BR112013014380B1

BR112013014380B1 - estação conversora em cascata e sistema de transmissão de energia hvdc de multiterminal em cascata

Info

Publication number: BR112013014380B1
Application number: BR112013014380-0A
Authority: BR
Inventors: Xin Sun
Original assignee: State Grid Corporation Of China
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2020-10-20
Also published as: ES2681533T3; EP2650998A4; EP2650998A1; TR201810486T4; US20130322131A1; BR112013014380A2; WO2012075610A1; EP2650998B1; US9172248B2

Abstract

ESTAÇÃO CONVERSORA EM CASCATA E SISTEMA DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA HVDC DE MULTITERMINAL EM CASCATA. A presente invenção refere-se a uma estação conversora em cascata e um sistema de transmissão energia (HVDC) de corrente contínua de alta voltagem em cascata multiterminal. A estacão conversora inclui uma estação conversora terminal de baixa voltagem (11) e uma estação conversora terminal de alta voltagem (12). Cada eletrodo da estação conversora terminal de baixa voltagem (11) inclui um transformador conversor (111a, e 111b) acoplado a uma primeira grade de energia de corrente alternada (CA), uma válvula conversora (112a, 112b) acoplada ao transformador conversor (111a, 111b) e reatores de suavização (115a, 115b). A estação conversora terminal de alta voltagem (12) conectada em série com a estação conversora terminal de baixa voltagem (11) através de uma linha de transmissão de energia (CC) de corrente contínua de média voltagem (13) e conectada a uma linha de transmissão de energia HVDC (14). Cada eletrodo da estação conversora terminal de alta voltagem (12) inclui um transformador conversor (121a, 121b) acoplado a uma segunda grade de energia CA, uma válvula conversora (122a, 122b) acoplada ao transportador conversor (121a, 121b) e reatores de suavização (125a,125b). Uma linha de eletrodo de terra (126) e uma linha de retorno de (...).

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se ao campo de transmissão de energia CC. Especificamente, esta invenção refere-se a uma estação conversora em cascata usada em transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata e um sistema de transmissão energia HVDC multiterminal em cascata construído por estações conversoras em cascata.

Antecedentes

[0002] Com o desenvolvimento das técnicas de força e de eletricidade, especialmente, o desenvolvimento da fabricação de retificador controlado de silício de alta potência (SCR); a transmissão de energia CC ganhou aplicações cada vez mais amplas nos sistemas de energia elétrica. Um sistema de transmissão energia HVDC multiterminal em cascata é composto de três ou das estações conversoras acima e uma linha de transmissão CC, em que mais de uma estação conversora opera como uma estação retificadora ou uma estação inversora. Comparado com um sistema de transmissão energia HVDC de dois terminais, nas situações que se seguem, por exemplo, um sistema de transmissão energia HVDC multiterminal em cascata pode operar em uma maneira mais econômica e flexível: coletando energia elétrica de múltiplas bases de energia elétrica (por exemplo, parques eólicos) situadas em uma grande área para transmissão externa; transmitindo uma grande quantidade de eletricidade de uma base de energia para vários centros de carga remotos; fornecendo acesso para fornecimento de força ou cargas em ramificações médias de uma linha CC; realizando rede assíncrona de vários sistemas CA através de uma linha CC; para a transmissão de energia de áreas de metrópole ou centros industriais, transmitindo energia elétrica para várias estações conversoras através da transmissão de energia, onde precisam ser usados cabos devido aos limites nos corredores de linha de alta tensão, ou a transmissão de energia CA é inadequada devido aos limites na capacidade de curto- circuito.

[0003] Em um sistema de transmissão energia HVDC multiterminal em cascata, é inevitável para os dispositivos de alta tensão, tais como conversores, reatores de suavização, filtros CC, etc. que sofrem de impacto de alta tensão, de grande corrente, do ambiente natural e sistemas CA conectados que tenham falhas. No caso de parte defeituosa do sistema (tais como, um conversor em um determinado estágio), é desejável cortar tal parte do sistema com confiança embora mantendo outras partes do sistema operando normalmente, de modo a assegurar a segurança do sistema de transmissão energia HVDC e aperfeiçoar sua disponibilidade de energia.

Sumário

[0004] A invenção é direcionada para superar o problema acima, e fornecer uma técnica para realizar transmissão de energia HVDC em uma maneira flexível, confiável e econômica.

[0005] Para alcançar o objetivo acima, de acordo um primeiro aspecto desta invenção, é fornecida uma estação conversora em cascata usada em transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata compreendendo: uma estação conversora terminal de baixa tensão que possui um lado positivo e um lado negativo, cada qual compreendendo um transformador conversor acoplado a uma primeira rede de corrente alternada (CA); uma válvula conversora acoplada ao transformador conversor para realizar conversão CC/CA; e reatores de suavização fornecidos em ambos os terminais da válvula conversora; e uma estação conversora terminal de alta tensão, que é conectada em série à estação conversora terminal de baixa tensão através de uma linha de transmissão de energia CC de média tensão, e é conectada a uma linha de transmissão de energia de alta tensão, em que a estação conversora de energia de terminal de alta tensão compreende um lado positivo e um lado negativo, cada qual compreendendo um transformador conversor acoplado a uma segunda rede de corrente alternada (CA); uma válvula conversora acoplada ao transformador conversor para realizar conversão CC/CA; e reatores de suavização fornecidos em ambos os terminais da válvula conversora; em que são fornecidas uma linha de aterramento acoplada a um eletrodo de aterramento e uma linha de retorno de metal acoplada entre uma linha positiva e uma linha negativa na estação conversora terminal de baixa tensão.

[0006] De acordo com um segundo aspecto desta invenção, é fornecida uma estação conversora em cascata usada em uma transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata, compreendendo: uma estação conversora terminal de baixa tensão que compreende um lado positivo e um lado negativo, cada qual compreendendo um transformador conversor acoplado a uma primeira rede de corrente alternada (CA); uma válvula conversora acoplada ao transformador conversor para realizar conversão CC/CA; e reatores de suavização fornecidos em ambos os terminais da válvula conversora; e uma estação conversora terminal de alta tensão, que é conectada em série à estação conversora terminal de baixa tensão através de uma linha de transmissão de energia CC, e é conectada a uma linha de transmissão de energia CC de alta tensão, em que a estação conversora terminal de alta tensão compreende um lado positivo e um lado negativo, cada qual compreendendo um transformador conversor acoplado a uma segunda rede de corrente (CA) alternada; uma válvula conversora acoplada ao transformador conversor para realizar conversão CC/CA; e reatores de suavização fornecidos em ambos os terminais da válvula conversora; em que uma linha de aterramento acoplada a um eletrodo de aterramento e uma linha de retorno de metal acoplada entre uma linha positiva e uma linha negativa são fornecidos na estação conversora terminal de baixa tensão, e uma linha de aterramento acoplada ao eletrodo de aterramento é fornecida na estação conversora terminal de alta tensão.

[0007] De acordo com um terceiro aspecto desta invenção, é fornecida uma estação conversora em cascata usada em transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata, compreendendo: uma estação conversora terminal de alta tensão que compreende um lado positivo e um lado negativo, cada qual compreendendo um transformador conversor acoplado à primeira rede de corrente alternada (CA); uma válvula conversora acoplada ao transformador conversor para realizar conversão CC/CA; e reatores de suavização fornecidos em ambos os terminais da válvula conversora; e uma estação conversora terminal de alta tensão, que é conectada em série à estação conversora terminal de baixa tensão através de uma linha de transmissão de energia CC, e é conectada a uma linha de transmissão de energia CC de alta tensão, em que a estação conversora terminal de alta tensão compreende um lado positivo e um lado negativo, cada qual compreendendo um transformador conversor acoplado a uma segunda rede de corrente alternada (CA); uma válvula conversora acoplada ao transformador conversor para realizar conversão CC/CA; e reatores de suavização fornecido nos dois terminais da válvula conversora; em que uma linha de aterramento acoplada ao eletrodo de aterramento e uma linha de retorno de metal acoplada entre uma linha positiva e uma linha negativa são fornecidas na estação conversora terminal de baixa tensão; uma linha de aterramento acoplada ao eletrodo de aterramento e um barramento neutro são fornecidos na estação conversora terminal de alta tensão.

