高壓直流輸電系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)及其控制方法，并且更特別地，涉及可以檢測DC輸電線路上的異常電壓的HVDC輸電系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流(HVDC)輸電是指由發(fā)送站點將在發(fā)電站產(chǎn)生的交流(AC)電力轉(zhuǎn)換成直流(DC)電力以發(fā)送DC電力，并且接著由接收站點再將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力以供應AC電力。
[0003]HVDC輸電系統(tǒng)應用于海底電纜輸電、大量長距離輸電、AC系統(tǒng)間的互連，等等。此外，HVDC輸電系統(tǒng)使能實現(xiàn)不同的頻率系統(tǒng)互連和異步互連。
[0004]發(fā)送站點將AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力。也就是，因為通過使用海底電纜來發(fā)送AC電力是非常危險的，所以發(fā)送站點將AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力以發(fā)送DC電力到接收站點。
[0005]在這一情況下，發(fā)送站點通過傳輸線來發(fā)送DC電力到接收站點。但是，當傳輸線上存在異常DC流動或者存在跨傳輸線的異常電壓時，即，當傳輸線上存在過流或者過壓時，HVDC輸電系統(tǒng)會被損壞。
[0006]因而，存在對快速地檢測傳輸線上的異常狀態(tài)并且處置該狀態(tài)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]實施例提供了可以有效地檢測DC輸電線上的異常電壓狀態(tài)并且控制HVDC輸電系統(tǒng)的操作的高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)及其控制方法。
[0008]在一個實施例中，高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)包括:整流器，其將交流(AC)電力轉(zhuǎn)換成DC電力；逆變器，其將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力；DC輸電線，其向逆變器發(fā)送通過整流器的轉(zhuǎn)換所獲得的DC電力；第一有功功率測量單元，其測量輸入到整流器的第一有功功率；第二有功功率測量單元，其測量從逆變器輸出的第二有功功率；以及第一控制單元，其基于所測得的第一有功功率和第二有功功率來檢測DC輸電線上的異常電壓狀態(tài)。
[0009]第一控制單元可以測量第二有功功率與第一有功功率之比，以檢測DC輸電線上的異常電壓狀態(tài)。
[0010]當?shù)诙泄β逝c第一有功功率之比在參考比率范圍之外時，第一控制單元可以確認DC輸電線上存在異常電壓。
[0011]當確認DC輸電線上存在異常電壓時，第一控制單元可以生成使HVDC輸電系統(tǒng)的操作停止的解扣信號。
[0012]第一有功功率測量單元可以測量輸入到整流器的AC和AC電壓，以測量第一有功功率，以及第二有功功率測量單元測量從逆變器輸出的AC和AC電壓，以測量第二有功功率。
[0013]高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)可以進一步包括第二控制單元，第二控制單元接收由第二有功功率測量單兀測得的第二有功功率。
[0014]第一控制單元可以從第二控制單元接收關(guān)于第二有功功率的信息，以及基于第一有功功率和所接收到的關(guān)于第二有功功率的信息來檢測DC輸電線上的異常電壓狀態(tài)。
[0015]高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)可以進一步包括:第一AC濾波器，其去除在整流器的電力轉(zhuǎn)換過程中生成的諧波電流；以及第二 AC濾波器，其去除在逆變器的電力轉(zhuǎn)換過程中生成的諧波電流。
[0016]整流器和逆變器中的每個都可以包括晶閘管閥和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)閥中的任一個。
[0017]高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)可以進一步包括:第一電容器，其并聯(lián)連接到整流器并且平滑從整流器輸出的DC ;以及第二電容器，其并聯(lián)連接到逆變器并且平滑輸入到逆變器的DC。
[0018]在所附附圖和以下描述中給出一個或多個實施例的細節(jié)。其它特征將從描述和附圖中、以及將從權(quán)利要求中顯而易見。
【附圖說明】
[0019]圖1為用于解釋根據(jù)實施例的高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)的配置的圖。
[0020]圖2為用于解釋根據(jù)實施例的HVDC輸電系統(tǒng)的實際配置的圖。
[0021]圖3為用于解釋根據(jù)另一實施例的HVDC輸電系統(tǒng)的配置的圖。
[0022]圖4為用于解釋根據(jù)實施例的HVDC輸電系統(tǒng)的控制方法的圖。
【具體實施方式】
[0023]以下參照所附附圖來更具體地描述某些實施例。因為在下面的描述中使用的組件的后綴“模塊”和“單元”被給出和互換以用于易化做出本公開，他們不具有區(qū)別的含義或功能。
[0024]本發(fā)明構(gòu)思的效果和特征及其實現(xiàn)方法將通過以下參照所附附圖具體描述的下面的實施例來闡明。但是，實施例可以具體化為不同的形式并且不應該解釋為限于這里給出的實施例。相反，提供這些實施例以使得本公開內(nèi)容全面且完整以及將實施例的范圍充分地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。進一步，本發(fā)明僅僅由權(quán)利要求的范圍來限定。通篇本公開內(nèi)容中的同樣的附圖標記指代同樣的組件。
