直流电力网络制造技术

DC电力网络(200)包括：多个DC端子(202)，每个DC端子(202)能够操作连接至变换器；以及多个DC传输路径(204)，每个DC传输路径(204)被设置成互连多个DC端子(202)中的两个或更多个，每个DC传输路径(204)包括DC电力传输介质(16，18，19)，每个DC传输路径(204)还包括开关设备(212)，开关设备(212)可操作以选择性阻止电流在对应的DC传输路径(204)中流动，DC电力网络(200)还包括：连接在多个DC传输路径(204)的至少一个中的至少一个有源功率电子器件(10)，所述或每个有源功率电子器件(10)被配置成可操作以选择性改变所述或每个对应的DC传输路径(204)的视在阻抗；检测器(214)，检测器(214)被配置成检测在多个DC传输路径(204)中出现的一个或多个故障；以及控制单元(216)，控制单元(216)被编程以操作所述或每个有源功率电子器件(10)，从而改变故障的对应DC传输路径(204)的视在阻抗，以便迫使在故障的对应DC传输路径(204)中流动的电流降低至目标电流水平，控制单元(216)还被编程以操作所述或每个开关设备(212)以在故障的对应DC传输路径(204)中流动的电流降低至目标电流水平时，阻止电流在故障的对应DC传输路径(204)中流动，其中，目标电流水平对应于电流阈值，在该电流阈值或低于该电流阈值时，可以操作开关设备(212)以阻止电流在相应的DC传输路径(204)中流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】直流电力网络
本专利技术涉及直流(DC)电力网络(electricalnetwork)，以及用于DC电力网络的故障清除的方法。
技术介绍
DC电力网络可以包括经由一个或多个载流导体连接至负载的一个电源(诸如电池)或使用载流导体的网络连接至多个负载的多个电源。DC电力网络的一个示例是DC电网(powergrid)，其需要HVDC变换器的多端子互连，从而可以使用电连接在一起的两个或更多个HVDC变换器在DC侧上交换功率。每个HVDC变换器充当源型输入(source)或漏型输入(sink)以当根据需要交换功率时保持DC电网的总输入-输出功率平衡。DC电网依赖于DC电力传输线或电缆的网络实现HVDC变换器的多端子互连。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种DC电力网络，包括：多个DC端子，每个DC端子能够操作连接至变换器；以及多个DC传输路径，每个DC传输路径被设置成互连所述多个DC端子中的两个或更多个，每个DC传输路径包括DC电力传输介质，每个DC传输路径还包括开关设备，所述开关设备能够操作以选择性阻止电流在对应的DC传输路径中流动，所述DC电力网络还包括：至少一个有源(active)功率电子器件，所述至少一个有源功率电子器件连接在所述多个DC传输路径的至少一个中，所述或每个有源功率电子器件被配置成能够操作以选择性改变所述或每个对应的DC传输路径的视在阻抗(apparentimpedance)；检测器，所述检测器被配置成检测在所述多个DC传输路径中出现的一个或多个故障；以及控制单元，所述控制单元被编程以操作所述或每个有源功率电子器件，从而改变故障的对应DC传输路径的视在阻抗，以便迫使在所述故障的对应DC传输路径中流动的电流降低至目标电流水平，所述控制单元还被编程以操作所述或每个开关设备以在所述故障的对应DC传输路径中流动的电流降低至所述目标电流水平时，阻止电流在所述故障的对应DC传输路径中流动，其中，所述目标电流水平对应于电流阈值，在该电流阈值或低于该电流阈值时，可以操作所述开关设备以阻止电流在所述对应的DC传输路径中流动。DC电力传输介质可以是能够在两个或更多个电力元件之间传送电功率的任何介质。这种介质可以是但不局限于海底DC电力传输电缆、架空DC电力传输线或电缆以及地下DC电力传输电缆。本专利技术的一种替代方式是在检测到故障并识别其方位之后，打开DC断路器以中断电流在故障的DC传输路径中的流动。同时，DC断路器的使用允许隔离故障的DC传输路径，允许DC电力网络的剩余部分继续其操作，与形成本专利技术的一部分的所述或每个有源功率电子器件相比，目前可用的DC断路器往往相对较大、笨重并且昂贵。