[发明专利]直流传输和配送系统以及操作该系统的方法

说明书

本发明名称为“直流传输和配送系统以及操作该系统的方法”一种直流（DC）传输和配送（T&D）系统，包括多个DC至DC转换器装置，这些多个DC至DC转换器装置定义DC T&D系统的多个可隔离部分。该DC T&D系统还包括耦合到这些DC至DC转换器装置的DC T&D控制系统。该DC T&D控制系统包括多个电流传感器。将这些电流传感器的至少一个设在这些DC至DC转换器装置的其中之一处。将电流传感器配置成传送表示经由DC至DC转换器装置的DC电流传输的值的信号。该DC T&D控制系统还包括多个处理器。将至少一个处理器耦合到电流传感器和DC至DC转换器装置。该处理器配置成作为经由DC至DC转换器装置的DC电流传输的值的函数来调节经由该DC至DC转换器装置的DC电流传输。

有关美国联邦政府资助的研究和开发的声明

本发明是依据美国能源部高级研究计划局（ARPA-E）授予的合同号DE-AR0000224的政府支持完成的。政府可能在本发明中拥有某些权利。

技术领域

本发明披露的领域一般涉及高电压直流（HVDC）传输和配送（T&D）系统，更具体地来说，涉及其运行的系统和方法。

背景技术

至少一些公知发电设施在物理位置上位于物理上接近有困难的区域或偏远地理区中。一个示例包括地理上位于远离消费者的崎岖和/或偏远的地形（例如山区山腹）以及近海（例如近海风力涡轮设备）的发电设施。更确切地来说，这些风力涡轮可能在共有地理区中在物理上嵌套在一起，以形成风力涡轮厂，并电耦合到共有交流（AC）收集器系统。许多这些公知的风力涡轮厂包括电耦合到AC收集器系统的分开的功率变换组装件，或系统。此类公知的分开的功率变换组装件包括整流器部分和逆变器部分，整流器部分将发电设施产生的AC转换成直流（DC），逆变器部分将DC转换成预定频率和电压振幅的AC。分开的功率变换组装件的整流器部分设在紧靠关联的发电设施的附近，而分开的全功率变换组装件的逆变器部分设在如路基设施的远端设施中。此类整流器和逆变器部分典型地通过水下HVDC电力线缆来电连接，这些水下HVDC电力线缆至少部分地定义HVDC T&D系统。再有，至少一些公知的HVDC T&D系统耦合到无需AC变换的逆变器部分的DC负载。

许多公知的HVDC T&D系统包括设为定义系统的可隔离部分的机械隔离装置，例如，断路器和自动开关。可以将此类机械隔离装置开路以隔离电故障和可能地，一旦故障被隔离时，将其闭合以使尽可能多的系统恢复服务。此外，许多公知HVDC T&D系统包括监督控制和数据采集（SCADA）系统或某种等效装置，该SCADA系统内设有电流和电压传感器以利于隔离和恢复操作。但是，与AC T&D系统对比，由于DC的特性，即，作为时间的函数的DC电压和电流的振幅没过零，该机械隔离装置的此类开路需要在负载下将装置开路，从而增加该机械隔离装置的触点部分处产生电弧的风险，与此同时触点部分的使用寿命潜在地缩短。再有，在向上DC电流漂移的情况下，一般认为操作员有大约5毫秒（ms）来隔离关联的故障以避免电流路径中的组件的使用寿命的潜在缩短。

发明内容

在一个方面中，提供一种直流（DC）传输和配送（T&D）系统。该系统包括多个DC至DC转换器装置，所述多个DC至DC转换器装置至少部分地定义所述DC T&D系统的多个可隔离部分。DC T&D系统还包括耦合到多个DC至DC转换器装置的DC T&D控制系统。该DC T&D控制系统包括多个电流传感器。将多个电流传感器的至少一个设在多个DC至DC转换器装置的至少一个DC至DC转换器装置处。将多个电流传感器的至少一个电流传感器配置成传送表示经至少一个DC至DC转换器装置的DC电流传输的值的至少一个信号。DC T&D控制系统还包括多个处理器。将多个处理器的至少一个处理器耦合到至少一个电流传感器和至少一个DC至DC转换器装置。将至少一个处理器配置成作为经由至少一个DC至DC转换器装置的DC电流传输的值的函数来调节至少包括经由至少一个DC至DC转换器装置的DC电流传输的电参数。