[发明专利]用于在故障情况下控制高压直流网络的方法

说明书

本发明涉及一种用于控制高压直流网络(1)的方法，所述网络包括：‑高压电线(121、123、131、133、231、233)；‑第一至第三转换站(11、12、13)，其每个包括：‑包括第一和第二电极(141、142、143)的直流网络接口；‑连接在交流网络接口与直流网络接口之间的至少两个AC/DC转换器(101、102)；访问存储对于所述转换器中的每个的额定电压下的最大电流的值和对应的增大时长的数据库的控制设备(15)；‑所述控制设备根据出故障的电极和存储在所述数据库中的值，在连接到第一电极的所述高压线路中的一条上出故障的情况下，确定站的第二电极上作为补偿而交换的增大的功率。

本发明涉及高压直流(一般用缩写HVDC表示)输电和/或配电网络。本发明尤其涉及HVDC网络在出现故障时的服务的安全性和连续性。

HVDC网络尤其被视为随着可再生能源的发展而出现的不同或非同步的发电站点互连的一个解决方案。由于远距离网络的线路损耗低且不受寄生电容的影响，HVDC网络尤其考虑用于由海上风电场而不是交流技术所产生的能量的输电和配电。这样的网络的电压水平通常为大约50kV及以上。

对于点对点电力传输，可通过配备有交流侧断路器的线路末端转换器来进行断开。相反地，在多点或多节点传输(这样的网络用缩写MTDC来表示)中不再能够通过这样的转换器来进行断开。在这样的网络中切断直流电是直接调节这样的网络的可行性和发展的关键挑战。实际上，在节点处出现短路在整个网络中非常快地传播。当没有在该节点处足够快速地切断，短路电流继续增大并可在几ms内达到几十kA。短路电流则可超过各个节点的直流断路器的切断能力。短路电流还可损坏在网络的节点处的AC/DC转换器中所使用的电力电子设备。通过各个开关的切断还可能会改变多点网络的稳定性。

当在高压直流线路中的一条上出现故障时，通常的运作周期一般是如下的：

-以N条数量的高压线路的初始运作。在故障之前，连接到MTDC网络的各个节点的AC系统之间的功率转移通过这N条线路来实现；

-在高压线路中的一条上的短路故障引起电压降，该电压降中断穿过k数量的线路的功率转移。参与功率转移的线路的数量减小到数量N-k；

-在已经隔离出故障的高压线路之后，对AC/DC转换器实施一定数量的控制操作。这些控制操作对于保证重新恢复所期望的电压和功率水平是必要的；

-以数量N-1条的线路来实施连接的AC系统之间的功率转移。

在从以N-k条线路运作到以N-1条线路运作的阶段期间，可能会高度影响连接的AC系统的稳定性。即使该阶段时间相对短并实施选择性的系统保护，整个网络仍可能会被该稳定性问题影响。由于MTDC网络的这样的阶段比在交流网络中更加复杂且更时间长，这是成问题的。因此存在对允许增大AC系统在这样的故障时的暂态稳定裕度的解决方案的需求。

一种已知架构在网络的每个节点处包括MMC多电平转换器。MMC多电平转换器基于IGBT。在该架构中，在高压线路的每个端部处布置有限流线圈。线圈允许限制出现短路时的电流增大速度，这允许避免MMC转换器的IGBT阻塞。在网络的某些节点处布置电容器以避免电压回落到相对于额定电压的一定水平之下。为了便利在缩短的时间内隔离故障，在线路的每个端部处布置有超快速混合直流断路器。这样的架构的目的在于隔离出故障的线路，同时保持在过渡阶段期间对转换器的控制，以允许自动恢复穿过高压线路的功率转移。

然而，电感器的存在高度改变网络的动态行为，并引起大的损耗。此外，电感和电容器具有显著地妨碍它们的部署的成本和体积。超快速开关也非常昂贵和复杂。

本发明旨在解决这些缺陷中的一个或更多个。本发明由此涉及如权利要求1所述的一种用于控制多节点高压直流网络的方法。

本发明还涉及附属权利要求的变型。本领域技术人员可理解，附属权利要求的特征中的每个可独立地与独立权利要求的特征组合，而不因此构成中间概括。