本专利技术的另一替代方式是通过操作关联的(若干)变换器以阻止功率的流动或者通过打开连接在(若干)外部源和(若干)变换器之间的一个或多个断路器，阻止功率从一个或多个外部源流入DC电力网络中。这允许故障的DC传输路径中的电流降低至零，以允许从DC电力网络的剩余部分断开故障的DC传输路径，从而允许DC电力网络的剩余部分恢复到正常服务。不过，在故障的DC传输路径能够从DC电力网络的剩余部分断开之前，在DC电力网络中循环的直流电流衰减到足够低的值从而允许进行断开需要花费几百毫秒。循环的直流电流的衰减所需的时间和与打开和重新闭合连接在(若干)外部源和(若干)变换器之间的(若干)断路器关联的延迟的组合会导致DC电力网络中的传输能力有重大的损失时段。这又会对其它电力网络和其连接至DC电力网络的部件带来不期望的后果。本专利技术的又一替代方式是配置DC电力网络以允许从±1p.u.(标幺值)的对称电压移动到不对称电压2p.u.和0p.u.，并依赖变换器的控制动作将在故障的DC传输路径中流动的电流降低至零。在这些条件下，DC电力网络和地之间的故障被认为是高阻抗故障，流入故障点的电流是相对小的。在操作机械开关装置，例如AC断路器，以隔离故障的DC传输路径之前，一旦检测到故障的方位，则可以使用变换器的控制动作以迫使故障的DC传输路径中的电流为零。不过，以此方式迫使电流为零需要协调与DC电力网络关联的所有变换器，因此需要复杂和昂贵的通信系统实现协调的执行。此外，DC电力网络的某些拓扑要实现这种通信系统可能是困难的。而且，在很长一段时间中以额定电压的两倍操作DC电力网络要求其所有部件和关联的变换器被适当地标定以处理两倍的额定电压，因此导致增大DC电力网络的尺寸、重量和成本。根据本专利技术的DC电力网络的配置提供用于清除DC电力网络中的故障的可靠手段，其最小化或消除了任何前述的替代方式的必要，因此消除了与其关联的缺点。出于本说明书的目的，术语“有源功率电子器件”旨在指能够以由控制单元确定的受控方式操作的功率电子器件。在DC电网中包括至少一个有源功率电子器件不仅允许使用相对较小的低成本功率电子器件，还允许使用快速动作功率电子器件，以快速地迫使在对应的DC传输路径中流动的电流降低至目标电流水平，因此降低从DC电力网络的剩余部分断开故障的DC传输路径的时间延迟。此外，根据本专利技术的DC电力网络的配置能够实现所述或每个有源功率电子器件的操作，以迫使在所述或每个故障的DC传输路径中流动的电流降低至目标电流水平，同时最小地影响DC电力网络的剩余部分，因此允许DC电力网络的剩余部分无中断地继续正常服务。而且，根据本专利技术的DC电力网络的配置并不要求其所有部件和关联的变换器被适当地标定以处理两倍的额定电压。而且，可以独立于在使用中连接至DC端子的变换器的操作，执行所述或每个有源功率电子器件的操作以迫使在所述或每个对应的DC传输电流路径中流动的电流到达目标电流阈值。这不需要变换器的控制动作来迫使在故障的DC传输路径中流动的电流降低至目标电流水平。在本专利技术的实施例中，目标电流水平可以是零或基本上为零。这允许在开关设备可以被操作以阻止电流在对应的DC传输路径中流动之前，使用要求零电流或基本为零的电流从其中流过的开关设备。这种开关设备可以是例如断开器或隔离器。可以以不同的方式配置所述或每个有源功率电子器件，以便能够迫使在故障的对应DC传输路径中流动的电流降低至目标电流水平。在本专利技术的另外的实施例中，所述或每个有源功率电子器件可以被配置成可操作的以选择性改变所述或每个对应的DC传输路径的视在阻抗，从而将电流从多个DC传输路径中的至少一个引导到多个DC传输路径中的至少另一个，控制单元被编程以操作所述或每个有源功率电子器件以改变所述或每个对应的DC传输路径的视在阻抗，从而将电流从所述多个DC传输路径的至少一个中转移到所述多个DC传输路径的至少另一个，以便迫使在故障的对应DC传输路径中流动的电流降低至目标电流水平。在本专利技术的又一些实施例中，所述或每个有源功率电子器件可以被配置成可操作的以在所述或每个对应的DC传输路径中选择性注入电压降，从而改变所述或每个对应的DC传输路径的视在阻抗。DC电力网络可以包括多个有源功率电子器件。控制单元可以被编程以协调多个有源功率电子器件的操作，从而改变所述或每个对应的DC传输路径的视在阻抗，以便迫使在故障的对应DC传输路径中流动的电流降低至目标电流水平。