[0025]當描述實施例時，將排除與已知功能或配置相關(guān)的具體描述，從而不會不必要地模糊實施例的主題。除此之外，因為考慮在實施例中的功能來限定這里使用的術(shù)語，這些術(shù)語可以取決于用戶的或者操作者的意圖或者實踐來變化。因此，通篇本公開內(nèi)容中，它們的定義需要基于具體情況來做出。
[0026]所附附圖的每個塊的組合以及流程圖的每個步驟的組合還可以由計算機程序指令來執(zhí)行。因為計算機程序指令可以加載到通用計算機、專用計算機或者其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器上，所以由計算機或者其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令創(chuàng)建執(zhí)行附圖的每個塊或者流程圖的每個步驟上所描述的功能的模塊。因為計算機程序指令還可以存儲在可以旨在計算機或者其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的計算機可用或者計算機可讀存儲器中，從而以特定方式來實現(xiàn)功能。存儲在計算機可用或者計算機可讀存儲器中的指令還可以產(chǎn)生包括執(zhí)行附圖的每個塊或者流程圖的每個步驟上所描述的功能的指令模塊。計算機程序指令還可以加載到計算機或者其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上。因而，因為一系列的操作步驟在計算機或者其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行以創(chuàng)建由計算機執(zhí)行的過程，操作計算機或者其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的指令還可以提供用于執(zhí)行在附圖的每個塊上以及流程圖的每個步驟上所描述的功能的步驟。
[0027]此外，每個塊或者每個步驟可以代表包括用于執(zhí)行(多個)特定邏輯功能的一個或多個可執(zhí)行指令的模塊、段或者代碼的一部分。此外，應該注意到，某些可選的實施例可以按照以不同的順序來執(zhí)行在塊或者步驟處提及的功能的方式來執(zhí)行。例如，根據(jù)對應的功能，一個接一個來示出的兩個塊或者步驟還可以基本上同時執(zhí)行，或者，塊或者步驟還可以有時以相反的順序來執(zhí)行。
[0028]圖1為用于解釋根據(jù)實施例的高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)的配置的圖。
[0029]根據(jù)實施例的HVDC輸電系統(tǒng)I可以為晶閘管HVDC輸電系統(tǒng)和電壓HVDC系統(tǒng)中的任一個。晶閘管HVDC系統(tǒng)可以為使用晶閘管閥作為整流器的直流HVDC輸電系統(tǒng)，以及電壓HVDC輸電系統(tǒng)可以為使用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)器件的系統(tǒng)。
[0030]在晶閘管HVDC系統(tǒng)的情況下，逆變器側(cè)系統(tǒng)需要諸如為發(fā)電機或者同步補償器從而對晶閘管閥整流的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，以及用于補償無功功率的電容器帶可以包括在整流器或者逆變器側(cè)系統(tǒng)中。
[0031]因為電壓HVDC系統(tǒng)通過快速切換來顯著減少諧波，有可能減小用于去除諧波的諧波濾波器的尺寸并且無需供應無功功率。此外，電壓HVDC輸電系統(tǒng)可以獨立地控制有功功率和無功功率。
[0032]參見圖1，根據(jù)實施例的HVDC輸電系統(tǒng)I包括第一電力轉(zhuǎn)換器10和第二電力轉(zhuǎn)換器20。
[0033]第一電力轉(zhuǎn)換器10包括交流(AC)電源設(shè)備11、第一變壓器12、整流器13、冷卻器14、以及第一控制單元15。
[0034]AC電源設(shè)備11可以產(chǎn)生AC電力并且發(fā)送AC電力到第一變壓器12。在實施例中，AC電源設(shè)備11可以為可以產(chǎn)生和供應電力的發(fā)電站，諸如風力發(fā)電站。
[0035]第一變壓器12可以增加從AC電源設(shè)備11接收的AC電力的AC電壓的大小并且轉(zhuǎn)換具有高電壓的AC電力。
[0036]整流器13可以將通過由第一變壓器12的轉(zhuǎn)換所獲得的HVAC電力轉(zhuǎn)換成DC電力。
[0037]冷卻器14可以冷卻從整流器13散出的熱。特別地，冷卻器14可以通過使冷卻劑循環(huán)來冷卻從整流器13和相關(guān)的部件散出的熱。
[0038]第一控制單元15可以控制第一電力轉(zhuǎn)換器10的整體操作。特別地，第一控制單元15可以控制第一電力轉(zhuǎn)換器10的任一端子的AC電力的大小、AC電力的相位、有功功率以及無功功率。
[0039]通過由整流器13的轉(zhuǎn)換所獲得的DC電力可以通過DC線發(fā)送到第二電力轉(zhuǎn)換器
20 ο
[0040]第二電力轉(zhuǎn)換器20包括逆變器21、第二變壓器22、AC電源設(shè)備23、冷卻器24、以及第二控制單元25。
[0041]逆變器21將通過DC線從第一電力變換器10發(fā)送的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力。
[0042]第二變壓器22將由逆變器21的轉(zhuǎn)換所獲得的AC電力轉(zhuǎn)換成低壓AC電力。
[0043]AC電源設(shè)備23從第二變壓器23接收低壓AC電力。
[0044]冷卻器24可以冷卻從逆變器21散出的熱。
[0045]第二控制單元25控制第二轉(zhuǎn)換器20的整體組件。第二控制單元25可以控制第二電力轉(zhuǎn)換器20的任一端子的AC電力的大小、AC電力的相位、有功功率以及無功功率。
[0046]圖2為用于解釋根據(jù)實施例的HVDC輸電系統(tǒng)的實際配置的圖。
[0047]參見圖2，根據(jù)實施例的HVDC輸電系統(tǒng)I包括第一電力轉(zhuǎn)換器10和第二電力轉(zhuǎn)換器