CN104205544A - 使用混合电路断路器的转换开关作为选择器开关 - Google Patents

Abstract

提供高压直流（HVDC）开关站（300）。该开关站设置用于使例如传输线、转换器或任何其他类型的HVDC设备的HVDC电网的三个或更多节段（310，320，330）互连。开关站包括至少一个主电路断路器（301）和至少四个转换开关（302-305）。设置该至少一个主电路断路器和至少四个转换开关以便能够单独切断HVDC配电网的至少三个节段中的任何一个。在本发明的实施例中，通常在直流（DC）混合电路断路器中包括的转换开关用作选择器开关，由此减少开关站中主断路器的数量。

Description

使用混合电路断路器的转换开关作为选择器开关

技术领域

本发明大体上涉及高压直流（HVDC）配电，并且更具体地涉及HVDC开关站（switchyard），其包括HVDC混合电路断路器（hybrid circuit breaker）。

背景技术

在HVDC电网中，开关站用于使网络的若干节段互连。这样的开关站可配备有电路断路器，其允许为了维修目的或为了隔离有故障节段而切断一个或若干网络节段。每个节段可例如包括HVDC传输线、转换器或任何其他类型的HVDC设备。例如，开关站可使三个或更多HVDC传输线互连，其中这些传输线中的每个可单独地从其他两个切断。

由于在HVDC系统中快速上升的故障电流，需要具有充分高的电流中断能力的直流（DC）电路断路器。近来，已经提出能够中断大的故障电流的DC混合电路断路器，参见例如WO 2011/057675。

DC混合电路断路器典型地基于与转换开关并联连接的固态主断路器的组合，即，固态辅助断路器和机械切断开关的串联连接。混合电路断路器的主要操作是主断路器、辅助断路器和切断开关在正常操作期间闭合。如果接收跳闸信号，则混合电路断路器试图通过首先断开辅助断路器而中断流过它的电流，由此使流过辅助断路器和切断开关的电流换向到主断路器。随后，断开切断开关用于切断辅助断路器，并且最后断开主断路器，从而导致电流从主电路断路器换向到与主断路器串联连接的电涌放电器。然而，DC混合电路断路器是比较昂贵的，主要是由于主断路器的设计。

发明内容

本发明的目标是提供上文的技术和现有技术的更高效备选。

更具体地，本发明的目标是提供改进的HVDC开关站。

本发明的这些和其他目标凭借具有在独立权利要求1中限定的特征的开关站以及凭借在独立权利要求16中限定的开关站的方法而实现。本发明的实施例由从属权利要求表征。

根据本发明的第一方面，提供用于使DC配电网的至少三个节段互连的开关站。该开关站包括至少一个主电路断路器和至少四个转换开关。设置该至少一个主电路断路器和该至少四个转换开关以便能够单独切断DC配电网的至少三个节段中的任何一个。

根据本发明的第二方面，提供开关站的方法，用于切断连接到开关站的DC配电网的至少三个节段中的任何一个。该开关站包括至少一个主电路断路器和至少四个转换开关。设置该至少一个主电路断路器和该至少四个转换开关以便能够单独切断DC配电网的至少三个节段中的任何一个。方法包括断开至少四个转换开关中的两个，并且随后断开至少一个主电路断路器中的主电路断路器。

本发明利用在设置用于使HVDC网络的节段互连并且单独切断它们的开关站中转换开关（其通常包括在DC混合电路断路器中）可用作选择器开关这一认识。这样，开关站中主断路器的数量可减少。也就是说，例如，可使用单个主断路器和多个转换开关，来代替提供连接到开关站的每个节段（其中DC混合电路断路器设置用于使节段从开关站切断，其中每个DC混合电路断路器包括主断路器和转换开关）。设置至少一个主断路器和多个转换开关以便能够单独切断连接到开关站的网络节段中的一个或若干个。

本发明的实施例因为主断路器的数量与现有技术的开关站相比可减少而是有利的。优选地，本发明的实施例仅包括单个主断路器。设想DC电路断路器的主断路器与在DC混合电路断路器中包括的转换开关相比是比较昂贵的，根据本发明的实施例的开关站可不如包括若干DC混合电路断路器的开关站昂贵，每个DC混合电路断路器包括主断路器和转换开关。

根据本发明的实施例，设置至少一个主断路器和至少四个转换开关使得在该至少四个转换开关中的至少两个转换开关同时断开的条件下，至少一个主电路断路器中的主电路断路器的断开促使DC配电网的至少三个节段中的一个从DC配电网的切断通过至少四个转换开关中的至少两个转换开关同时断开来确定。

