一种限流器(10)，用于选择性地限制DC电网中电流的变化速率。所述限流器(10)包括：第一电气单元，包括电感元件(24)，以及第二电气单元，包括双向开关(26)，所述第一电气单元与所述第二电气单元在第一端子与第二端子(12,14)之间并联连接，所述第一端子和第二端子(12,14)可连接至所述DC电网，其中所述双向开关(26)可切换至第一模式以允许电流在第一电流方向上流过所述第二电气单元并且同时禁止电流在第二电流方向上流过所述第二电气单元，所述第一电流方向和第二电流方向彼此相反，并且所述双向开关(26)可切换至第二模式以允许电流在第二电流方向上流过所述第二电气单元并且同时禁止电流在所述第一电流方向上流过所述第二电气单元，并且其中所述限流器(10)还包括控制器(28)，以控制将所述双向开关(26)切换至上述模式中的每个。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种限流器。
技术介绍
在电力传输网络中，交流(AC)电通常被变换为直流(DC)电，用于经由架空线和/或海底电缆进行传输。这种变换免除了对由传输线或电缆造成的AC电容性载荷效应进行补偿的需要，并且从而降低电线和/或电缆的每公里成本。当需要长距离传输电力时，从AC到DC的变换因而变得有成本效益。AC电力到DC电力的变换还用于需要将运行于不同频率的AC网络进行互连的电力传输网络。在任何这种电力传输网络中，在AC电力与DC电力之间的每个交界处需要变换器来产生所需的变换。HVDC变换器容易遭受DC侧故障或其它非正常运行条件，其可能在DC输电线或电缆两端造成具有低阻抗的短路。此类故障可能由于绝缘的损坏或击穿、雷击、导体的移动或导体之间通过其它外物的意外桥接而发生。在DC输电线或电缆两端存在低阻抗可能有损HVDC变换器。有时，变换器的固有设计意味着它不能在此类条件下限制电流，导致高故障电流发展为超过HVDC变换器的额定电流。这种高故障电流不仅损坏HVDC变换器的部件，还导致HVDC变换器脱网一段时间。这导致增高修理和维修损坏的电气设备硬件的成本，并且增大了依赖电气设备工作的终端用户的不便性。因此，一旦检测到高故障电流就能够中断它很重要。在变换器控制不能通过任何其它手段限制故障电流的情况下，保护HVDC变换器免受DC侧故障的常规手段是使AC侧断路器跳闸，从而去除将故障通过HVDC变换器供给至DC侧的电流供应。这是因为目前不存在市售的HVDC电路断路器设计。此外，目前几乎所有的HVDC方案是具有连接至DC侧的两个HVDC变换器的点到点方案，其中一个HVDC变换器用作带有功率整流能力的电源并且另一个HVDC变换器用作带有功率倒置能力的电力负载。因此，因为在点到点方案中故障的存在需要中断功率流以允许清除故障，所以使AC侧电路断路器跳闸是可接受的。如地理上分散的可再生形式的发电所需要的，正在考虑将一种新的HVDC输电网用于长距离移动大量电力，并用具有能够支持现代电交易要求的智能电网智力和特征来增强AC输电网的现有能力。这种HVDC输电网需要HVDC变换器的多端子互连，从而能够使用并联运行的三个或更多个HVDC变换器在DC侧交换电力。如所需要地，每个HVDC变换器在交换电力的同时，作为源或蓄能库(sink)以维持网络的整个输入-输出的电力平衡。需要将HVDC输电网中的故障与其余的网络快速隔离和分离开，以便使得网络能够尽快恢复正常的电力传输。在电流达到零电流时实施常规AC电路断路器中的电流中断，以便大幅减小中断任务的难度。由此，在常规的电路断路器中，如果在限定时间段内没有出现零电流用于中断电流，则具有损坏电流中断设备的风险。因此，因为与自然地出现零电流的AC电流不同，DC电流不能自然地达到零电流，所以本质上难以实施DC电流中断。另外，DC电路断路器通常不仅需要幅值量级比AC电路断路器的操作速度更快的操作速度，还必须能够中断以高速(高达lOA/ys)上升的故障电流。因为在DC电路断路器能够加入任何反电动势(electromotive force, emf)以促使故障电流再次开始下降之前必须经过有限的操作时间，所以故障电流的上升速率是设计DC电路断路器的关键参数。故障电流的高上升速率导致高峰值故障电流，从而需要DC电路断路器具有更大和更昂贵的开关部件以中断故障电流。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方案，提供一种限流器，用于选择性地限制DC电网中电流的变化速率，所述限流器包括:第一电气单元，包括电感元件；以及第二电气单元，包括双向开关，所述第一电气单元与所述第二电气单元在第一端子与第二端子之间并联连接，所述第一端子和第二端子被连接至所述DC电网，其中所述双向开关能够切换至第一模式以允许电流在第一电流方向上流过所述第二电气单元并且同时禁止电流在第二电流方向上流过所述第二电气单元，所述第一电流方向和第二电流方向彼此相反，并且所述双向开关能够切换至第二模式以允许电流在第二电流方向上流过所述第二电气单元并且同时禁止电流在所述第一电流方向上流过所述第二电气单元，以及其中所述限流器还包括控制器，以控制将所述双向开关切换至上述模式中的每个。