[0008] De acordo com um quarto aspecto desta invenção, é fornecida uma estação conversora em cascata usada na transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata, compreendendo: uma estação conversora terminal de baixa tensão que compreende um lado positivo e um lado negativo, cada qual compreendendo um transformador conversor acoplado à primeira rede de corrente alternada (CA); uma válvula conversora acoplada ao transformador conversor para realizar conversão CC/CA; e reatores de suavização fornecidos nos dois terminais da válvula conversora; e uma estação conversora terminal de alta tensão, que é conectada em série à estação conversora terminal de baixa tensão através de uma linha de transmissão de energia CC de média tensão, e é conectada à linha de transmissão de energia (CC) de alta tensão, em que a estação conversora terminal de alta tensão compreende um lado positivo e um lado negativo, cada qual compreendendo um transformador conversor acoplado a uma segunda rede de corrente alternada (CA); uma válvula conversora acoplada ao transformador conversor para realizar conversão CC/CA; e reatores de suavização fornecidos nos dois terminais da válvula conversora; em que uma linha de aterramento acoplada ao eletrodo de aterramento e uma linha de retorno de metal acoplada entre uma linha positiva e uma linha negativa são fornecidas na estação conversora terminal de baixa tensão; uma linha de aterramento acoplada ao eletrodo de aterramento, um interruptor de barramento neutro, e um interruptor de faca de isolamento de barramento neutro são fornecidos na estação conversora terminal de alta tensão, e um caminho para contornar a estação conversora em cascata terminal de alta tensão é acoplada entre a linha de transmissão de energia CC de média tensão e a linha de transmissão de energia CC de alta tensão.

[0009] De acordo com um quinto aspecto desta invenção, é fornecido um sistema de transmissão energia HVDC multiterminal em cascata, compreendendo: uma estação conversora lateral de ínvio, uma estação conversora lateral de recebimento, e uma linha de transmissão de energia CC de alta tensão entre as mesmas, em que pelo menos uma da estação conversora lateral de envio e da estação conversora lateral de recebimento é construída de acordo com a estação conversora em cascata dos primeiros quatro aspectos acima.

[00010] Com a estação conversora em cascata desta invenção e o sistema de transmissão energia HVDC multiterminal em cascata formado por tais estações conversoras em cascata, devido a várias combinações flexíveis de uma linha de aterramento, são fornecidas uma linha de retorno de metal, um dispositivo de barramento neutro e um interruptor de faca de isolamento na fiação elétrica da estação conversora em cascata, outras partes do sistema podem continuar a operação se ocorrer uma falha em determinada parte do sistema, de modo que a segurança do sistema de transmissão energia HVDC e sua disponibilidade de energia podem ser aperfeiçoadas, como os reatores de suavização são fornecidos em ambos os lados da válvula conversora, o efeito da proteção de iluminação pode ser efetivamente alcançado.

Breve Descrição das Várias Vistas dos Desenhos

[00011] Para compreender os aspectos e vantagens acima dessa invenção com maior clareza, as modalidades preferidas desta invenção estão ilustradas nos desenhos em anexo de forma irrestrita, em que as mesmas identificações ou similares indicam os mesmos componentes ou similares.

[00012] A Figura 1 é uma vista esquemática da estrutura e fiação elétrica de uma estação conversora em cascata usada em transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata de acordo com uma primeira modalidade desta invenção;

[00013] A Figura 2 ilustra a fiação elétrica da estação conversora em cascata em seu estado de operação normal para a primeira modalidade desta invenção;

[00014] As Figuras 3A a 3C ilustra a fiação elétrica de 3/4 bipolar da estação conversora em cascata da primeira modalidade desta invenção;

[00015] As Figuras 4A a 4B ilustram a fiação elétrica de 1/4 bipolar da estação conversora em cascata da primeira modalidade desta invenção;

[00016] A Figura 5 ilustra uma fiação elétrica de retorno de aterramento monopolo total da estação conversora em cascata da primeira modalidade desta invenção;

[00017] As Figuras 6A a 6B ilustra a fiação elétrica de 1/4 de aterramento monopolo da estação conversora em cascata da primeira modalidade desta invenção;

[00018] A Figura 7 ilustra uma fiação elétrica de retorno de metal monopolo total da estação conversora em cascata da primeira modalidade desta invenção;

[00019] As Figuras 8A e 8B ilustram a fiação elétrica de 1/2 de retorno de metal monopolo da estação conversora em cascata da primeira modalidade desta invenção;

[00020] A Figura 9 é um diagrama esquemático da estrutura e fiação elétrica de uma estação conversora em cascata usada em transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata de acordo com uma segunda modalidade desta invenção;

[00021] A Figura 10 ilustra a fiação elétrica bipolar total da estação conversora em cascata em seu estado de operação normal de acordo com uma segunda modalidade desta invenção;

[00022] As Figuras 11A a 11C ilustra a fiação elétrica de 3/4 bipolar da estação conversora em cascata da segunda modalidade desta invenção;

[00023] As Figuras 12A a 12B ilustra a fiação elétrica de 1/2 bipolar da estação conversora em cascata da segunda modalidade desta invenção;

[00024] A Figura 13 ilustra a fiação elétrica de retorno de aterramento monopolo total da estação conversora em cascata da segunda modalidade desta invenção;

[00025] As Figuras 14A a 14C ilustram a fiação elétrica de 1/2 de retorno de aterramento monopolo da estação conversora em cascata da segunda modalidade desta invenção;

[00026] A Figura 15 ilustra a fiação elétrica de retorno de metal monopolo da estação conversora em cascata da segunda modalidade desta invenção;

[00027] As Figuras 16A a 16C ilustra a fiação elétrica de 1/2 de retorno de metal monopolo da estação conversora em cascata da segunda modalidade desta invenção;

[00028] A Figura 17 ilustra um primeiro esquema de fiação elétrica expandida da estação conversora em cascata da segunda modalidade desta invenção;

[00029] A Figura 18 ilustra a fiação elétrica de retorno de metal monopolo da estação conversora terminal de alta tensão no primeiro esquema de fiação elétrica expandida da segunda modalidade desta invenção;

[00030] A Figura 19 ilustra um segundo esquema de fiação elétrica expandida da estação conversora em cascata da segunda modalidade desta invenção;

[00031] A Figura 20 ilustra a fiação elétrica de retorno de metal monopolo da estação conversora terminal de baixa tensão no segundo esquema de fiação elétrica expandida da segunda modalidade desta invenção;

[00032] A Figura 21 é um diagrama esquemático da estrutura e fiação elétrica de uma estação conversora em cascata usada em transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata de acordo com uma terceira modalidade desta invenção;

[00033] A Figura 22 ilustra a fiação elétrica de 3/4 bipolar da estação conversora em cascata da terceira modalidade desta invenção;

[00034] A Figura 23 ilustra a fiação elétrica bipolar da estação conversora terminal de alta tensão na estação conversora em cascata da terceira modalidade desta invenção;

[00035] A Figura 24 ilustra um esquema de fiação elétrica expandido da estação conversora em cascata da terceira modalidade desta invenção;

[00036] A Figura 25 é um diagrama esquemático da estrutura e fiação elétrica de uma estação conversora em cascata usada em transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata de acordo com uma quarta modalidade desta invenção;

[00037] A Figura 26 ilustra a fiação elétrica bipolar total da estação conversora em cascata em seu estado de operação normal de acordo com a quarta modalidade desta invenção;

[00038] As Figuras 27A a 27B ilustram a fiação elétrica 3/4 bipolar da estação conversora em cascata da quarta modalidade desta invenção;

[00039] As Figuras 28A a 28B ilustram a fiação elétrica % bipolar da estação conversora em cascata da quarta modalidade desta invenção;

[00040] A Figura 29 ilustra a fiação elétrica retorno de aterramento monopolo da estação conversora em cascata da quarta modalidade desta invenção;

[00041] A Figura 30A e a Figura 30B ilustram a fiação elétrica 1/2 de retorno de aterramento monopolo da estação conversora em cascata da quarta modalidade desta invenção;

[00042] A Figura 31 ilustra a fiação elétrica de retorno de metal monopolo total da estação conversora em cascata da quarta modalidade desta invenção;

[00043] A Figura 32A e a Figura 32B ilustram a fiação elétrica 1/2 de retorno de metal monopolo da estação conversora em cascata da quarta modalidade desta invenção;

[00044] A Figura 33 ilustra um primeiro esquema de fiação elétrica expandido da estação conversora em cascata da quarta modalidade desta invenção;

[00045] A Figura 34 ilustra um segundo esquema de fiação elétrica expandido da estação conversora em cascata da quarta modalidade desta invenção;

[00046] A Figura 35 ilustra uma configuração opcional de filtro CC;

[00047] A Figura 36 ilustra outra configuração opcional de filtro CC;

[00048] A Figura 37 ilustra ainda outra configuração opcional de filtro CC;

[00049] A Figura 38 ilustra um sistema de transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata de acordo com esta invenção.