根据本发明的实施例，开关站包括四个转换开关。设置这些转换开关以便能够单独切断DC配电网的三个节段中的任何一个。

根据本发明的实施例，四个转换开关中的第一转换开关连接在DC配电网的三个节段中的第一节段与第二节段之间。四个转换开关中的第二转换开关连接在DC配电网的三个节段中的第一节段与第三节段之间。四个转换开关中的第三转换开关与第四转换开关的串联连接连接在DC配电网的第二节段与第三节段之间。至少一个主电路断路器中的主电路断路器连接在DC配电网的第一节段与第三转换开关和第四转换开关之间的接点之间。

根据本发明的实施例，开关站包括六个转换开关。设置这些转换开关以便能够单独切断DC配电网的四个节段中的任何一个。

根据本发明的实施例，六个转换开关中的第一转换开关连接在DC配电网的四个节段中的第一节段与第二节段之间。六个转换开关中的第二转换开关连接在DC配电网的四个节段中的第三节段与第四节段之间。六个转换开关中的第三转换开关与第四转换开关的串联连接连接在DC配电网的第一节段与第三节段之间。六个转换开关中的第五转换开关与第六转换开关的串联连接连接在DC配电网的第二节段与第四节段之间。至少一个主电路断路器中的主电路断路器连接在第一接点（第三转换开关和第四转换开关之间）与第二接点（第五转换开关与第六转换开关）之间。

根据本发明的实施例，开关站设置用于切断DC配电网的至少三个节段中的任何一个。DC配电网的节段可通过断开至少四个转换开关中的两个并且随后断开至少一个主电路断路器中的主电路断路器而切断。

根据本发明的实施例，开关站包括九个转换开关。设置这些转换开关以便能够单独切断DC配电网的六个节段中的任何一个。

根据本发明的实施例，九个转换开关中的第一转换开关连接在DC配电网的六个节段中的第一节段与第二节段之间。九个转换开关中的第二转换开关连接在DC配电网的六个节段中的第三节段与第四节段之间。九个转换开关中的第三转换开关连接在DC配电网的六个节段中的第五节段与第六节段之间。九个转换开关中的第四转换开关和第五转换开关的串联连接连接在DC配电网的第一节段与第三节段之间。九个转换开关中的第六转换开关与第七转换开关的串联连接连接在DC配电网的第二节段与第四节段之间。九个转换开关中的第八转换开关连接在第五节段与第一接点（第四转换开关和第五转换开关之间）之间。九个转换开关中的第九转换开关连接在第六节段与第二接点（第六开关与第七转换开关之间）之间。至少一个主电路断路器中的主电路断路器连接在该第一接点与该第二接点之间。

根据本发明的实施例，开关站设置用于切断DC配电网的至少六个节段中的任何一个。DC配电网的节段可通过断开九个转换开关中的三个并且随后断开至少一个主电路断路器中的一个主电路断路器而切断。

根据本发明的实施例，开关站进一步包括至少三个第一切断开关，DC配电网的至少三个节段各一个。该至少三个第一切断开关设置用于使切断的节段与开关站电隔离（galvanically isolating）。为此，第一切断开关在正常操作期间闭合。在转换开关和至少一个主电路断路器中的一个主电路断路器已经断开以便切断DC配电网的三个节段中的一个之后，与切断的节段关联的第一切断开关断开。这因为DC配电网的节段可与开关站并且进而与DC配电网（在它已经凭借转换开关和主电路断路器而切断之后）电隔离而是有利的。

根据本发明的实施例，重新闭合两个断开的转换开关。这因为开关站为下一个故障做准备而是有利的。为此，为了切断连接到开关站的DC配电网的有故障节段，可执行下列序列。首先，通过有故障节段的故障电流通过断开转换开关中的两个并且随后断开至少一个主电路断路器中的一个主电路断路器而清除。然后，有故障节段通过断开与有故障节段关联的第一切断开关而与开关站电隔离。通过断开第一切断开关，清除残余电流，其典型地是大约几安培。最后，再次闭合两个断开的转换开关，由此使开关站为下一个故障做准备。

根据本发明的实施例，开关站进一步包括第二切断开关。这些第二切断开关设置用于将至少一个主电路断路器中的至少一个主电路断路器和转换开关旁路。为此，第二切断开关在正常操作期间断开并且可闭合以便将转换开关中的一个或多个若干个以及主电路断路器旁路。这因为主电路断路器和转换开关可为了维修目的被隔离而是有利的。

