[發明專利]經由雙極高壓直流傳輸線路的能量傳輸

在審

• 申請號: 201780097056.5
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN111373648A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: N.索爾納;J.梅斯納
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: H02M7/757
• 分類號: H02M7/757;H02M1/36;H02J3/36;H02M7/493;H02M7/77
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 侯宇

本發明涉及一種變流器站(1)和運行變流器站(1)的方法，變流器站具有兩個線路換向的變流器(4，5)，用于經由雙極高壓直流傳輸線路(30)進行能量傳輸。在變流器站(1)的第一運行模式下，兩個變流器(4，5)以反向并聯連接的方式，與高壓直流傳輸線路(30)的同一個極(21，23)電連接，變流器(4，5)中的一個作為整流器并且另一個變流器(4，5)作為逆變器在交流電網(27)上運行。在第二運行模式下，兩個變流器(4，5)與高壓直流傳輸線路(30)的彼此不同的極(21，23)連接，并且兩個變流器(4，5)作為整流器或者作為逆變器在交流電網(27)上運行。在兩個運行模式下，通過針對在變流器(4，5)與交流電網(27)之間交換的變流器有功功率(P11，P12)的有功功率預設值，來控制在變流器站(1)與交流電網(27)之間交換的站有功功率(P1)。

技術領域

本發明涉及一種用于經由雙極高壓直流傳輸線路進行能量傳輸的變流器站以及其運行方法。

背景技術

由于利用直流電壓在遠距離上的能量傳輸，相對于利用交流電壓的能量傳輸，損耗更低并且成本更低，因此在遠距離上，經常利用高的直流電壓來傳輸交流電網之間的電能。這種類型的能量傳輸稱為高壓直流傳輸在此，能量傳輸可以經由單極或者雙極高壓直流傳輸線路(線路)進行。單極線路僅具有一個高壓線，在該高壓線上相對于地電勢施加高壓。雙極線路具有兩個高壓線，其中，在一個高壓線上施加相對于地電勢為正的高壓，并且在另一個高壓線上施加相對于地電勢為負的高壓。下面，將線路的與相同的電壓極性相關聯的部分，稱為線路的極。由此，單極線路具有一個極，而雙極線路具有兩個極。

為了將線路與交流電網連接，在交流電網與線路的一端之間布置變流器站，在變流器站中，在交流電網的交流電流和交流電壓與的直流電流和直流電壓之間進行轉換。對于與變流器站連接的線路的每個極，變流器站具有變流器，該變流器經常實施為基于晶閘管的線路換向的變流器(LCC＝Line Commutated Converter)。這些變流器基于在各個閥單元之間相互進行電流換向的原理工作，這些閥單元分別具有一個晶閘管或者串聯連接的多個晶閘管。在此，通過電感來維持連續的電流流動。

如果在閥單元的導通時間段期間，電流流動過零，使得在電流換向時接替該閥單元的閥單元被點火之前，流過該閥單元的電流流動已經熄滅，則必須再次點火已經熄滅的閥單元，于是將其稱為間歇運行(Lückbetrieb)。這種間歇運行引起高的損耗，并且對變流器提出了非常高的要求，因此在運行中最好避免間歇運行。由于該原因，線路換向的變流器以最小電流流動運行，最小電流流動例如約為額定電流的5％到10％，并且在最小電流流動下，肯定不會出現間歇運行。但是這同時意味著，如果在該運行范圍內不附加地降低直流電壓，則每個線路換向的變流器具有例如約為額定功率的5％至10％的最小傳輸功率，然而這又意味著損耗增大。

因此，在接通(解封)線路換向的變流器時，在沒有其它措施的情況下，在輸電網中發生有功功率跳變，有功功率跳變伴隨著無功功率跳變。這些功率跳變具有不期望的副作用，并且也造成電壓跳變，這種電壓跳變在弱交流電網中過大，并且必須通過成本密集的措施來補償。

使有功功率跳變減小的一種可能性是，在電流保持相同的情況下，降低的直流電壓，然而這使損耗增大。

在雙極線路的情況下，還存在如下可能性，即，通過經由線路的兩個極，在彼此相反的方向上，傳輸有功功率，來使有功功率跳變減小。在此，以協調的方式，分別在與線路連接的多個變流器站上，兩個變流器中的一個作為整流器運行，整流器從與其連接的交流電網汲取變流器有功功率，而另一個變流器作為逆變器運行，逆變器將變流器有功功率傳輸到交流電網中。在這種情況下，從變流器站傳輸的站有功功率，是該變流器站的兩個變流器的變流器有功功率的差。由此，可以使站有功功率小于每個變流器的變流器有功功率，特別是小于每個變流器的最小傳輸功率，從而盡管兩個變流器至少以其最小傳輸功率運行，但是可以使有功功率跳變減小。但是這種方法具有以下缺點，即，通過經由線路的兩個極傳輸有功功率，產生了高的傳輸損耗。

發明內容