Descrição Detalhada

[00050] Será fornecida abaixa uma descrição detalhada desta invenção com referência aos desenhos, que são meramente ilustrativos, mas não limitativos do escopo desta invenção.

[00051] A Figura 1 é uma vista esquemática da estrutura e fiação elétrica de uma estação conversora em cascata usada em transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata de acordo com uma primeira modalidade desta invenção. Para simplificar esta descrição, a Figura 1 ilustra o lado de envio do sistema de transmissão energia HVDC, isto é, um diagrama esquemático do lado de retificação. Contudo, aqueles versados na técnica podem compreender que o lado de recebimento do sistema de transmissão energia HVDC, isto é, o lado inversor pode ter substancialmente a mesma estrutura e fiação elétrica do lado de envio, mas uma estação conversora no lado inversor em uma condição de funcionamento de inversão, e há uma ligeira diferença entre a configuração de filtro com o lado de retificação.

[00052] Conforme ilustrado na Figura 1, da estação conversora em cascata de acordo com a primeira modalidade compreende uma estação conversora terminal de baixa tensão 11 e uma estação conversora terminal de alta tensão 12, que pode ser situada em diferentes posições geográficas. A estação conversora terminal de alta tensão 12 é conectada à estação conversora terminal de baixa tensão 11 em série através da linha de transmissão de energia CC de média tensão 13. A estação conversora terminal de alta tensão 12 é também conectada a uma linha de transmissão de energia CC 14.

[00053] A estação conversora terminal de baixa tensão 11 é usada para converter uma corrente alternada gerada pelo primeiro fornecimento de força de corrente alternada 110 em uma corrente contínua, e inserir na estação conversora terminal de alta tensão 12 através da linha de transmissão de energia CC de média tensão 13. A estação conversora terminal de alta tensão 12 converte uma corrente alternada gerada por um segundo fornecimento de força de corrente alternada 120 em uma corrente contínua, e sobrepor a mesma com a corrente contínua emitida da estação conversora terminal de baixa tensão 11 para gerar uma corrente contínua, que é então transmitida para o lado de recebimento, isto é, o lado inversor (não ilustrado na Figura 1) do sistema de transmissão energia HVDC através da linha de transmissão de energia CC de alta tensão 14. O primeiro fornecimento de força de corrente alternada 110 e o segundo fornecimento de força de corrente alternada 120 podem ser parques eólicos situados em locais diferentes. De maneira que a energia elétrica coletada dos vários fornecimentos de força pode ser enviada na maneira CC.

[00054] A tensão da corrente contínua de alta tensão emitida da estação conversora terminal de alta tensão 12 pode variar acima de ±750KV, por exemplo, a tensão da corrente contínua de alta tensão pode ser ±800KV ou ±1000KV. A presente descrição será aqui fornecida com corrente contínua de alta tensão de ±800KV como um exemplo. Nesse caso, a variação da tensão da corrente contínua emitida da estação conversora terminal de baixa tensão 11 é preferivelmente metade da corrente contínua de alta tensão, isto é, ±400KV. A tensão da corrente do segundo fornecimento de força de corrente alternada 120 retificada pela estação conversora terminal de alta tensão 12 é também ±400KV, de modo que a tensão da corrente contínua de alta tensão obtida através da sobreposição das duas correntes alternadas é ±800KV.

[00055] O lado negativo da estação conversora terminal de baixa tensão 11 compreende um transformador conversor 111a acoplada ao primeiro fornecimento de força CA 110. O transformador conversor 111a é usado para alterar a tensão CA e realiza isolamento elétrico entre a parte CA e a parte CC no sistema de transmissão energia.

[00056] Uma válvula conversora 112a é acoplada ao transformador conversor 111a, que é usado para realizar conversão CA/CC. Na modalidade dessa invenção, a válvula conversora 112a é preferivelmente uma válvula conversora de 12 pulsos.

[00057] Em cada lado da válvula conversora 112a, é fornecido um reator de suavização 115a. Os reatores de suavização 115a são usados para suavizar as ondulações em CC e impedir interrupção CC. O reator de suavização 115a pode também impedir ondas de impulso acentuado pelas linhas CC ou dispositivos CC de entrar na sala de válvula, e desse modo impedir os danos de sobrecorrente na válvula conversora 112a. Por meio da disposição dos reatores de suavização 115a em ambos os lados da válvula conversora 112a, o efeito da proteção de iluminação pode ser efetivamente alcançado, de maneira que o sistema de transmissão energia pode ser melhorado.

[00058] No esquema ilustrado na Figura 1, um filtro CC 117a é também conectado através de dois terminais dos reatores de suavização 115a, para filtrar corrente harmônica gerada no processo de conversão da válvula conversora, de modo a impedir interferência no sistema ocasionada pela corrente harmônica. De acordo com outro esquema opcional, os interruptores da faca de isolamento podem ser fornecidos em ambos os lados do filtro CC 117a.

[00059] Um interruptor de faca de isolamento de desvio 116a é disposto entre os reatores de suavização 115a, para fornecer um desvio quando ocorrer uma falha na válvula conversora 112a. Um comutador de desvio CA 113a e interruptores de faca de isolamento 114a são também fornecidos próximo à válvula conversora 112a.

[00060] O lado positivo da estação conversora terminal de baixa tensão 11 possui uma estrutura simétrica para a estrutura do lado negativo, e compreende um transformador conversor 111b, uma válvula conversora 112b, reatores de suavização 115b, um filtro CC 117a, um interruptor de desvio de faca de isolamento 116b, um interruptor de desvio CA 113b e interruptores de faca de isolamento 114a, que não serão descritos aqui em detalhe porque são dotados das mesmas funções dos componentes no lado negativo.

[00061] A estação conversora terminal de alta tensão 12 possui uma estrutura bipolar similar à estação conversora terminal de baixa tensão 11. Particularmente, a estação conversora terminal alta tensão 12 compreende: transformadores conversores 121a, 121b acoplados a um segundo fornecimento de força CA 120, válvulas conversoras 122a, 122b acopladas aos transformadores conversores 121a, 121b, reatores de suavização 125a e reatores de suavização 125b dispostos em ambos os lados das válvulas conversoras 122a, 122b, respectivamente; os filtros CC 127a, 127b através de ambos os terminais dos reatores de suavização 125a e os reatores de suavização 125b, respectivamente; interruptores de desvio de faca de isolamento 126a, 126b fornecidos entre os reatores de suavização 125a e os reatores de suavização 125b, respectivamente, interruptores de desvio CA 123a, 123b e interruptores de faca de isolamento 124a, 124b; que não serão aqui descritos em detalhe porque são dotados das mesmas funções dos componentes da estação conversora terminal baixa tensão 11.

[00062] Incidentalmente, na primeira modalidade ilustrada na Figura 1, há filtros CC conectados através de amos os lados dos reatores de suavização na estação conversora terminal de baixa tensão 11 e da estação conversora terminal de alta tensão 12, respectivamente, e pode ser eliminada corrente harmônica por todo o sistema com tal configuração. Contudo, deve ser observado que ao selecionar um esquema de fiação elétrica para sistema de transmissão energia HVDC multiterminal em cascata, pode ser selecionada uma configuração de filtro CC razoavelmente, dependendo das exigências de corrente de interferência equivalentes de um projeto. Se for exigido atender um padrão sobre corrente de interferência equivalente por toda linha, é adotada a configuração de provimento de um filtro CC através de ambos os lados dos reatores de suavização; por outro lado, se for permitido que a corrente principal de interferência equivalente precária por toda a linha pode não estar no padrão, os filtros CC podem ser cancelados. Adiante, será descrita a configuração dos filtros CC em maior detalhe abaixo.