根据本发明的实施例，至少一个主电路断路器中的至少一个包括多个功率半导体开关元件。这些功率半导体开关元件串联连接。

根据本发明的实施例，转换开关包括切断开关和辅助开关。该切断开关与辅助开关串联连接。

根据本发明的实施例，开关站包括至少两个主电路断路器和多个切断开关，其设置用于至少使至少两个主电路断路器和至少四个转换开关中的至少一个与开关站立刻电隔离。设置该至少两个主电路断路器和至少四个转换开关以便在至少两个主电路断路器和至少四个转换开关中的一个凭借多个切断开关而与开关站隔离时能够单独切断DC配电网的至少三个节段中的任何一个。这样的配置可在开关站操作中关于使开关站的单独节段从HVDC电网切断提供或实现增加的通用性和/或灵活性。

即使本发明的优势在一些情况下已经参考根据本发明的第一方面的开关站的实施例描述，对应的推理适用于根据本发明的第二方面的方法的实施例。

本发明的另外的目标、特征和优势将在研究下列详细公开、图和附上的权利要求时变得明显。本领域内技术人员认识到本发明的不同特征可以组合来形成除下面中描述的那些以外的实施例。

附图说明

本发明的上面以及附加的目的、特征和优势将参考附图通过本发明的实施例的下列说明性而非限制性的详细描述而更好理解，其中：

图1示出DC混合电路断路器的实施例；

图2示出现有技术的HVDC开关站；

图3示出根据本发明的实施例的HVDC开关站；

图4示出根据本发明的另一个实施例的HVDC开关站；

图5示出根据本发明的另外的实施例的HVDC开关站；

图6示出根据本发明的再另一个实施例的HVDC开关站；

图7示出根据本发明的再另外的实施例的HVDC开关站；

图8示出DC混合电路断路器的备选实施例；

图9示出另一个现有技术的HVDC开关站；

图10示出根据本发明的实施例的HVDC开关站；

图11示出根据本发明的实施例的HVDC开关站。

所有图是示意性的、不必按比例绘制并且一般仅示出为了阐述本发明所必需的部分，而其他部分可被省略或只被建议。

具体实施方式

在图1中，图示DC混合电路断路器，如在WO 2011/057675中公开的。

混合电路断路器100包括主断路器110、快速切断开关即高速开关120和辅助断路器130。切断开关120和辅助断路器130串联连接，并且切断开关120和辅助断路器130的串联连接与主断路器110并联连接。切断开关120和辅助断路器130的串联连接160经常称为转换开关。

混合电路断路器100可在端子101和102处连接到外部电路，例如HVDC传输线。例如，为了在故障情况下或为了维修而使传输线从母线切断的目的，混合电路断路器100可用于使HVDC传输线连接到开关站。

在下面，描述混合电路断路器100的主要操作。在正常操作期间，主断路器110、切断开关120和辅助切断开关130闭合。如果跳闸信号由混合电路断路器100接收，则电路断路器100试图通过首先断开辅助断路器130而中断流过它的电流（即，从端子101到102，或反之亦然），由此使流过辅助断路器130和切断开关120的电流换向到主断路器110。随后，切断开关120断开用于切断辅助断路器130，并且最后主断路器110断开，从而导致电流从主断路器110换向到主断路器110中包括的电涌放电器140。电涌放电器140设立这样的电压，其对抗通过电涌放电器140的电流流动，由此使电流逐渐减小。设计电涌放电器140使得电流将逼近接近零的值。

主断路器110、切断开关120和辅助断路器130可基于不同类型的电路断路器技术。例如，主断路器110和辅助断路器130可基于固态开关150，即例如晶体管或晶闸管等功率半导体器件。主断路器110可例如基于固态开关150，其包括绝缘栅双极晶体管（IGBT）151和与晶体管151反并联连接的二极管152。辅助断路器130可基于相同或相似类型的功率半导体开关150。为了实现更高的额定电压，主断路器110和辅助断路器130可包括串联连接的多个固态开关150。此外，为了使额定电流增加，主断路器110和辅助断路器130可基于并联连接的功率半导体开关150。切断开关120可例如基于机械开关。

在图2中，图示现有技术的HVDC开关站。

开关站200设置用于使HVDC电网（例如HVDC传输线、转换器或任何其他类型的HVDC设备）的三个节段210、220和230互连。开关站200包括母线201和三个DC混合电路断路器211、221和231。每个DC混合电路断路器211、221和231包括主断路器212和转换开关213（为了清楚起见，仅对于DC混合电路断路器211在图2中示出标号）。DC混合电路断路器211、221和231设置用于使HVDC网络节段210、220和230分别连接到母线201。

DC混合电路断路器211、221和231中的每个可用于使它的关联网络节段210、220和230从母线201并且进而从其他节段切断。例如，为了切断节段220，为了维修目的或在节段220中的故障的情况下，DC混合电路断路器221可断开，如在上文描述的。