为了本说明书的目的，第一电流方向是从第一端子到第二端子，同时第二电流方向是从第二端子到第一端子。在使用中，可以结合DC电路中断装置来使用限流器。可以理解地是，根据本专利技术的限流器也可以被用作独立装置。在DC电网的正常运行过程中，DC电网的正常运行电流在DC电网和限流器中流动。在这个阶段，双向开关被切换为阻挡正常运行电流流经第二电气单元。这意味着在DC电网的正常运行过程中，正常运行电流流经第一电气单元的电感元件但是被禁止流经第二电气单元。在DC电网的正常运行过程中，根据正常运行电流的电流方向，双向开关可以被切换至第一模式或第二模式以阻挡正常运行电流流经第二电气单元。可选地，在DC电网的正常运行过程中，双向开关还可以适合于使得双向开关阻挡正常运行电流流经第二电气单元。例如，双向开关可以是可切换的以禁止电流在第一电流方向和第二电流方向上流经第二电气单元。在DC电网中出现故障的过程中，高故障电流在DC电网和限流器中流动，从而导致流经电感元件的电流上升。在这个阶段，双向开关被切换为阻挡故障电流流经第二电气单元。流经电感元件的电流的上升引起磁通量的相应增大，磁通量的变化速率进而产生对抗流过电感元件的电流上升的emf。这使得电感元件减慢DC电网中电流的上升速率，直到DC电路中断装置被断开以加入引起故障电流下降的反emf。与由不具有限流器的DC电路中断装置不得不承受的峰值故障电流相比，电感元件减慢DC电网中电流上升速率的能力导致DC电路中断装置不得不承受的峰值故障电流更低。因此，这降低了 DC电路中断装置所需的电流中断能力，并且实现了 DC电路中断装置在尺寸、重量和成本方面的节约。控制器可以被配置为选择性地控制将双向开关切换至第一模式和第二模式中的任意一个，以使得第二电气单元形成允许电流绕着由第一电气单元和第二电气单元形成的环路续流(freewheel)的电流路径。当故障电流开始下降时，根据故障电流的电流方向，双向开关被切换至第一模式和第二模式中的任意一个。如果故障电流在第二电流方向中流动，则双向开关被切换至第一模式以使得第二电气单元形成允许电流绕着由第一电气单元和第二电气单元形成的环路续流的电流路径。如果故障电流在第一电流方向中流动，则双向开关被切换至第二模式以使得第二电气单元形成允许电流绕着由第一电气单元和第二电气单元形成的环路续流的电流路径。电流路径的形成意味着电感元件不影响电流的下降速率，并且从而允许故障电流以比不存在电流路径时的电流下降速率更高的速率下降。因此，根据本专利技术的限流器能够被配置为减慢DC电网中电流的上升速率，而不减慢DC电网中电流的后续下降速率。相反地，虽然省略第二电气单元的限流器的示例性变型能够减慢DC电网中电流的上升速率，但是示例性变型不能形成允许电流绕着由第一电气单元和第二电气单元形成的环路续流的电流路径意味着电感元件影响电流的后续下降速率，从而还减慢DC电网中电流的后续下降速率且从而延长DC电网中故障清除所花费的时间。因此，根据本专利技术的限流器的配置实现了能够选择性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种限流器，用于选择性地限制DC电网中电流的变化速率，所述限流器包括：第一电气单元，包括电感元件；以及第二电气单元，包括双向开关，所述第一电气单元与所述第二电气单元在第一端子与第二端子之间并联连接，所述第一端子和所述第二端子被连接至所述DC电网，其中所述双向开关能够切换至第一模式以允许电流在第一电流方向上流过所述第二电气单元并且同时禁止电流在第二电流方向上流过所述第二电气单元，所述第一电流方向和所述第二电流方向彼此相反，并且所述双向开关能够切换至第二模式以允许电流在所述第二电流方向上流过所述第二电气单元并且同时禁止电流在所述第一电流方向上流过所述第二电气单元，以及其中所述限流器还包括控制器，以控制将所述双向开关切换至上述模式中的每个。
【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：C·C·戴维森，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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