[00063] Na estação conversora em cascata de acordo com a primeira modalidade, é fornecida uma linha de aterramento 126 acoplada a um eletrodo de aterramento e uma linha de retorno de metal 128 que é acoplada entre a linha positiva e a linha negativa na estação conversora terminal de baixa tensão 11. O eletrodo de aterramento pode ser fornecido em uma distância de 40 a 50 km da estação conversora terminal de baixa tensão 11. Além disso, são fornecidos os interruptores de barramento neutros (NBS) 119a, 119b, um interruptor de aterramento de barramento neutro (NBGS) 121, um interruptor de aterramento de barramento neutro (NBGS) 121, um interruptor de transferência de retorno de aterramento (GRTS) 120, e um interruptor de transferência de retorno de metal (MRTS) 125 na fiação elétrica da estação conversora terminal de baixa tensão 11. Os NBS 119a, 119b são usados para isolar rapidamente um pólo que é bloqueado para sair e um pólo normal. O NBGS 121 é usado para comutar o barramento neutro para uma grade de aterramento temporal da estação conversora terminal de baixa tensão 11 quando o eletrodo de aterramento sai em um modo bipolar. O MRTS 125 e o GRTS 120 cooperam entre si para realizar comutação entre o retorno de aterramento monopolo e um retorno de metal monopolo.

[00064] A estação conversora terminal de alta tensão 12 não possui uma linha de aterramento acoplada ao eletrodo de aterramento e uma linha de retorno de metal ajustados na mesma.

[00065] A Figura 2 a Figura 8 ilustram sete maneiras de fiação elétrica de operação da estação conversora em cascata acima de acordo com a primeira modalidade desta invenção, respectivamente. (1) fiação elétrica de operação bipolar completa; (2) fiação elétrica de 3/4 de operação bipolar (3) fiação elétrica de 1/2 de operação bipolar (4) fiação elétrica de retorno de aterramento monopolo total (5) fiação elétrica de1/2 de retorno de aterramento monopolo total (6) fiação elétrica de retorno de metal monopolo total (7) fiação elétrica de 1/2 de retorno de metal monopolo

[00066] Nesses sete modos de fiação elétrica de operação, a fiação elétrica de operação bipolar total é a maneira da fiação elétrica em uma condição de operação normal, e os outros são aqueles em condições de falha.

[00067] Referindo-se à Figura 2, na qual a fiação elétrica de operação bipolar total na condição de operação normal está ilustrada. As partes carregadas da estação conversora em cascata estão ilustradas por linhas grossas. Quatro válvulas conversoras 112a, 112b, 122a, 122b nos pólos positivo e negativo da estação conversora terminal de baixa tensão 11 e da estação conversora terminal de alta tensão 12 são todas postas em operação.

[00068] A Figura 3A a Figura 3C ilustram a fiação elétrica de 3/4 de operação bipolar. Essa maneira de operação significa que, dentre as quatro válvulas conversoras 112a, 112b, 122a, 122b nos pólos positivo e negativo da estação conversora terminal de baixa tensão 11 e da estação conversora terminal de alta tensão 12, uma determinada válvula conversora defeituosa deixa a operação, enquanto outras três válvulas conversoras 122a, 122b continuam operando.

[00069] A Figura 3A e a Figura 3B ilustram um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando a válvula conversora 112a do terminal de baixa tensão sai da operação. Conforme ilustrado na Figura 3A e Figura 3B, há dois caminhos de desvio para a válvula conversora 112a fora de serviço: um GRTS e um circuito de retorno de metal, ou um circuito com interruptores de faca de isolamento de desvio. Quando ocorre uma falha no reator de suavização 115a ou no filtro CC 117a de uma válvula conversora terminal de baixa tensão 112a, pode ser desviada usando o GRTS 120 e a linha de retorno de metal 128. Nesse caso, as válvulas conversoras 122a, 122b no terminal de alta tensão ainda estão em operação. Como são fornecidos disjuntores CC para esses dois circuitos de retorno, a comutação pode ser executada em linha.

[00070] A Figura 3C ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando a válvula conversora 122a no terminal de alta tensão sai da operação. Conforme ilustrado na Figura 3C, quando a válvula conversora 122a no terminal de alta tensão sai da operação, os reatores de suavização 125a em ambos os lados da válvula conversora ainda estão conectados no circuito de operação e não saem.

[00071] A Figura 4A e a Figura 4B ilustram a fiação elétrica de 1/2 de operação bipolar. Essa maneira de operação significa que uma estação conversora da estação conversora terminal de baixa tensão 11 e da estação conversora terminal de alta tensão 12 sai da operação devido à falha, enquanto os pólos positivo e negativo da outra estação conversora ainda permanece em operação.

[00072] A Figura 4A ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 122a, 122b no terminal de alta tensão saem da operação. Conforme ilustrado na Figura 4A, quando as válvulas conversoras 122a, 122b no terminal de alta tensão saem da operação, os reatores de suavização 125a e 125b em ambos os lados das válvulas conversoras 122a, 122b ainda estão conectados no circuito de operação e não saem.

[00073] A Figura 4B ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 122a, 122b no terminal de baixa tensão saem da operação. Conforme ilustrado na Figura 4B, quando a válvula conversora 112b no terminal de baixa tensão SAE da operação, os reatores de suavização 115b em ambos os lados da válvula conversora ainda então conectados no circuito de operação e não saem.

[00074] A Figura 5 ilustra a fiação elétrica de retorno de aterramento monopolo total. Essa maneira de operação significa que dentre os pólos positivo e negativo da estação conversora terminal de baixa tensão 11 e da estação conversora terminal de alta tensão 12, as válvulas conversoras 122a, 122b de um pólo saem da operação devido a uma falha, embora as válvulas conversoras 122a, 122b do outro pólo (incluindo o terminal de alta tensão e o terminal de baixa tensão) ainda se mantêm em operação, e é formado um circuito de retorno através do aterramento. A Figura 5 ilustra uma condição na qual a válvula conversora 112b no terminal de baixa tensão e a válvula conversora 122b no terminal de alta tensão do pólo positivo saem da operação, embora a válvula conversora 112a no terminal de baixa tensão e a válvula conversora 122a no terminal de alta tensão do pólo negativo permaneçam em operação.

[00075] A Figura 6A e a Figura 6B ilustram a fiação elétrica de1/2 de retorno de aterramento monopolo. Essa maneira de operação significa que entre a estação conversora de baixa tensão 11 e a estação conversora terminal de alta tensão 12, as válvulas conversoras de uma estação conversora (incluindo os pólos positivo e negativo) saem da operação devido a uma falha, enquanto a válvula conversora de um pólo na outra estação conversora permaneça em operação, e é formado um circuito de retorno através da terra.

[00076] A Figura 6A ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 122a, 122b da estação conversora terminal de alta tensão 12 sai da operação, embora a válvula conversora 112a do pólo negativo na estação conversora terminal de baixa tensão 11 se mantenha em operação. Conforme ilustrado na Figura 6A, quando as válvulas conversoras 122a do terminal de alta tensão sai da operação, os reatores de suavização 125a em ambos os lados da válvula conversora ainda estão conectados no circuito de operação e não saem.

[00077] A Figura 6B ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 112a, 112b da estação conversora terminal de baixa tensão 11 saem da operação, embora apenas a válvula conversora 122a do pólo negativo na estação conversora terminal de alta tensão 12 permaneça em operação.

[00078] A Figura 7 ilustra a fiação elétrica de retorno de metal monopolo total. Essa maneira de operação significa que os pólos positivo e negativo da estação conversora terminal de baixa tensão 11 e da estação conversora terminal de alta tensão 12, as válvulas conversoras de um pólo saem da operação devido a uma falha, embora as válvulas conversoras do outro pólo (incluindo o terminal de alta tensão e o terminal de baixa tensão) ainda permaneçam em operação, e é formado um circuito de retorno através de uma linha de metal. A Figura 7 ilustra uma condição na qual a válvula conversora 112b no terminal de baixa tensão e a válvula conversora 122b no terminal de alta tensão do pólo positivo saiam da operação, enquanto a válvula conversora 112a no terminal de baixa tensão e a válvula conversora 122a no terminal de alta tensão do pólo negativo permaneçam em operação.