参考图3，描述根据本发明的实施例的HVDC开关站。

开关站300设置用于使HVDC电网（例如HVDC传输线、转换器或任何其他类型的HVDC设备）的三个节段310、320和330互连。开关站300包括主断路器301和四个转换开关302-305。主断路器301和转换开关302-305可基于不同类型的电路断路器技术，如在上文参考图1论述的。例如，主断路器301可包括串联连接的多个功率半导体开关，并且每个转换开关302-305可包括串联连接的快速切断开关和辅助断路器。该辅助断路器进而可基于一个或若干个功率半导体开关。典型地，主断路器301比转换开关302-305中的任一个更昂贵。

在下面，解释为了切断节段310、320和330中的任何一个而执行的序列。在正常操作期间，主断路器301和转换开关302-305闭合。为了切断节段310，例如为了维修目的或由于节段310中的故障，转换开关302和303断开，并且随后主断路器301断开。对应地，为了切断节段320，转换开关302和305断开，并且随后主断路器301断开。最后，为了切断节段330，转换开关303和304断开，并且随后主断路器301断开。

另外关于用于切断节段302的序列，一旦转换开关302和305断开，通过主断路器301和转换开关304的电流将减小并且最终达到接近零的值。当通过转换开关304的电流充分低时，转换开关304可断开并且转换开关305可再次闭合，在这之后使开关站300为下一个故障做准备。对应的推理适用于节段330，但不是对于节段310。也就是说，使开关站300复原使得它为下一个故障做准备可对于在主断路器与切断的节段之间具有转换开关的节段执行。

开关站300包括切断开关351，其设置用于使节段310与开关站300电隔离。这可在主断路器301和转换开关302-305已经完成它们的中断动作之后残余电流流过切断的节段的情况下是有利的。这样的残余电流可通过断开切断开关351而清除，切断的节段310通过该切断开关351而连接到开关站300，切断开关351是可选的。

备选地或可选地，与节段310连接到开关站300所通过的切断开关351的设置类似，切断开关可设置在开关站中，节段320和/或节段330通过该切断开关而连接到开关站300，该切断开关设置用于分别使节段320和/或节段330与开关站300电隔离。

在图4中，图示根据本发明的另一个实施例的HVDC开关站。

开关站400设置用于使HVDC电网（例如HVDC传输线、转换器或任何其他类型的HVDC设备）的三个节段410、420和430互连。开关站400包括主断路器401和六个转换开关402-407。主断路器401和转换开关402-407可基于不同类型的电路断路器技术，如在上文参考图1论述的。例如，主断路器401可包括串联连接的多个功率半导体开关，并且每个转换开关402-407可包括串联连接的快速切断开关和辅助断路器。该辅助断路器进而可基于一个或若干个功率半导体开关。典型地，主断路器401比转换开关402-407中的任一个更昂贵。

在下面，解释为了切断节段410、420、430和440中的任何一个而执行的序列。在正常操作期间，主断路器401和转换开关402-407闭合。为了切断节段410，例如为了维修目的或由于节段410中的故障，转换开关403和407断开，并且随后主断路器401断开。对应地，为了切断节段420，转换开关402和406断开，并且随后主断路器401断开。此外，为了切断节段430，转换开关405和406断开，并且随后主断路器401断开。最后，为了切断节段440，转换开关404和407断开，并且随后主断路器401断开。

在开关站400中，在主断路器401与断开的节段之间总是存在转换开关，使得开关站400可为下一个故障做准备。例如，关于用于切断节段420的序列，一旦转换开关402和406断开，通过主断路器401和转换开关403的电流将减小并且最终达到接近零的值。当通过转换开关403的电流充分低时，转换开关403可断开并且转换开关402可再次闭合，在这之后使开关站400为下一个故障做准备。对应的推理适用于所有其他节段410、430和440。

根据本发明的HVDC开关站的另外的实施例在图5中图示。

开关站500设置用于使HVDC电网（例如HVDC传输线、转换器或任何其他类型的HVDC设备）的三个节段510、520、530、540、550和560互连。开关站500包括主断路器501和九个转换开关502-510。主断路器501和转换开关502-510可基于不同类型的电路断路器技术，如在上文参考图1论述的。例如，主断路器501可包括串联连接的多个功率半导体开关，并且每个转换开关502-510可包括串联连接的快速切断开关和辅助断路器。该辅助断路器进而可基于一个或若干个功率半导体开关。典型地，主断路器501比转换开关502-510中的任一个更昂贵。

作为示例，图示为了切断节段540而执行的序列。在正常操作期间，主断路器501和转换开关502-510闭合。为了切断节段510，例如为了维修目的或由于节段540中的故障，转换开关504、505和510断开，并且随后主断路器501断开。对应的序列适用于切断任何其他节段510、520、530、550和560。

备选地或可选地，与参考图3描述的切断开关或多个切断开关的设置类似，至少一个切断开关可设置在开关站500中，节段510、520、530、540、550和/或560通过该至少一个切断开关而连接到开关站500，该至少一个切断开关设置用于分别使节段510、520、530、540、550和/或560与开关站500电隔离。

参考图6，图示本发明的再另外的实施例。

开关站600与参考图4描述的开关400相似之处在于它包括主断路器601和六个转换开关602-607，该开关站设置用于切断连接到它的节段610、620、630和640中的任何一个。开关站600进一步包括切断开关651-654，其设置用于分别使节段610、620、630和640与开关站600电隔离。如果在主断路器601和转换开关602-607已经完成它们的中断动作之后残余电流流过切断的节段，则这是有利的。这样的残余电流可通过断开切断的节段连接到开关站600所通过的切断开关而清除。

为此，主断路器601、转换开关602-607和切断开关651-654在正常操作期间闭合。如果例如节段610要响应于故障而切断，执行下列序列。首先，转换开关603和607断开，并且随后主断路器601断开。然后，在转换开关603和607以及主断路器601已经完成它们的中断动作后，切断开关651断开以使节段610与开关站600电隔离，由此清除任何残余电流。在节段610已经通过断开切断开关651而电隔离之后，转换开关603和607以及主断路器601可再次闭合，由此使开关站600为下一个故障做准备。对应的序列适用于切断任何其他节段620、630和640。

优选地，常闭切断开关651-654应具有电流中断能力，其足够高以便清除任何残余电流。典型地，该残余电流相当小，大约几安培，并且取决于主断路器601的设计。

与在图6中示出的切断开关651-654的设置类似，切断开关651-654（例如在图6中示出的）的设置还可在分别参考图4和5描述的开关站400和500中的任一个中提供。

参考图7，图示本发明的再另外的实施例。

开关站700与在上文描述的开关站600相似之处在于它包括主断路器701、六个转换开关702-707和切断开关751-754，每个网络节段一个。开关站700进一步包括切断开关755-758，其设置用于将主断路器701和/或转换开关702-707旁路。如果主断路器701和/或转换开关702-707要为了维修目的而退出服务，则这是有利的。

为此，在正常操作期间，切断开关751-754闭合，而切断开关755-758断开。为了使主断路器701和转换开关702-707隔离，常断切断开关755-758闭合，并且常闭切断开关751-754断开。此外，在节段710、720、730和740中的一个（例如，节段710）切断的情况下，主断路器701和转换开关702-707可为了维修通过闭合切断开关756和757并且然后断开切断开关752-754而隔离。

作为用于允许维修主断路器和转换开关的备选技术方案，本发明的实施例可提供有后备断路器和后备开关，如本领域内已知的。

另外参考图7，切断开关751-754还可用于使切断的节段与开关站700电隔离，如参考图6描述的。

还将意识到根据本发明的实施例的开关站可设置用于使切断的节段重新连接到开关站。例如，考虑参考图6论述的开关站600，切断的节段610可通过首先断开转换开关603和607、然后断开主断路器601、闭合切断开关651、闭合主断路器601并且最后闭合转换开关603和607而重新连接。

即使包括设置用于使连接到开关站的网络节段电隔离的切断开关和/或包括设置用于为了维修目的而使开关站中包括的主断路器和转换开关隔离的切断开关的本发明的实施例已经图示为使DC配电网的四个节段互连，可容易设想设置用于使三个或超过四个的网络节段互连的本发明的实施例。

参考图8，图示在WO 2011/057675中描述的DC混合电路断路器的备选实施例。

DC混合电路断路器800与参考图1描述的混合电路断路器100相似之处在于它包括主断路器810、快速切断开关即高速开关820和辅助断路器830。切断开关820和辅助断路器830串联连接，并且切断开关820和辅助断路器830的串联连接860（即，转换开关）与主断路器810并联连接。混合电路断路器800可在端子801和802处连接到外部电路，例如HVDC传输线。例如，为了在故障的情况下或为了维修而使传输线从母线切断的目的，混合电路断路器800可用于使HVDC传输线连接到开关站。

主断路器810、切断开关820和辅助断路器830可基于不同类型的电路断路器技术，如参考图1论述的。特别地，为了实现更高的额定电压，主断路器810可包括串联连接的多个固态开关。而主断路器110图示为包括固态开关150的串联连接和与固态开关150的串联连接并联连接的单个电涌放电器140，主断路器810采用分段化设计，其包括多个节段850。为此，根据描绘的示例，每个节段850包括两个固态开关851和与这两个固态开关851并联连接的电涌放电器852。这可因为本发明的实施例可用作限流设备而是有利的。为此，根据期望的混合断路器800的功能（即，用于中断故障电流或用于限制它），在主断路器810中包括的所有固态开关850或仅固态开关850的一部分断开。使用分段化设计因为可通过使用比需要的更多的节段以便实现期望的额定电压来提供冗余而进一步有利。

在图9中，图示现有技术的开关站900。

开关站900设置用于使HVDC电网（例如HVDC传输线、转换器或任何其他类型的HVDC设备）的三个节段910、920和930互连。开关站900包括两个母线901、902以及六个DC混合电路断路器911、921、931、941、951和961。每个DC混合电路断路器911、921、931、941、951和961包括主断路器912和转换开关913（对于相应DC混合电路断路器911、921、931、941、951和961的主断路器和转换开关的标号在图9中仅对于DC混合电路断路器911示出）。

DC混合电路断路器911、931和951设置用于分别使HVDC网络节段910、920和930连接到母线901。

DC混合电路断路器921、941和961设置用于分别使HVDC网络节段910、920和930连接到母线902。

现在参考图10，示出有根据本发明的实施例的HVDC开关站1000的示意图。

开关站1000设置用于使HVDC电网（例如HVDC传输线、转换器或任何其他类型的HVDC设备）的四个节段1011、1021、1031和1041互连。开关站1000包括两个主电路断路器1001、1002和八个转换开关1004至1010。该主电路断路器1001、1002和转换开关1003-1010可基于不同类型的电路断路器技术，如在上文参考图1论述的。例如，主电路断路器1001、1002中的每个可包括串联连接的多个功率半导体开关，和/或每个转换开关1003-1010可包括串联连接的快速切断开关和辅助断路器。该辅助断路器进而可基于一个或若干个功率半导体开关。典型地，主电路断路器1001、1002比转换开关1003-1010中的任何一个更昂贵。

开关站1000包括母线1061-1064。

开关站1000包括切断开关1051-1059。仅一些切断开关由图10中的标号指示。切断开关1051-1059可例如用于维修目的。

例如，切断开关1055和1056可设置用于使节段1031与开关站1000电隔离。这在节段1031已经通过中断电路断路器中的一些的动作（在下面进一步论述）而切断之后残余电流流过切断的节段1031的情况下是有利的。这样的残余电流可通过断开切断的节段1031连接到开关站1000所通过的切断开关1055、1056而清除。

在图10中图示的实施例可对于使转换开关或主电路断路器隔离（例如，在转换开关或主电路断路器分别为了维修目的或为了更换有故障部件而立刻退出服务的情况下）特别有利。这在下面参考操作HVDC开关站1000的一些示例进一步描述。

例如，在节段1031要从HVDC电网切断的情况下，转换开关1004和1005可断开，并且随后主电路断路器1002可断开。这样，节段1031连接到母线1063但不连接到节段1011、1021和1041中的任一个。

在备选方案中，在节段1031要从HVDC电网切断的情况下，转换开关1003和1006可断开，并且随后主电路断路器1001可断开。这样，节段1031连接到母线1061但不连接到节段1011、1021和1041中的任一个。

在节段1031断开后，节段1031可通过断开切断开关1055和1056而电隔离。然后，转换开关1004和1005以及主电路断路器1002或转换开关1003和1006和主电路断路器1001可再次闭合，由此使开关站1000为可能的后续故障出现做准备。

通过断开切断开关1054和1055，可以对转换开关1003进行维修。在期望使节段1031从HVDC电网切断（例如，在节段1031中出现的故障必须被清除的情况下）的情况下，转换开关1006可断开并且随后主电路断路器1001可断开，由此节段1031变成从HVDC电网断开。

在要对主电路断路器1002进行维修的情况下，切断开关1057可以闭合并且切断开关1058和1059可以断开。随后，在节段1011、1021、1031和1041中的一个要切断的情况下，主电路断路器1001可用于实行或促进节段1011、1021、1031和1041中的一个从DC电网的切断，例如采用在前面中描述的方式。

相似地，在要对主电路断路器1001进行维修的情况下，切断开关1051可以闭合并且切断开关1052和1053可以断开。随后，在节段1011、1021、1031和1041中的一个要切断的情况下，主电路断路器1002可用于实行或促进节段1011、1021、1031和1041中的一个从DC电网的切断，例如采用在前面中描述的方式。

在图10中图示的实施例已经在前面关于节段1031从DC电网的切断而描述。然而，相同或相似的操作原理类似地关于节段1011、1021或1041中的任何一个从DC电网的切断而适用。

通过例如在图10中图示的等实施例，可促进或实现每次对转换开关1003-1010和主电路断路器1001、1002中的一个进行维修而不必打断整个开关站1000的操作。

