[发明专利]用于HVDC网络的保护

说明书

本发明涉及一种保护网络的方法，所述网络包括：‑电线(120、130、230)；‑三个互连节点(10、20、30)，具有：‑具有受控开关的高压接口；‑本地网络接口；‑用于每个相应节点(10、20、30)的本地网络，包括：‑MMC变流器(16、26、36)；‑保护电路，其具有并联的第一受控开关(14)和第一限制器(15)以及第二受控开关(12)和第二限制器(13)。所述方法包括以下步骤：‑保持所述第一开关(14)闭合并且保持所述第二开关(12)断开；‑测量高压接口上的电压和电流；‑向高压线路的另一端传送电流方向；‑对于每个节点：‑识别故障；‑验证电流低于高压接口开关的中断能力并且断开该开关。

本发明涉及高压直流电(通常由首字母缩略词HVDC表示)的输电和/或配电网络。本发明尤其涉及当故障发生时HVDC网络的服务的选择性和连续性。

HVDC网络尤其被设想作为不同或非同步电力生产场所的互连的解决方案，这些电力生产场所随着可再生能源的发展而兴起。由于较低的线路损耗以及不存在长距离网络的杂散电容，HVDC网络而非AC技术尤其被设想用于海上风电场产生的能量的传输和分配。这种网络通常具有约50kV或更高的电压电平。

对于电力的点对点传输，可以借助于在AC侧配备有断路器的线路末端变流器来执行分段。另一方面，在多点或多节点传输中，这种变流器不再能够实现分段。这种网络中的DC电流的中断是直接调节这种网络的可行性和发展的关键问题。实际上，节点处短路的发生在整个网络中非常快速地传播。在节点内没有足够快的电流中断的情况下，短路电流继续增加并且可以在几毫秒内达到几十kA。然后，短路电流可能超过各个节点的DC断路器的电流中断能力。短路电流还可能损坏网络节点内的AC/DC变流器中使用的电力电子器件。

用于保护这种网络的已知策略基于超快速DC断路器的使用。这种断路器证明是既昂贵又技术复杂的。此外，这种策略基于超快速识别算法和市场上尚不可获取的继电器。

本发明旨在克服这些缺点中的一个或更多个。本发明特别旨在以合理的成本使用电气设备来优化故障情况下高压网络的选择性和服务连续性。因此，本发明涉及如在所附权利要求1中限定的一种保护高压DC电网的方法。

以下各种特征也可以与从属权利要求的特征组合，其中这些特征中的每一个可以与权利要求1的特征组合，而不建立中间概括。

本发明还涉及如在所附权利要求中限定的高压DC电网。

参考附图，本发明的其他特征和优点根据以下以非限制性示例方式给出的描述而变得清楚明白，其中：

-图1是用于实施本发明的高压DC网络的简化示例；

-图2是在故障状态期间流过各种变流器的电流的模拟图；

-图3是在故障状态期间各种变流器的输入处的电压的模拟图；

-图4是故障状态期间互连节点上的电压的模拟图；

-图5是在短路状态下流过线路末端的开关的电流的模拟图。

图1是包括互连节点10、20和30的高压DC网络1的一个示例的简化示意图。这里示出的简化网络1包括高压线路120、130和230。网络1这里以单极配置以简化方式示出。线路120用于连接互连节点10和20，线路130用于连接互连节点10和30，线路230用于连接互连节点20和30。每个互连节点包括用于连接到高压线路的接口，以及用于连接到本地网络的接口。多电平模块化类型或MMC(用于模块化多电平变流器)的变流器16、26和36连接到互连节点10、20和30的相应本地网络连接接口。变流器16、26和36是半桥型。变流器16、26和36与本地AC网络或设备(例如，诸如风电场、潮汐发电站、核电站、热电站或光伏发电站、或本地输电或消费者网络之类的发电机)相关联。变流器16、26和36以本身已知的方式控制其AC接口与其DC接口之间的电力流动。