[00079] A Figura 8A e a Figura 8B ilustram a fiação elétrica de 1/2 de retorno de metal monopolo. Essa maneira de operação significa que entre a estação conversora terminal de baixa tensão 11 e a estação conversora terminal alta tensão 12, as válvulas conversoras de uma estação conversora (incluindo os pólos positivo e negativo) saem da operação devido a uma falha, enquanto a válvula conversora do pólo na outra estação conversora permanece em operação, e é formado um circuito de retorno através de uma linha de metal.

[00080] A Figura 8 ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 122a, 122b da estação conversora terminal de alta tensão 12 saem da operação, enquanto as válvulas conversora 112a do pólo negativo na estação conversora terminal de baixa tensão 11 permanece em operação. Conforme ilustrado na Figura 8A, quando a estação conversora terminal de alta tensão 122a e 122b saem da operação, os reatores de suavização 125a e 125b em ambos os lados das válvulas conversoras ainda estão conectadas no circuito de operação e não saem.

[00081] A Figura 8B ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 112a, 112b da estação conversora terminal de baixa tensão 11 saem da operação, enquanto a válvula conversora 122a do pólo negativo na estação conversora terminal de alta tensão 12 permanece em operação. Conforme ilustrado na Figura 8B, quando a válvula conversora terminal de alta tensão 122b e a válvula conversora terminal de baixa tensão 112A saem da operação,os reatores de suavização 125b e 115a em ambos os lados das válvulas conversoras ainda estão conectados no circuito de operação e não saem.

[00082] As vantagens dos esquemas de fiação elétrica da estação conversora em cascata de acordo com a primeira modalidade desta invenção conforme descrito com referência à Figura 1 e à Figura 8 são: quando uma válvula conversora na estação conversora terminal de baixa tensão 11 para de funcionar, é alcançado desvio em linha usando uma linha de retorno de metal ou um interruptor de desvio de faca de isolamento, para fornecer flexibilidade de controle. O circuito tem um número menor de elementos, e, portanto, maior confiabilidade. Além disso, comparado ao sistema de transmissão energia HVDC Xiang jiaba - Shang hai no estado da técnica, como a linha de retorno de metal 128 é fornecida na estação conversora terminal de baixa tensão 11, a mesma função é realizada com o nível de isolamento inferior que é requerido para os dispositivos.

[00083] Nos esquemas de fiação elétrica da estação conversora em cascata de acordo com a primeira modalidade desta invenção, se ocorrer uma falha na linha CC de média tensão de um único pólo, ou dispositivos de barramento neutro de um único pólo na estação conversora de baixa tensão (NBS, o interruptor de faca de isolamento, CT, PT e outros dispositivos) é possível apenas a operação de retorno de aterramento monopolo. Se ocorrer uma falha nas linhas de média tensão dos dois pólos, os dois pólos têm que parar a operação. Para melhorar a disponibilidade de energia, de acordo com uma segunda modalidade desta invenção, é fornecida outra estação conversora em cascata.

[00084] A Figura 9 é um diagrama esquemático da estrutura e fiação elétrica de uma estação conversora em cascata usada em transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata de acordo com uma segunda modalidade desta invenção.

[00085] Comparado à primeira modalidade na estação conversora em cascata de acordo com a segunda modalidade, uma linha de aterramento 133 acoplada a um eletrodo de aterramento é instalado na estação conversora terminal alta tensão 12. Além disso, são adicionados os interruptores de faca de isolamento de barramento neutro 137a e 137b.

[00086] Como na primeira modalidade, as Figuras 10 a 16 ilustram sete maneiras de fiação elétrica de operação da estação conversora em cascata de acordo com a terceira modalidade desta invenção, respectivamente: (1) fiação elétrica de operação bipolar completa; (2) fiação elétrica de 3/4 de operação bipolar (3) fiação elétrica de 1/2 de operação bipolar (4) fiação elétrica de retorno de aterramento monopolo total (5) fiação elétrica de 1/2 de retorno de aterramento monopolo (6) fiação elétrica de retorno de metal monopolo total (7) fiação elétrica de 1/2 de retorno de metal monopolo

[00087] Referindo-se à figura 10, na qual está ilustrada a fiação elétrica de operação bipolar completa em uma condição de operação normal. Quatro válvulas conversoras 112a, 112b, 122a, 122b nos pólos positivo e negativo da estação conversora terminal de baixa tensão 11 e da estação conversora terminal de alta tensão 12 são postas em operação.

[00088] As Figuras 11A a 11C ilustram a fiação elétrica de 3/4 de operação bipolar.

[00089] A Figura 11A ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando a válvula conversora terminal de alta tensão 122a sai da operação. Conforme ilustrado na Figura 11A, quando a válvula conversora de alta tensão 122a sai da operação, os reatores de suavização 125a em ambos os lados da válvula conversora ainda estão conectados no circuito de operação e não saem.

[00090] A Figura 11B e a Figura 11C ilustram um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando a válvula conversora terminal de baixa tensão 112a sai da operação. Conforme ilustrado nas Figuras 11B e 11C, há dois caminhos de desvio para a válvula conversora 112a fora de serviço: um GRTS e um circuito de retorno de metal, ou um circuito com interruptores desvio de faca de isolamento. Quando ocorre uma falha no reator de suavização 115a ou no filtro CC 117a da válvula conversora terminal de baixa tensão 112a, pode ser desviado usando o GRTS 120 e o circuito de retorno de metal 128.

[00091] A Figura 12A e a Figura 12B ilustram fiação elétrica de 1/2 de operação bipolar.

[00092] A Figura 12A ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras terminais de alta tensão 122a e 122b saem da operação. Conforme ilustrado na Figura 12A, quando as válvulas conversoras terminais de alta tensão 122a e 122b saem da operação, os reatores de suavização 125a e 125b em ambos os lados das válvulas conversoras ainda estão conectados no circuito de operação e não saem.

[00093] A Figura 12B ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras terminais de baixa tensão 112a e 112b saem da operação. Conforme ilustrado na Figura 12B, quando as válvulas conversoras terminais de baixa tensão 112a e 112b saem da operação, os reatores de suavização 115a e 115b em ambos os lados das válvulas conversoras ainda estão conectados no circuito de operação e não saem.

[00094] A Figura 13 ilustra a fiação elétrica de retorno de aterramento monopolo total, na qual a válvula conversora terminal de baixa tensão 112b e a válvula conversora terminal de alta tensão 122b do pólo positivo saem da operação, enquanto a válvula conversora terminal de baixa tensão 112a e a válvula conversora terminal de alta tensão 122a do pólo negativo permanecem na operação.

[00095] A Figura 14A a Figura 14C ilustram a fiação elétrica de 1/2 de retorno de aterramento monopolo.

[00096] A Figura 14A ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 122a, 122b da estação conversora terminal de alta tensão 12 saem da operação, enquanto apenas a válvula conversora 112a do pólo negativo na estação conversora terminal de baixa tensão 11 permaneça na operação. Conforme ilustrado na Figura 14A, quando a estação conversora terminal de alta tensão 122a sai da operação, os reatores de suavização 125a em ambos os lados da válvula conversora ainda estão conectados no circuito de operação e não saem.

[00097] A Figura 14B e 14C ilustram um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 122a, 122b da estação conversora terminal de baixa tensão 11 sai da operação, enquanto a válvula conversora 122a do pólo negativo na estação conversora terminal de alta tensão 12 permanece na operação.

[00098] A Figura 15 ilustra uma fiação elétrica de retorno de metal monopolo total, na qual a válvula conversora terminal de baixa tensão 112b e a válvula conversora terminal de alta tensão 122b do pólo positivo, enquanto a válvula conversora terminal de baixa tensão 112a e a válvula conversora terminal de alta tensão 122a do pólo negativo permaneça na operação.