现在参考图11，示出有根据本发明的实施例的HVDC开关站1100的示意图。

HVDC开关站1100与参考图4描述的HVDC开关站400相似。

开关站1100设置用于使HVDC电网（例如HVDC传输线、转换器或任何其他类型的HVDC设备）的四个节段1110、1120、1130和1140互连。开关站1100包括主电路断路器1101和八个转换开关1102-1109。主电路断路器1101和转换开关1102-1109可基于不同类型的电路断路器技术，如在上文参考图1论述的。

主电路断路器1101和转换开关1102-1107分别与在参考图4描述的开关站400中的部件401和402-407相似或相等，并且主电路断路器1101和转换开关1102-1107的操作分别与在参考图4描述的开关站400中的部件401和402-407的操作相似或相等。

与参考图4描述的开关站400相比之下，开关站1100包括分别设置在节段1110与1130之间以及节段1120与1140之间的附加的转换开关1108和1109。

转换开关1108和/或转换开关1109的设置可在关于使开关站1100的单独节段从HVDC电网切断的开关站1100的操作中提供或实现增加的通用性和/或灵活性，这参考下列例示情景描述。在转换开关1103和1106断开的情况下，通过断开转换开关1104和1107并且随后断开主电路断路器1101而使节段1140从HVDC电网切断可是不可取和/或不可行的，因为在该情况下，节段1130将仅凭借转换开关1104而连接到开关站1100，除非提供转换开关1109的设置。相似地，在转换开关1105和1107断开的情况下，通过断开转换开关1102和1106并且随后断开主电路断路器1101而使节段1120从HVDC电网切断可是不可取和/或不可行的，因为在该情况下，节段1110将仅凭借转换开关1102而连接到开关站1100，除非提供转换开关1108的设置。

现在参考图5，如在图11中示出的转换开关1108和/或转换开关1109的设置可类似地适用于参考图5描述的开关站500，以便提供与由在图11中示出的转换开关1108和/或转换开关1109的设置提供的相似或相同的功能。例如，开关站500可提供有设置在节段510与550之间的转换开关（与在图11中设置在节段1110与1130之间的转换开关1108类似），和/或设置在节段520与560之间的转换开关（与在图11中设置在节段1120与1140之间的转换开关1109类似）。

本领域内技术人员认识到本发明绝不限于上文描述的实施例。相反地，许多修改和变化可能在附上的权利要求的范围内。例如，可容易设想设置用于使HVDC电网的许多节段互连的本发明的实施例。

总的来说，提供HVDC开关站。该开关站设置用于使HVDC电网（例如HVDC传输线、转换器或任何其他类型的HVDC设备）的三个或更多节段互连。开关站包括至少一个主电路断路器和至少四个转换开关。设置该至少一个主电路断路器和该至少四个转换开关以便能够单独切断HVDC配电网的至少三个节段中的任何一个。在本发明的实施例中，通常在DC混合电路断路器中包括的转换开关用作选择器开关，由此减少开关站中主断路器的数量。

Claims (18)

1. 一种用于使直流DC配电网的至少三个节段互连的开关站，所述开关站包括：

至少一个主电路断路器，和

至少四个转换开关，

其中设置所述至少一个主电路断路器和所述至少四个转换开关以便能够单独切断所述DC配电网的所述至少三个节段中的任何一个。

2. 如权利要求1所述的开关站，其中设置所述至少一个主电路断路器和所述至少四个转换开关使得在所述至少四个转换开关中的至少两个转换开关同时断开的条件下，所述至少一个主电路断路器中的主电路断路器的断开促使所述DC配电网的所述至少三个节段中的一个从所述DC配电网的切断通过所述至少四个转换开关中的至少两个转换开关同时断开来确定。

