[发明专利]用于借助直流电压开关将直流电网段接入的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助直流电压开关将直流电网段接入的方法。

背景技术

世界范围增加的能量需求和同时期望的二氧化碳排放降低使得所谓的可再生能源日益具有吸引力。可再生能量源例如是海边建造的风力发电设备或在光照充足的沙漠地区的光伏发电设备。为了能够经济地利用这样产生的能量，可再生能量源与大陆供电网的连接越来越重要。基于该背景，越来越多地讨论联网的直流电网的构造和运行。然而为此的前提条件是，在这样的联网的直流电网中可能出现的短路电流能够被快速和可靠地断开。然而为此需要迄今为止在市场上还不可得的直流电压开关。从现有技术中公知对于这样的直流电压开关的不同概念。

在DE69408811T2中描述了一种直流电压开关，其中两个机械开关串联连接。由两个机械开关形成的串联电路通过放电器以及电容器来保护以防高的过电压。可接通可关断功率半导体开关仅与一个机械开关并联。在机械开关断开时产生电弧。在电弧上降落的电压触发功率半导体开关，由此并联的断开的机械开关被短路。电弧熄灭。经过功率半导体开关传导的电流现在可以通过功率半导体的相应的控制被断开。

在US5999388中描述了一种直流电压功率开关，其可串联地集成在直流电压线路中。其由可接通可关断功率半导体开关的串联电路组成，所述可接通可关断功率半导体开关分别并联连接一个反向续流二极管。此外与每个功率半导体开关并联连接一个用于限压的放电器，例如可变电阻。公知的直流电压开关是纯电子地实现的，由此与市场上通常的机械开关相比明显更快地切换。在几微秒内可以断开经过直流电压开关流动的短路电流。然而缺陷是，工作电流也必须经过功率半导体开关传导。由此产生高的传输损耗。

WO2011/141055公开了一种直流电压开关，其可以串联连接到高压直流电网的一个极中。所述直流电压开关由与功率半导体开关串联的机械开关组成，所述功率半导体开关又并联连接一个反向续流二极管。由线圈和电容器组成的串联电路、也就是LC支路以及放电器，与由功率半导体开关和机械开关组成的串联电路并联连接，所述放电器限制在LC支路上降落的电压。功率半导体开关也并联连接放电器。在机械开关断开之后，功率半导体开关以LC支路的固有频率接通和断开。由此在机械开关中产生振荡并且最后产生电流过零点，从而可以使产生的电弧熄灭。

在J.Heffner和B.Jacobssen的文献“Proactive Hybrid HVDC Breakers-A Key Innovation for Reliable HVDC Grids”,Symposium“The Electric Power System of the Future-Integrating Super-Grids and Micro-Grids International Symposium”,Bologna,Italy,13.-15.September 2011,第264页及以后中也公开了一种直流电压开关。那里描述的直流电压开关具有带有机械开关的运行电流路径以及与运行电流路径并联连接的断开电流路径。在断开电流路径中布置了功率半导体开关的串联电路，所述功率半导体开关分别与一个续流二极管反向并联连接。由功率半导体开关和续流二极管组成的开关单元是反向串联地布置的，其中可关断功率半导体开关串联地布置，并且对于每个功率半导体开关，设置一个具有相反的导通方向的相应的功率半导体开关。以这种方式可以断开在断开电流路径中的两个方向上的电流。在运行电流路径中，除了机械开关之外还布置了与机械开关串联的电子辅助开关。在正常运行时，电流经过运行电流路径并且由此经过电子辅助开关以及经过闭合的机械开关流动，因为断开电流路径的功率半导体开关对于直流电流是增大的电阻。为了断开例如短路电流，使电子辅助开关转换到其分离位置。由此运行电流路径中的电阻增大，使得断开电流路径中的直流电流换向。快速的机械断路开关由此可以被无电流地断开。经过断开电流路径传导的短路电流可以通过功率半导体开关断开。为了吸收在直流电网中存储的并且在连接时要减少的能量，设置了放电器，其分别与断开电流路径的功率半导体开关并联连接。

如果借助公知的直流电压开关将高的直流电压接入故障直流电网段，则可能由于然后出现的极高的接通电流而导致故障直流电网段中的部件的不期望的损坏。

发明内容

由此本发明要解决的技术问题是，提供一种方法，利用该方法在将电网段接入期间就可以识别电网段中的故障、例如短路，从而可以尽早地引入应对措施。