所述换流站之间 传导电流。因此，通过利用每个换流站中的VSC换流器并且仅添加一个额外相 支路，所有三个导线而不是仅两个导线可以用于运送电流，并且由此在换 流站之间传输电力。在三相交变电压被施加到换流器的交变电压侧的情况 下，这意味着只需1/3的更多电流阀，而不是如在上文讨论的已知系统中 那样两倍之多的电流阀加上额外变压器。这也意味着相对于已知系统中的 对阀的控制，对三个导线的电流分担进行的控制、亦即对所述额外相支路 中的电流阀的控制将会被简化，这涉及到控制设备的成本下降和系统操作 的更高可靠性。根据本专利技术的实施例，每个所述第一导线和第二导线在所述换流站之 间与电阻器和用于旁路该电阻器的电路串联连接，并且所述电力传输系统 包括适于控制所述旁路电路的装置，以便通过以下来控制三个导线之间的 电流分担通过电阻器或者旁路电阻器而使电流传导通it^目应的极导线。 这意味着可以高效地获得所针对的导线之间的电流分担。根据本专利技术的另一个实施例，所述装置适于控制旁路电路，以在换流 站之间的一个方向上的全部直流电流在相应极导线中流动时的时间段期 间旁路所述电阻器，并且在从一个换流站流向另 一个换流站的电流由相应 极导线和第三导线分担时的时间段期间，控制电流连续地或者在至少一部 分时间内流过电阻器。通过布置所述电阻器而引入的损耗由此在无需电流 分担的时间段期间被消除，因为全部直流电流在所讨论的极导线中流动。根据本专利技术的另一个实施例，所述旁路电路包括串联连接的由关断型 半导体器件和与之反并联连接的整流元件组成的两个反向电流阀，并且所述装置适于通过控制所述半导体器件来控制旁路电路。这是一种实现所述旁路电路的适宜和简单的方式，其中例如一个或者数个IGBT可以用于这 样的电流阀中。根据本专利技术的另一个实施例，电力传输系统包括适于以下的装置以 用于进行DC/DC转换的频率，在换流站之一的所述额外相支路中，切换 所述第三导线的端子与两个极导线之一的端子之间的一个或者多个电流 阀，以《更影响连接到该相支路的所述第三导线端子处的电势电平，并且由 此电流在所述第三导线中流动，以便调节这个导线和两个极导线中的一个 极导线之间的电流分担，所述两个极导线中的所述一个极导线在换流站之 间在与第三导线相同的方向上传导电流。这意味着可以在没有电阻器和旁 路电路的情况下获得恰当的电流分担，避免了引入所述电阻器造成的损 耗。然后通过PWM (脉宽调制)来产生所述额外相支路的所讨论的一个 或者多个电流阀的切换，其中切换频率可以是lkHz级别，以便避免由这 种DC/DC切换引起的过大滤波器和大量额外成本。根据本专利技术的另 一个实施例，所述装置适于控制换流站的所述额外相 支路的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：贡纳尔·阿斯普隆德，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：