3. 如权利要求1或2所述的开关站，其包括四个转换开关，设置所述四个转换开关以便能够单独切断所述DC配电网的三个节段中的任何一个。

4. 如权利要求3所述的开关站，其中：

所述四个转换开关中的第一转换开关连接在所述DC配电网的所述三个节段中的第一节段与第二节段之间，

所述四个转换开关中的第二转换开关连接在所述DC配电网的所述三个节段中的所述第一节段与第三节段之间，

所述四个转换开关中的第三转换开关与第四转换开关的串联连接连接在所述DC配电网的所述第二节段与所述第三节段之间，以及

所述至少一个主电路断路器中的主电路断路器连接在所述DC配电网的所述第一节段与所述第三转换开关和所述第四转换开关之间的接点之间。

5. 如权利要求1或2所述的开关站，其包括六个转换开关，设置所述六个转换开关以便能够单独切断所述DC配电网的四个节段中的任何一个。

6. 如权利要求5所述的开关站，其中：

所述六个转换开关中的第一转换开关连接在所述DC配电网的所述四个节段中的第一节段与第二节段之间，

所述六个转换开关中的第二转换开关连接在所述DC配电网的所述四个节段中的第三节段与第四节段之间，

所述六个转换开关中的第三转换开关与第四转换开关的串联连接连接在所述DC配电网的所述第一节段与所述第三节段之间，

所述六个转换开关中的第五转换开关与第六转换开关的串联连接连接在所述DC配电网的所述第二节段与所述第四节段之间，以及

所述至少一个主电路断路器中的主电路断路器连接在第一接点与第二接点之间，所述第一接点在所述第三转换开关与所述第四转换开关之间，所述第二接点在所述第五转换开关与所述第六转换开关之间。

7. 如权利要求3至6中任一项所述的开关站，其设置用于通过断开所述至少四个转换开关中的两个并且随后断开所述至少一个主电路断路器中的主电路断路器而切断所述DC配电网的至少三个节段中的任何一个。

8. 如权利要求1或2所述的开关站，其包括九个转换开关，设置所述九个转换开关以便能够单独切断所述DC配电网的六个节段中的任何一个。

9. 如权利要求8所述的开关站，其中：

所述九个转换开关中的第一转换开关连接在所述DC配电网的所述六个节段中的第一节段与第二节段之间，

所述九个转换开关中的第二转换开关连接在所述DC配电网的所述六个节段中的第三节段与第四节段之间，

所述九个转换开关中的第三转换开关连接在所述DC配电网的所述六个节段中的第五节段与第六节段之间，

所述九个转换开关中的第四转换开关和第五转换开关的串联连接连接在所述DC配电网的所述第一节段与所述第三节段之间，

所述九个转换开关中的第六转换开关与第七转换开关的串联连接连接在所述DC配电网的所述第二节段与所述第四节段之间，

所述九个转换开关中的第八转换开关连接在所述第五节段与第一接点之间，所述第一接点在所述第四转换开关与所述第五转换开关之间，

所述九个转换开关中的第九转换开关连接在所述第六节段与第二接点之间，所述第二接点在所述第六开关与所述第七转换开关之间，以及

所述至少一个主电路断路器中的主电路断路器连接在所述第一接点与所述第二接点之间。

10. 如权利要求8或9的任一项所述的开关站，其设置用于通过断开所述九个转换开关中的三个并且随后断开所述至少一个主电路断路器中的一个主电路断路器而切断所述DC配电网的所述至少六个节段中的任何一个。

11. 如权利要求1至10中任一项所述的开关站，其进一步包括至少三个第一切断开关，所述DC配电网的所述至少三个节段各一个，其中所述至少三个第一切断开关设置用于使所述切断的节段与所述开关站电隔离。

12. 如权利要求11所述的开关站，其进一步包括第二切断开关，所述第二切断开关设置用于将所述至少一个主电路断路器中的至少一个主电路断路器和所述转换开关旁路。

13. 如权利要求1至12中任一项所述的开关站，其中所述至少一个主电路断路器中的至少一个包括串联连接的多个功率半导体开关元件。

14. 如权利要求1至12中任一项所述的开关站，其中所述转换开关包括串联连接的切断开关和辅助开关。

15. 如权利要求1或2所述的开关站，其包括至少两个主电路断路器和多个切断开关，所述多个切断开关设置用于至少使所述至少两个主电路断路器和所述至少四个转换开关中的至少一个与所述开关站立刻电隔离，其中设置所述至少两个主电路断路器和所述至少四个转换开关以便在所述至少两个主电路断路器和所述至少四个转换开关中的一个凭借所述多个切断开关而与所述开关站隔离时能够单独切断所述DC配电网的所述至少三个节段中的任何一个。

16. 一种开关站的方法，用于切断连接到所述开关站的直流DC配电网的至少三个节段中的任何一个，所述开关站包括：

至少一个主电路断路器，和

至少四个转换开关，

其中设置所述至少一个主电路断路器和所述至少四个转换开关以便能够单独切断所述DC配电网的所述至少三个节段中的任何一个，

所述方法包括：

断开所述至少四个转换开关中的至少两个，以及

断开所述至少一个主电路断路器中的主电路断路器。

17. 如权利要求16所述的方法，所述开关站进一步包括：

至少三个第一切断开关，所述DC配电网的所述至少三个节段各一个，

其中设置所述至少三个第一切断开关以便使切断的节段与所述开关站电隔离，

所述方法进一步包括：

断开所述切断的节段中相应的第一切断开关。

18. 如权利要求17所述的方法，其进一步包括：

重新闭合所述两个转换开关。