[發明專利]用于控制和保護直流海底電力系統的方法和系統

有效

• 申請號: 201410334434.5
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104297627B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: D.董;L.J.加爾塞斯;賴日新;S.赤;M.H.托多羅維奇;張迪
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;H02J3/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;湯春龍

1.一種高壓直流HVDC電力系統(100)，包括：

多個發送端SE模塊(110)，其電串聯耦合，并且分為關于電接地(112)各自獨立地進行操作的至少兩組(111，113)；以及

多個接收端RE功率轉換器模塊(118)，其電耦合到所述多個SE模塊，所述多個RE功率轉換器模塊包括快速接地故障檢測和控制裝置(500)、接收端前端DC-DC轉換器控制器(1100)和輸出電流衰減控制(1106)，所述輸出電流衰減控制包括接收端電流測量環路(1108)；

至少兩個SE控制系統，所述至少兩個SE控制系統中各自構造成調整至少兩組中相應一組以促進維持零安培的地電流，其中所述快速接地故障檢測和控制裝置包括配置成同時向所述至少兩個SE控制系統中傳送故障信號的接地故障檢測器。

2.如權利要求1所述的系統，其中，所述HVDC電力系統還包括雙極配置，所述雙極配置具有大地以及從所述SE模塊向所述RE功率轉換器模塊供電的兩個相反極性傳輸電纜(504，506)。

3.如權利要求1所述的系統，其中，所述HVDC電力系統還包括雙極配置，所述雙極配置具有低阻抗金屬導線回路以及從所述SE模塊向所述RE功率轉換器模塊供電的兩個相反極性傳輸電纜。

4.如權利要求1所述的系統，其中，所述HVDC電力系統包括單極配置，所述單極配置具有從所述SE模塊向所述RE功率轉換器模塊供電的電并聯的兩個傳輸電纜以及低阻抗金屬導線回路和大地中的至少一個。

5.如權利要求1所述的系統，其中，所述多個接收端RE功率轉換器模塊還包括在開關站配置的各端子中實現的一個或更多接地故障檢測器裝置，以促進接地故障位置(702)的識別。

6.如權利要求1所述的系統，其中，所述接收端電流測量環路(1108)包括：

高通濾波器(HPF)，配置成消除電流的直流分量；以及

調節器(Hi)，配置成生成對應占空比信號(dter)，所述對應占空比信號(dter)配置成修改所述RE功率轉換器模塊(118)的第一級DC-DC轉換器(1101)的占空比。

7.如權利要求1所述的系統，其中，所述接收端前端DC-DC轉換器控制器(1110)包括電流參考電路(1116)，所述電流參考電路(1116)配置成基于經過所述轉換器的電功率、跨所述轉換器輸出的電壓和參考電壓的比率來生成電流參考信號。

8.一種高壓直流HVDC電力系統(100)的海底接收端RE組件(104)，包括：

多個接收端RE功率轉換器模塊分支(502)，其電串聯耦合并且具有關聯負載段分配保護裝置，對負載的各分支，各RE功率轉換器模塊以三相交流(AC)電力向相應負載(120)供電，各負載段包括：

快速接地故障檢測系統(500)，包括：

第一電流傳感器(532)，配置成測量進入負載分配電纜的負載電流；

第二電流傳感器(532)，配置成測量從所述負載分配電纜向下游進入RE功率轉換器模塊的負載電流；

接地故障檢測器，配置成將所述第一電流傳感器和第二電流傳感器所測量的殘余共模電流與閾值進行比較，并且生成接地故障命令；以及

負載隔離裝置(516，519)，配置成基于所述生成的接地故障命令來將接地故障與所述HVDC電力系統隔離。

9.如權利要求8所述的海底接收端RE組件，其中，所述接地故障檢測器還配置成同時向發送端SE控制器傳送故障信號，所述SE控制器配置成使SE系統的出故障側的輸出電流斜降。