[00099] A Figura 16A à Figura 16C ilustram a fiação elétrica de 1/2 de retorno de metal monopolo.

[000100] A Figura 16A ilustram um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 122a, 122b da estação conversora terminal de alta tensão 12 saem da operação, enquanto a válvula conversora 112a do pólo negativo na estação conversora terminal baixa tensão 11 permanece na operação. Conforme ilustrado na Figura 16A, quando a estação conversora terminal de alta tensão 122a e 122b sai da operação, os reatores de suavização 125a e 125b em ambos os lados das válvulas conversoras ainda estão conectadas no circuito de operação e não saem.

[000101] A Figura 16B e a Figura 16C ilustram um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 122a, 122b da estação conversora terminal baixa tensão 11 saem da operação, enquanto apenas a válvula conversora 122a do pólo negativo na estação conversora terminal de alta tensão 12 permanece na operação. Conforme ilustrado na Figura 16B e Figura 16C, quando a válvula conversora terminal de alta tensão 122b sai da operação, os reatores de suavização 125b em ambos os lados da válvula conversora ainda estão conectados no circuito de operação e não saem.

[000102] A disponibilidade de energia da estação conversora em cascata de acordo com a segunda modalidade é mais alta do que a da primeira modalidade. Quando ocorre uma falha nas linhas de média tensão dos dois pólos ou estação conversora terminal de baixa tensão nos dispositivos de barramento neutro (NBS, NBGS, interruptor de faca de isolamento, e outros dispositivos) dos dois pólos, a estação conversora terminal de baixa tensão 11 sai da operação, e a estação conversora terminal de alta tensão 12 opera por meio de uma linha de retorno de metal de um único pólo ou uma linha de retorno de aterramento de um único pólo.

[000103] Com base nos esquemas de fiação elétrica da estação conversora em cascata da segunda modalidade, podem ser obtidos outros esquemas através da expansão de acordo com exigências de projeto particular.

[000104] A Figura 17 ilustra um primeiro esquema de fiação elétrica expandida com base na segunda modalidade, no qual uma linha de retorno de metal 138 é adicionada na estação conversora terminal de alta tensão 12. Quando a estação conversora terminal de alta tensão 12 está na operação de retorno de metal de monopolo, os reatores de suavização 125b e o filtro CC 127b do outro pólo na estação podem ser desviados, conforme ilustrado na Figura 18.

[000105] A Figura 19 ilustra um segundo esquema de fiação elétrica expandida com base na segunda modalidade na qual os caminhos de desvio da estação conversora 139a e 139b são adicionados na estação conversora terminal de alta tensão 12. A estação conversora terminal de baixa tensão 11 pode operar mesmo se ocorrer uma falha nos reatores de suavização ou no filtro da estação conversora terminal de alta tensão 12, conforme ilustrado na Figura 20, na qual está ilustrada a fiação elétrica de aterramento monopolo da estação conversora terminal de baixa tensão 11.

[000106] Na primeira modalidade, no pólo duplo ou estado de retorno de aterramento monopolo, se ocorrer uma falha nos reatores de suavização, o filtro CC, ou o interruptor de faca de isolamento de desvio de um único pólo da estação conversora terminal baixa tensão 11, pode ser desviado usando a linha de retorno de metal e o GRTS; contudo, se ocorrer uma falha no único pólo na tensão média a linha de transmissão de energia CC 400KV ou dispositivos de barramento neutro de único pólo tal como NBS, CT, PT e o interruptor de faca de isolamento de um único pólo (N-1 falha), aquele pólo que deva ser parado, e a operação CC de pólo duplo não podem ser realizadas. Para também melhorar a disponibilidade de energia, de acordo com uma terceira modalidade desta invenção, é fornecida outra estação conversora em cascata.

[000107] A Figura 21 é um diagrama esquemático da estrutura e fiação elétrica de uma estação conversora em cascata usada em transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata de acordo com uma terceira modalidade desta invenção.

[000108] Comparado à segunda modalidade com base na adição de um interruptor de faca de isolamento de barramento neutro, dois disjuntores NBS 140a, 140b e dois interruptores de faca de isolamento de barramento neutro 141a, 141b são também adicionados.

[000109] Com a fiação elétrica da terceira modalidade, quando ocorre uma falha N-1, isto é, uma falha de único pólo da linha de transmissão de energia CC de média tensão 400KV ou uma falha nos dispositivos de barramento neutro tais como NBS, CT, PT e o interruptor de faca de isolamento de um único pólo, a estação conversora em cascata pode operar em um estado de pólo duplo de 3/4, conforme ilustrado na Figura 22.

[000110] Quando ocorre uma falha N-2 isto é, quando ocorre uma falha nas linhas de média tensão dos dois pólos ou a estação conversora terminal de baixa tensão 11 está em serviço de desligamento, a estação conversora terminal de alta tensão 12 pode operar no pólo duplo, no retorno de metal monopolo, ou no estado de retorno de aterramento monopolo, para melhorar a disponibilidade de energia do sistema. Como são fornecidos NBS 140A, 140b na linha de barramento neutro da estação conversora terminal de alta tensão 12 quando a estação conversora terminal de baixa tensão 11 está em manutenção e a estação conversora terminal de alta tensão 12 opera no estado de pólo duplo, não é necessário parar a operação de pólo duplo se ocorrer uma falha de único pólo, conforme ilustrado na Figura 23, na qual está ilustrada a fiação elétrica de operação de pólo duplo da estação conversora terminal de alta tensão 12.

[000111] Com base no esquema de fiação elétrica da terceira modalidade, é requerido que a estação conversora terminal de alta tensão 12 comute em linha entre o retorno de aterramento de único pólo e a linha de retorno de metal de único pólo, para opera sem passar através da linha de retorno de metal separada da outra estação conversora e operar no estado bipolar usando um aterramento temporal de estação conversora, pode ser adotado o esquema de fiação elétrica expandida ilustrado na figura 24, no qual uma linha de retorno de metal 138 e MRTB 143, GRTS 142, NGBS 144 são adicionados na estação conversora terminal de alta tensão 12.

[000112] A Figura 25 é um diagrama esquemático da estrutura e fiação elétrica de uma estação conversora em cascata usada na transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata de acordo com uma quarta modalidade desta invenção.

[000113] Comparado à terceira modalidade, na estação conversora em cascata da quarta modalidade, os caminhos de desvio 139a, 139b para desviar a estação conversora terminal de alta tensão 12 são acoplados entre a linha de transmissão de energia CC de média tensão 13 e a linha de transmissão de energia CC de alta tensão 14. Os interruptores de faca de isolamento 800KV são fornecidos entre os reatores de suavização 125a, 125b e a linha de transmissão de energia CC de alta tensão 14, e os caminhos de desvio 139a, 139b.

[000114] A Figura 26 à Figura 32 ilustram sete modos de fiação elétrica de operação da estação conversora em cascata acima de acordo com a quarta modalidade desta invenção, respectivamente: (1) fiação elétrica de operação bipolar completa; (2) fiação elétrica de 3/4 de operação bipolar (3) fiação elétrica de 1/2 de operação bipolar (4) fiação elétrica de retorno de aterramento monopolo total (5) fiação elétrica de 1/2 de retorno de aterramento monopolo (6) fiação elétrica de retorno de metal monopolo total (7) fiação elétrica de 1/2 de retorno de metal monopolo

[000115] Nesses sete modos de fiação elétrica de operação, a fiação elétrica de operação bipolar completa é um modo de fiação elétrica na condição de operação normal, e outros modos de fiação elétrica de operação são aqueles nas condições de falha.

[000116] Referindo-se à Figura 26, na qual está ilustrada a fiação elétrica de operação bipolar total na condição de operação normal. Quatro válvulas conversoras 112a, 112b, 122a, 122b nos pólos positivo e negativo da estação conversora terminal de baixa tensão 11 e da estação conversora terminal de alta tensão 12 são colocadas em operação.

[000117] A Figura 27A, Figura 27B ilustram a fiação elétrica de 3/4 de operação bipolar que ilustra um diagrama esquemático quando a válvula conversora terminal de baixa tensão 122a sai da operação. Figura 27B ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando a válvula conversora terminal de alta tensão 122a sai da operação. Conforme ilustrado na Figura 27B, quando a válvula conversora terminal de alta tensão 122a sai da operação, é formado um loop de retorno através do caminho de desvio 139a, e os reatores de suavização 125a, etc. não são conectados no circuito de operação.

