[发明专利]HVDC开关站和HVDC开关站系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力传输领域，并且尤其涉及高压DC传输领域。

背景技术

如今所使用的大多数HVDC传输系统是点对点传输系统，其中电力从一个AC系统传输至另一个AC系统。这是向/从远距离区域、跨水域、在两个非同步AC电网之间等传输电力的有效方式。然而，在许多情况下，期望能够向/从一个或多个AC网络中的至少三个不同点传输电力的多点HVDC传输系统。多点HVDC传输系统在这里将被称作HVDC电网，并且还可以被称作多终端传输系统。HVDC电网何时会有用的一个示例是当(多个)离岸风电场连接到(多个)岸上电网时。另一个示例是在现有AC电网中通过长距离传输大量电力时，在这种情况下通过使用HVDC作为现有AC网络的骨干或覆盖电网能够实现低损传输。

与AC传输相比，DC传输的缺陷在于故障电流的中断更为困难。AC系统中的故障电流固有地呈现出频繁的过零点，这促成了电流中断。在DC系统中，则不会出现固有过零点。为了断开DC电流，通常必须在系统上强制DC电流的过零点。

此外，故障电流会在HVDC电网中非常快地增长至高水平。因此期望故障电流的快速断开。

因此，为了限制线路故障的影响，DC断路器应当反应非常快，通常在故障电流仍然增加且DC电压已经过度跌落之前的瞬时阶段中进行反应。已经努力进行了对快速并可靠的DC断路器的研发，并且当前提供电流的最快中断的DC断路器是基于半导技术。半导体DC断路器例如在EP0867998中有所公开。然而，被设计为断开大电流的半导体DC断路器与机械断路器相比相当昂贵。另一方面，现有的机械断路器无法提供足够的断开速度。因此，需要在HVDC电网中进行成本有效和能量有效的故障电流处理。

发明内容

本发明所涉及的问题是如何降低HVDC电网构建中所涉及的资金费用和材料消耗。

一个实施例提供了一种HVDC开关站，其被布置为将HVDC电网的第一部分与HVDC电网的至少一个另外的部分进行互连。该HVDC开关站包括至少一条母线以及至少两个开关站DC断路器。被配置为将HVDC电网的第一部分连接到至少一条母线的至少一个开关站DC断路器是快速DC断路器，而所述开关站DC断路器中的至少一个开关站DC断路器的速度较低。至少一个速度较低的开关站DC断路器被布置为将HVDC电网的另外部分与至少一条母线中的至少一条母线进行互连。快速DC断路器能够提供比至少一个速度较低的DC断路器更高的断开速度。HVDC电网的第一部分例如可以是第一HVDC站，例如本地HVDC站，而HVDC电网的另外部分(多个)可以是另外的HVDC站(多个)。可替换地，HVDC电网的第一部分可以包括多于一个的HVDC站100，并且例如可以是第一国家或地区的HVDC网络，而HVDC电网的另外部分(多个)是另外的国家或地区的HVDC网络。第一HVDC电网部分例如经由另外的HVDC开关站连接至该HVDC开关站。

另一个实施例提供了一种被布置为将第一HVDC站与至少一个另外的HVDC站进行互连的HVDC开关站系统，该HVDC开关站系统包括第一HVDC站和HVDC开关站。HVDC开关站包括至少一条母线以及用于将第一HVDC站与至少一个另外的HVDC站进行互连的至少一个开关站DC断路器。第一HVDC站经由能够提供比至少一个开关站DC断路器更高的断开速度的至少一个快速断路器连接至至少一条母线，上述开关站DC断路器的速度较低并且将至少一个另外的HVDC站中的至少一个与至少一条母线中的至少一条母线进行互连。

根据本发明，快速和较慢的DC断路器在HVDC开关站布置中相结合，从而第一HVDC站或HVDC电网的第一部分利用快速DC断路器连接至HVDC开关站的母线(多条)，而至少一个另外的HVDC站或HVDC电网的另外部分则利用速度较低的DC断路器连接至HVDC开关站的母线(多条)。通过快速和较慢DC断路器这样的结合，HVDC开关站与所有开关站断路器都为快速DC断路器的HVDC开关站相比能够相当便宜，同时能够在HVDC电网中针对故障电流提供充分保护。

由于第一HVDC站或HVDC电网的第一部分利用快速DC断路器连接至HVDC电网，所以源于与第一HVDC站或HVDC电网的第一部分连接的AC网络的故障电流分量能够在故障发生之后早期的时间点得以被限制或消除。限制或消除这样的故障电流分量用来在早期时间点对HVDC开关站的故障电流大小进行限制。HVDC开关站处的故障电流的上升因此将得到限制，从而能够使用速度较低的DC断路器来将HVDC电网的故障部分断开连接。