[發明專利]直流傳輸和配送系統以及操作該系統的方法

有效

• 申請號: 201410017730.2
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN104052051B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: N.R.喬扈里;R.達塔;R.K.古普塔;R.N.拉朱
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02J1/12
• 分類號: H02J1/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜甜;湯春龍

本發明名稱為“直流傳輸和配送系統以及操作該系統的方法”一種直流（DC）傳輸和配送（T&D）系統，包括多個DC至DC轉換器裝置，這些多個DC至DC轉換器裝置定義DC T&D系統的多個可隔離部分。該DC T&D系統還包括耦合到這些DC至DC轉換器裝置的DC T&D控制系統。該DC T&D控制系統包括多個電流傳感器。將這些電流傳感器的至少一個設在這些DC至DC轉換器裝置的其中之一處。將電流傳感器配置成傳送表示經由DC至DC轉換器裝置的DC電流傳輸的值的信號。該DC T&D控制系統還包括多個處理器。將至少一個處理器耦合到電流傳感器和DC至DC轉換器裝置。該處理器配置成作為經由DC至DC轉換器裝置的DC電流傳輸的值的函數來調節經由該DC至DC轉換器裝置的DC電流傳輸。

有關美國聯邦政府資助的研究和開發的聲明

本發明是依據美國能源部高級研究計劃局（ARPA-E）授予的合同號DE-AR0000224的政府支持完成的。政府可能在本發明中擁有某些權利。

技術領域

本發明披露的領域一般涉及高電壓直流（HVDC）傳輸和配送（T&D）系統，更具體地來說，涉及其運行的系統和方法。

背景技術

至少一些公知發電設施在物理位置上位于物理上接近有困難的區域或偏遠地理區中。一個示例包括地理上位于遠離消費者的崎嶇和/或偏遠的地形（例如山區山腹）以及近海（例如近海風力渦輪設備）的發電設施。更確切地來說，這些風力渦輪可能在共有地理區中在物理上嵌套在一起，以形成風力渦輪廠，并電耦合到共有交流（AC）收集器系統。許多這些公知的風力渦輪廠包括電耦合到AC收集器系統的分開的功率變換組裝件，或系統。此類公知的分開的功率變換組裝件包括整流器部分和逆變器部分，整流器部分將發電設施產生的AC轉換成直流（DC），逆變器部分將DC轉換成預定頻率和電壓振幅的AC。分開的功率變換組裝件的整流器部分設在緊靠關聯的發電設施的附近，而分開的全功率變換組裝件的逆變器部分設在如路基設施的遠端設施中。此類整流器和逆變器部分典型地通過水下HVDC電力線纜來電連接，這些水下HVDC電力線纜至少部分地定義HVDC T&D系統。再有，至少一些公知的HVDC T&D系統耦合到無需AC變換的逆變器部分的DC負載。

許多公知的HVDC T&D系統包括設為定義系統的可隔離部分的機械隔離裝置，例如，斷路器和自動開關。可以將此類機械隔離裝置開路以隔離電故障和可能地，一旦故障被隔離時，將其閉合以使盡可能多的系統恢復服務。此外，許多公知HVDC T&D系統包括監督控制和數據采集（SCADA）系統或某種等效裝置，該SCADA系統內設有電流和電壓傳感器以利于隔離和恢復操作。但是，與AC T&D系統對比，由于DC的特性，即，作為時間的函數的DC電壓和電流的振幅沒過零，該機械隔離裝置的此類開路需要在負載下將裝置開路，從而增加該機械隔離裝置的觸點部分處產生電弧的風險，與此同時觸點部分的使用壽命潛在地縮短。再有，在向上DC電流漂移的情況下，一般認為操作員有大約5毫秒（ms）來隔離關聯的故障以避免電流路徑中的組件的使用壽命的潛在縮短。

發明內容

在一個方面中，提供一種直流（DC）傳輸和配送（T&D）系統。該系統包括多個DC至DC轉換器裝置，所述多個DC至DC轉換器裝置至少部分地定義所述DC T&D系統的多個可隔離部分。DC T&D系統還包括耦合到多個DC至DC轉換器裝置的DC T&D控制系統。該DC T&D控制系統包括多個電流傳感器。將多個電流傳感器的至少一個設在多個DC至DC轉換器裝置的至少一個DC至DC轉換器裝置處。將多個電流傳感器的至少一個電流傳感器配置成傳送表示經至少一個DC至DC轉換器裝置的DC電流傳輸的值的至少一個信號。DC T&D控制系統還包括多個處理器。將多個處理器的至少一個處理器耦合到至少一個電流傳感器和至少一個DC至DC轉換器裝置。將至少一個處理器配置成作為經由至少一個DC至DC轉換器裝置的DC電流傳輸的值的函數來調節至少包括經由至少一個DC至DC轉換器裝置的DC電流傳輸的電參數。