[000118] A Figura 28A e a Figura 28B ilustram a fiação elétrica de 1/2 de operação bipolar. A Figura 28A ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras terminais de alta tensão 122a e 122b saem da operação. Conforme ilustrado na Figura 28A, quando as válvulas conversoras terminais de alta tensão 122a e 122b saem da operação, é formado um loop de retorno através dos caminhos de desvio 139a, 139b, e os reatores de suavização 125a, 125b, etc. não são conectados no circuito de operação. A Figura 28B ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras terminais de baixa tensão 122a e 122b saem da operação.

[000119] A Figura 29 ilustra o modo de fiação elétrica de retorno de aterramento monopolo total, no qual a válvula conversora terminal de baixa tensão 112b e a válvula conversora terminal de alta tensão 122b do pólo positivo saem da operação, enquanto a válvula conversora terminal de baixa tensão 112a e a válvula conversora terminal de alta tensão 122a do pólo negativo permanecem em operação.

[000120] A Figura 30A e a Figura 30B ilustram o modo de fiação elétrica de 1/2 de retorno de aterramento monopolo.

[000121] A Figura 30A ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 122a, 122b da estação conversora terminal de alta tensão 12 sai da operação, enquanto apenas a válvula conversora 112a do pólo negativo na estação conversora terminal de baixa tensão 11 permanece em operação. Conforme ilustrado na Figura 30A, quando a estação conversora terminal de alta tensão 122a sai da operação, é formado um loop de retorno através do caminho de desvio 139A e da linha de aterramento 126, e os reatores de suavização 125A, etc. não são conectados no circuito de operação.

[000122] A Figura 30B ilustra um diagrama esquemático d fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 112a, 112b da estação conversora terminal de baixa tensão 11 saem da operação, enquanto apenas a válvula conversora 122a do pólo negativo na estação conversora terminal de alta tensão 12 permaneça em operação.

[000123] A Figura 31 ilustra a fiação elétrica de retorno de metal de monopolo total na qual a válvula conversora terminal de baixa tensão 112b e a válvula conversora terminal de alta tensão 122b do pólo positivo saem da operação, enquanto a válvula conversora terminal de baixa tensão 112a e a válvula conversora terminal de alta tensão 122a do pólo negativo permaneçam em operação. Conforme ilustrado na Figura 31, quando a válvula conversora terminal de alta tensão 122b saem da operação, é formado um loop de retorno através do caminho de desvio 139b e da linha de retorno de metal 128, e os reatores de suavização 125b, etc. não são conectados no circuito de operação.

[000124] A Figura 32A e a Figura 32B ilustram a fiação elétrica de retorno de 1/2 de metal monopolo. A Figura 32A ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 122a, 122b da estação conversora terminal de alta tensão 12 saem da operação, enquanto apenas a válvula conversora 112a do pólo negativo na estação conversora terminal de baixa tensão 11 permaneça em operação. Conforme ilustrado na Figura 32A, quando a estação conversora terminal de alta tensão 122a e 122b deixa a operação, é formado um loop de retorno através dos caminhos de desvio 139a, 139b e a linha de retorno de metal 128, e os reatores de suavização 125a e 125b, etc. não estão conectados no circuito de operação.

[000125] A Figura 32B ilustra um diagrama esquemático da fiação elétrica de operação quando as válvulas conversoras 112a, 112b da estação conversora terminal de baixa tensão 11 saem da operação, enquanto apenas a válvula conversora 122a do pólo negativo na estação conversora terminal de alta tensão 12 permanece em operação.

[000126] A vantagem da quarta modalidade é que a estação conversora terminal de baixa tensão 11 e a estação conversora terminal de alta tensão 12 podem operar de modo independente sem interferência entre si (por exemplo, no recondicionamento da estação conversora), de maneira que possa ser melhorada a disponibilidade de energia. Quando ocorre uma falha nos reatores de suavização e no filtro CC da estação conversora terminal de alta tensão 12, a estação conversora da estação conversora terminal de baixa tensão 11 do mesmo pólo podem operar continuamente, sem uma interrupção de pólo.

[000127] Com base no esquema de fiação elétrica da estação conversora em cascata da quarta modalidade, podem ser também obtidos outros esquemas de fiação elétrica expandida, conforme ilustrado na Figura 33 e na Figura 34.

[000128] A Figura 33 ilustra um primeiro esquema de fiação elétrica expandida com base na modalidade acima, na qual MRTB 143 e NBGS 144 são instalados na linha de aterramento da estação conversora terminal de alta tensão 12, e os interruptores de faca de isolamento 130a, 130b são fornecidos próximo aos reatores de suavização. De acordo com esse esquema de fiação elétrica, a comutação em linha entre o modo de retorno de aterramento monopolo e o modo de retorno de metal monopolo da estação conversora terminal de alta tensão 12 pode ser alcançada sem passar através dos reatores de suavização da estação conversora em cascata, e pode ser alcançada a operação do pólo duplo usando um aterramento temporal de estação conversora.

[000129] A Figura 34 ilustra um segundo esquema de fiação elétrica expandida com base na modalidade acima, na qual MRBT 143 e NBGS 144 são instalados na linha de aterramento a estação conversora terminal de alta tensão 12. De acordo com esse esquema de fiação elétrica, pode ser alcançada a comutação em linha entre o modo de retorno de aterramento monopolo e o modo de retorno de metal monopolo da estação conversora terminal de alta tensão 12, e a operação de pólo duplo pode ser alcançada usando um aterramento temporal de estação conversora. Diferente da Figura 33, não é fornecido nenhum interruptor de faca de isolamento 130a e 130b próximo aos reatores de suavização, na operação de metal monopolo da estação conversora de pólo, é requerida uma ramificação do reator de suavização da outra estação conversora.

[000130] Nas estações conversora em cascata da primeira à quarta modalidades e suas combinações de estruturas expandidas com as Figuras de 1 a 34, os filtros CC são conectados através de dois terminais dos reatores de suavização na estação conversora terminal baixa tensão 11 e na estação conversora terminal de alta tensão 12. Contudo, essa configuração de filtro CC é meramente um esquema preferível, mas não uma limitação. As Figuras 35 a 37 ilustram outras configurações alternativas de filtro CC, que podem ser combinadas com várias maneiras de fiação elétrica das estações conversoras em cascata da primeira à terceira modalidades ilustradas nas Figuras de 1 a 34 apropriadamente (para substituir os filtros CC nas mesmas). Ao selecionar um esquema de fiação elétrica para um sistema de transmissão energia HVDC multiterminal em cascata, pode ser selecionada uma configuração de filtro CC razoavelmente de acordo com as exigências de projeto nade corrente interferência equivalente.

[000131] A corrente interferência equivalente é definida como: uma corrente harmônica de única frequência que produz o mesmo efeito de interferência nas linhas de comunicação cruzadas ou paralelas adjacentes como o efeito de interferência combinado produzido pelas correntes harmônicas em todas as frequências em uma linha. De acordo com exigências de um projeto particular, o limite de corrente interferência equivalente pode ser ajustado apropriadamente, para equilibrar o custo do gerenciamento harmônico e o custo da compensação de interferência harmônica, de modo a minimizar o gerenciamento harmônico e os custos de compensação.

[000132] Há três situações que se seguem: (1) no caso em que seja requerido atender um padrão sobre corrente interferência equivalente ao longo da linha, o filtro CC é conectado através de dois terminais nos reatores de suavização em uma configuração de estação conversora dependente conforme ilustrado nas Figuras de 1 a 34; (2) no caso de permissão de corrente interferência equivalente precária na linha de média tensão 400KV, os filtros CC 142a, 142b para o solo pode ser fornecida na estação conversora terminal de alta tensão 12, e os filtros CC através das estações conversoras podem ser cancelados, conforme ilustrado na Figura 35 e na Figura 36. A Figura 35 ilustra uma situação que tem uma linha de aterramento 133 fornecida na estação conversora terminal de alta tensão 12. A Figura 36 ilustra uma situação que não possui linha de aterramento 133 fornecida na estação conversora terminal de alta tensão 12. Nesse caso, a corrente harmônica produzida pelo conversor retorna através da grade de aterramento da estação conversora terminal de alta tensão 12 através do eletrodo de aterramento da estação conversora terminal de baixa tensão 11; (3) no caso de permissão de corrente interferência equivalente precária ao longo da linha, os filtros CC podem ser cancelados conforme ilustrado na Figura 37.