控制单元的这种配置在需要操作多个有源功率电子器件以迫使在故障的对应DC传输路径中流动的电流降低至目标电流水平时是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC电力网络，包括：多个DC端子，每个DC端子能够操作连接至变换器；以及多个DC传输路径，每个DC传输路径被设置成互连所述多个DC端子中的两个或更多个，每个DC传输路径包括DC电力传输介质，每个DC传输路径还包括开关设备，所述开关设备能够操作以选择性阻止电流在对应的DC传输路径中流动，所述DC电力网络还包括：至少一个有源功率电子器件，所述至少一个有源功率电子器件连接在所述多个DC传输路径的至少一个中，所述或每个有源功率电子器件被配置成能够操作以选择性改变所述或每个对应的DC传输路径的视在阻抗；检测器，所述检测器被配置成检测在所述多个DC传输路径中出现的一个或多个故障；以及控制单元，所述控制单元被编程以操作所述或每个有源功率电子器件，以改变故障的对应DC传输路径的视在阻抗，以便迫使在所述故障的对应DC传输路径中流动的电流降低至目标电流水平，所述控制单元还被编程以操作所述或每个开关设备以在所述故障的对应DC传输路径中流动的电流降低至所述目标电流水平时，阻止电流在所述故障的对应DC传输路径中流动，其中，所述目标电流水平对应于电流阈值，在该电流阈值或低于该电流阈值时，可以操作所述开关设备以阻止电流在所述对应的DC传输路径中流动。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.12 EP 14275256.71.一种DC电力网络，包括：多个DC端子，每个DC端子能够操作连接至变换器；以及多个DC传输路径，每个DC传输路径被设置成互连所述多个DC端子中的两个或更多个，每个DC传输路径包括DC电力传输介质，每个DC传输路径还包括开关设备，所述开关设备能够操作以选择性阻止电流在对应的DC传输路径中流动，所述DC电力网络还包括：至少一个有源功率电子器件，所述至少一个有源功率电子器件连接在所述多个DC传输路径的至少一个中，所述或每个有源功率电子器件被配置成能够操作以选择性改变所述或每个对应的DC传输路径的视在阻抗；检测器，所述检测器被配置成检测在所述多个DC传输路径中出现的一个或多个故障；以及控制单元，所述控制单元被编程以操作所述或每个有源功率电子器件，以改变故障的对应DC传输路径的视在阻抗，以便迫使在所述故障的对应DC传输路径中流动的电流降低至目标电流水平，所述控制单元还被编程以操作所述或每个开关设备以在所述故障的对应DC传输路径中流动的电流降低至所述目标电流水平时，阻止电流在所述故障的对应DC传输路径中流动，其中，所述目标电流水平对应于电流阈值，在该电流阈值或低于该电流阈值时，可以操作所述开关设备以阻止电流在所述对应的DC传输路径中流动。2.根据权利要求l所述的DC电力网络，其中，所述目标电流水平是零或基本为零。3.根据任一前述权利要求所述的DC电力网络，其中，所述开关设备是断开器或隔离器。4.根据任一前述权利要求所述的DC电力网络，其中，所述或每个有源功率电子器件被配置成能够操作以选择性改变所述或每个对应的DC传输路径的视在阻抗，从而将电流从所述多个DC传输路径的至少一个引导到所述多个DC传输路径的至少另一个，所述控制单元被编程为操作所述或每个有源功率电子器件，以改变所述故障的对应DC传输路径的视在阻抗，从而将来自所述多个DC传输路径的至少一个的电流转移到所述多个DC传输路径的至少另一个，以便迫使在所述故障的对应DC传输路径中流动的电流降低至所述目标电流水平。5.根据任一前述权利要求所述的DC电力网络，其中，所述或每个有源功率电子器件被配置成能够操作以在所述或每个对应的DC传输路径中选择性注入电压降，从而改变所述或每个对应的DC传输路径的视在阻抗。6.根据任一前述权利要求所述的DC电力网络，包括多个有源功率电子器件，其中，所述控制单元被编程以协调所述多个有源功率电子器件的操作，从而改变故障的对应DC传输路径的视在阻抗，以便迫使在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：RS怀特豪斯，CD巴克，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH