[发明专利]交流电力系统与直流电力系统之间的方法、设备和接口装置

说明书

公开了用于处理通过断路器(110)的故障电流中的延迟过零的方法和设备。接口装置(100)被配置成将交流AC电力系统(102)与直流DC电力系统(103)耦合，或反之亦然。接口装置(100)包括用于AC电力的到DC电力的转换或反之亦然的至少一个转换器(104，105，108)，其包括用于转换器(104，105，108)的到DC电力系统(103)的耦合的DC侧和用于转换器(104，105，108)的到AC电力系统(102)的耦合的AC侧。断路器(110)布置在至少一个转换器(104，105，108)的AC侧与AC电力系统(102)之间的电流路径中。可能存在有在接口装置(100)的预定部分中发生故障的情况下发生的故障电流中的延迟过零的风险。如果感测到故障在接口装置(100)的预定部分内发生在接口装置(110)中，则断路器(110)的触头的断开可以与如果该故障在接口装置(100)的不同于预定部分的部分内相比以选定延迟时间周期延迟。

技术领域

本发明大体涉及电力传输系统的领域，例如高压直流(HVDC)电力传输系统。具体地，本发明涉及用于处理通过交流(AC)电力系统与直流(DC)电力系统之间的接口装置(例如AC电力系统与DC电力系统之间的转换器站)中的断路器的故障电流中的延迟过零(delayed zero crossing)的方法和设备。

背景技术

由于对电力供给或输出和互连的电力传输与分配系统的不断增加的需要，HVDC电力传输变得越来越重要。诸如电功率分配或传输系统等的电力系统通常包含用于保护、监测和控制包含在电力系统中的其他组件的操作和/或功能性的保护系统，该其他组件因此可以被称为受保护单元。这样的保护系统可以例如能够检测电力系统的电力线路、变压器和/或其他部分或组件中的短路、过电流和过电压。保护系统可以包含诸如断路器等的保护设备，用于通过使断路器断开或跳闸而将例如在电力传输与分配线路中发生的任何可能的故障隔离。在例如通过对检测到故障的组件执行修理和/或维护而将故障清除之后，可以通过使断路器关合来恢复功率流。

已知要在AC电力系统与DC电力系统之间连接接口装置。这样的装置典型地包含用于AC电力的到DC电力的转换或反之亦然的诸如电压源转换器等的转换器。接口装置具有用于耦合到DC电力系统的DC侧和用于耦合到AC电力系统的AC侧。该装置往往包含具有连接到AC系统的初级侧和用于耦合到转换器的次级侧的变压器。

例如在HVDC电力系统中，通常包含有包含了或构成了HVDC转换器站的接口装置，该HVDC转换器站是配置成将高压DC转换成AC或反之亦然的一种类型的站。HVDC转换器站可以包括诸如转换器自身(或者串联或并联连接的多个转换器)、一个或多个变压器、电容器、滤波器和/或其他辅助元件等的多个元件。转换器可以包括诸如半导体器件等的多个基于固态的器件，并且可以分类为使用例如晶闸管作为开关的线路换向转换器(line-commutated converter)或使用诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)等的晶体管作为开关(或开关器件)的电压源转换器。诸如晶闸管或IGBT等的多个固态半导体器件可以连接到一起(例如串联)以形成HVDC转换器的构建块或单元。转换器单元可以替代地被称为(HVDC)转换器阀。

在接口装置中还可以提供有AC断路器，其例如可以布置在变压器的初级绕组与AC电力系统之间，用于在发生故障的情况下通过将转换器与AC电力系统隔离来保护转换器。然而，在一些情况中，故障电流可能含有相对大的DC分量，这会势必造成在通过AC断路器的故障电流过零之前的相对长的延迟，在该延迟期间AC断路器不能中断故障电流。这样的情况一般是不期望的并且可以被称为延迟过零。延迟过零可能使AC断路器的断开困难或者甚至不可能，并可能导致AC断路器的劣化或者甚至失灵。

发明内容