[000133] Um sistema de transmissão energia HVDC multiterminal em cascata é também fornecido nesta invenção. Conforme ilustrado na Figura 38, o sistema compreende uma estação conversora no lado de envio, uma estação conversora no lado de recebimento, e uma linha de transmissão de energia HVDC entre as mesmas. A estação conversora no lado de envio e a estação conversora no lado de recebimento conectado a uma fonte de energia CA e uma párea de carga, respectivamente. Em que, uma ou tanto a estação conversora no lado de envio e a estação conversora no lado de recebimento é construída de acordo com a estação conversora em cascata da primeira à quarta modalidades descritas acima. Correspondentemente, a fonte de energia CA e a área de carga podem compreender uma ou mais fontes de energia CA e áreas de carga.

[000134] Deve ser observado que, nessa descrição, por exemplo, o valor da tensão contínua da alta tensão, o número de interruptores de faca de isolamento e o tipo de estação conversora são todos ilustrativos. Aqueles versados na técnica podem fazer modificações na mesma de acordo com as exigências práticas de projeto. Além disso, os termos "primeiro (a)", "segundo (a)", etc. nessa descrição são usados meramente para distinguir uma entidade ou operação de outra entidade ou operação, e é necessário sugerir ou implicar qualquer tal relação específica ou sequência dessas entidades ou operações. Além disso, os termos "compreende", "inclui", e qualquer variações dos mesmos, pretendem cobrir uma inclusão não exclusiva, tal como um processo, um método, artigo ou aparelho que compreenda uma lista de elementos não necessariamente limitados a esses elementos, mas podem incluir outros elementos não expressamente listados ou inerentes a tal processo, método, artigo ou aparelho. No caso de sem uma limitação adicional, a expressão "compreendendo um elemento" não impede a adição de outros elementos idênticos no processo, método, artigo, ou aparelho compreendendo esse elemento.

[000135] As modalidades preferidas desta invenção foram descritas acima com referência aos desenhos. É evidente que, contudo, essas modalidades são meramente ilustrativas, mas não pretendem ser limitações no escopo desta invenção. Aqueles versados na técnica podem fazer várias modificações, substituições e aperfeiçoamentos a essas modalidades sem se afastar do espírito e do escopo desta invenção. O escopo desta invenção é apenas definido pelas reivindicações em anexo.

Claims

1. Estação conversora em cascata usada em transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata, compreendendo: uma estação conversora terminal de baixa tensão (11) tendo um lado positivo e um lado negativo, cada qual compreendendo: um transformador conversor (111a, 111b) acoplado a uma primeira rede de corrente alternada (CA) (110); uma válvula conversora (112a, 112b) acoplada ao transformador conversor (111a, 111b) para realizar conversão CC/CA; e reatores de suavização (115a, 115b) fornecidos em ambos os terminais da válvula conversora (112a, 112b); e uma estação conversora terminal de alta tensão (12), que é conectada em série à estação conversora terminal de baixa tensão (11) através de uma linha de transmissão de energia CC de média tensão (13), e é conectada à linha de transmissão de energia CC de alta tensão (14), em que a estação conversora terminal de alta tensão (12) compreende um lado positivo e um lado negativo, cada qual compreendendo: um transformador conversor (121a, 121b) acoplado a uma segunda rede de corrente alternada (CA) (120); uma válvula conversora (122a, 122b) acoplada ao transformador conversor (121a, 121b) para realizar conversão CC/CA; e reatores de suavização (125a, 125b) fornecidos em ambos os terminais da válvula conversora (122a, 122b); caracterizada pelo fato de que ainda compreende uma linha de aterramento (126) acoplada a um eletrodo de aterramento e uma linha de retorno de metal (128) acoplada entre uma linha positiva e uma linha negativa são fornecidas na estação conversora terminal de baixa tensão (11), e uma linha de aterramento (133) acoplada ao eletrodo de aterramento e um interruptor de faca de isolamento de barramento neutro (137a, 137b) são fornecidos na estação conversora terminal de alta tensão (12); uma extremidade do interruptor de faca de isolamento de barramento neutro (137a, 137b) é colocada em contato com a linha de aterramento (133), a outra extremidade do qual é colocada em contato com o lado de saída negativo ou positivo da estação conversora terminal de alta tensão (12).

2. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que em cada da estação conversora terminal de baixa tensão (11) e a estação conversora terminal de alta tensão (12), um filtro CC (117a, 117b, 127a, 127b) é conectado através dos dois terminais dos reatores de suavização (115a, 115b, 125a, 125b).

3. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um filtro CC (142a, 142b) para a terra é fornecido na estação conversora terminal de alta tensão (12).

4. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que em cada da estação conversora terminal de baixa tensão (11) e da estação conversora terminal de alta tensão (12), é fornecido um interruptor de faca de isolamento de desvio (116a, 116b, 126a, 126b) entre os reatores de suavização (115a, 115b, 125a, 125b).

5. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma linha de retorno de metal (138) acoplada entre a linha positiva e a linha negativa é também fornecida na estação conversora terminal de alta tensão (12).

6. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um caminho para desvio (139a, 139b) da estação conversora terminal de alta tensão (12) é acoplado entre a linha de transmissão de energia CC de média tensão (13) e a linha de transmissão de energia CC de alta tensão (14).

7. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um interruptor de barramento neutro (140a, 140b) é fornecido na estação conversora terminal de alta tensão (12).

8. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que uma linha de retorno de metal (138) acoplada entre a linha positiva e a linha negativa é também fornecida na estação conversora terminal de alta tensão (12).

9. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que em cada da estação conversora terminal de baixa tensão (11) e estação conversora terminal de alta tensão (12), um filtro CC (117a, 117b, 127a, 127b) é conectado através dos dois terminais dos reatores de suavização (115a, 115b, 125a, 125b).

10. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que um filtro CC (142a, 142b) para terra é fornecido na estação conversora terminal de alta tensão (12).

11. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que em cada da estação conversora terminal de baixa tensão (11) e a estação conversora terminal de alta tensão (12), é fornecido um interruptor de faca de isolamento de desvio (116a, 116b, 126a, 126b) entre os reatores de suavização (115a, 115b, 125a, 125b).

12. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que um caminho para desviar (139a, 139b) a estação conversora em cascata terminal de alta tensão (12) é acoplado entre a linha de transmissão de energia CC de média tensão (13) e a linha de transmissão de energia CC de alta tensão (14).

13. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que um interruptor de transferência de retorno de metal (138) e um interruptor de aterramento de barramento neutro (144) são fornecidos na estação conversora terminal de alta tensão (12).

14. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizada pelo fato de que em cada da estação conversora terminal de baixa tensão (11) e a estação conversora terminal de alta tensão (12), um filtro CC (117a, 117b, 127a, 127b) é conectado através dos dois terminais dos reatores de suavização (115a, 115b, 125a, 125b).

15. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizada pelo fato de que um filtro CC (142a, 142b) para a terra é fornecido na estação conversora terminal de alta tensão (12).

16. Estação conversora em cascata, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizada pelo fato de que em cada da estação conversora terminal de baixa tensão (11) e a estação conversora terminal de alta tensão (12), é fornecido um interruptor de faca de isolamento de desvio (116a, 116b, 126a, 126b) entre os reatores de suavização (115a, 115b, 125a, 125b).

17. Sistema de transmissão de energia HVDC multiterminal em cascata, compreendendo: uma estação conversora lateral de envio, uma estação conversora lateral de recebimento, e uma linha de transmissão de energia CC de alta tensão (14) entre as mesmas, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma da estação conversora lateral de envio e da estação conversora lateral de recebimento é construída de acordo com a estação conversora em cascata conforme definida em uma das reivindicações 1,5, 11, 16.