[发明专利]具有电缆分段故障转移支持的功率传输系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于电力传输的系统和方法，并且更具体地涉及使用直流(DC)电缆进行电力传输的系统和方法。

背景技术

交流(AC)传输系统对于远距离传输高压电可能是效率低的，原因是AC电缆中的电容降低了AC电缆的负载承受能力。相反，DC传输可以提供远距离传输高压电的更加有效的方式。中压(MV)和高压(HV)DC是在各种应用中(比方说例如海底石油和天然气加工工业以及海上风力发电)常用的两种远距离传输DC系统。

从陆地或海上平台向位于海床或远程海上位置的电力负荷传送功率的需求在日益增长。然而，传统的HVDC系统由于尺寸和所包括的数量众多的组件可能不能很好地适应海底安装。

进一步地，远距离传输，诸如用于海底功率传输可以通过海底电缆获得，海底电缆将来自诸如DC源或AC源的功率源的功率运送到一个或多个海上电站或变电所。然而，随着电缆长度的增加，电缆出现故障的可能性在增加。修理海底电缆可能需要很长的时间，例如几个星期。同时，电缆中的故障可能影响将功率供应到与故障电缆连接的电站/变电所。

因此，需要提供较不昂贵、可靠和甚至在电缆故障情况下也全面运行的功率传输系统。进一步地，需要提供在功率传输系统运行中故障电缆可以被修理或更换的功率传输系统。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种功率传输系统。所述功率传输系统包括：至少一个变电所，所述至少一个变电所用于从功率源接收功率；以及直流DC电缆，所述直流DC电缆用于将来自所述功率源的功率传递到所述变电所。所述DC电缆包括多个分段，所述多个分段分别地或者组合形成将功率发送(route)到所述变电所的路径。所述系统进一步包括电耦连到每个分段的至少一个分段开关单元。所述分段开关单元中的至少一个包括：至少一个短路开关元件，所述至少一个短路开关元件用于响应于短路命令提供短路路径，以防止来自所述功率源的功率发送到相应的分段；以及至少一个断开(disconnect)开关元件，所述至少一个断开开关元件用于响应于断开命令断开所述相应的分段。

在另一实施例中，提供了一种海底DC功率传输系统。所述系统包括陆地系统和海上系统。所述陆地系统包括功率源。所述海上系统包括变电所，所述变电所用于从所述功率源接收功率。至少一个或更多个变电所包括子模块堆叠功率变换系统，所述子模块堆叠功率变换系统包括多个子功率变换器模块。所述海上系统进一步包括主电站，所述主电站电耦连于所述功率源和所述变电所之间。所述主电站包括主模块堆叠功率变换系统，所述主模块堆叠功率变换系统包括多个主功率变换器模块。所述海上系统进一步包括主开关单元和DC电缆，所述DC电缆用于将来自所述功率源的功率传递到所述变电所。所述DC电缆包括在所述主开关单元和所述变电所之间的多个分段，所述分段分别地或者组合形成将功率发送到所述变电所的路径。所述海上系统进一步包括至少一个分段开关单元，所述至少一个分段开关单元电耦连到所述分段中的每一个。所述分段开关单元中的至少一个包括：短路开关元件，所述短路开关元件用于响应于短路命令提供短路路径，以防止来自所述功率源的功率发送到相应的分段。所述分段开关单元中的至少一个进一步包括至少一个断开开关元件，所述至少一个断开开关元件用于响应于断开命令断开所述相应的分段。

在又一实施例中，提供了一种用于在功率传输系统中传输功率的方法。所述功率传输系统包括用于从功率源接收功率的变电所和DC电缆，所述DC电缆包括多个分段，所述多个分段分别地或者组合形成将功率发送到所述变电所的路径。所述方法包括：在相应分段的故障情况或者维修情况下，确保所述功率传输系统通过以下步骤保持运行：触发至少一个短路开关元件，以提供短路路径，从而防止来自所述功率源的功率发送到所述相应的分段；触发至少一个断开开关元件，用于断开所述相应的分段；以及将功率经由所述多个分段中的至少一个运行分段发送到所述变电所。

附图说明

本发明的这些和其它特征、方面和优点在参照附图阅读下面的详细描述时将变得更好理解，图中，相同的字符在所有图中代表相同的部件，其中：

图1是根据一个实施例用于将来自功率源的电功率传输到第一变电所的功率传输系统的框图。

图2是图1的功率传输系统在DC电缆的第一分段出现故障时的示意表示。

图3是图1的功率传输系统在DC电缆的第二分段出现故障时的示意表示。

图4图解说明根据一个实施例的三极类型的分段开关单元。