CN105098816A - 高压直流输电系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了高压直流(HVDC)输电系统。高压直流(HVDC)输电系统包括：整流器，将交流(AC)电力转换成直流(DC)电力；逆变器，将DC电力转换成AC电力；DC输电线，向逆变器发送通过整流器的转换来获得的DC电力；第一有功功率测量单元，测量输入到整流器的第一有功功率；第二有功功率测量单元，测量从逆变器输出的第二有功功率；以及第一控制单元，基于所测得的第一有功功率和第二有功功率来检测DC输电线上的异常电压状态。

Description

高压直流输电系统及其控制方法
技术领域
本公开内容涉及高压直流(HVDC)输电系统及其控制方法，并且更特别地，涉及可以检测DC输电线路上的异常电压的HVDC输电系统及其控制方法。
背景技术
高压直流(HVDC)输电是指由发送站点将在发电站产生的交流(AC)电力转换成直流(DC)电力以发送DC电力，并且接着由接收站点再将DC电力转换成AC电力以供应AC电力。
HVDC输电系统应用于海底电缆输电、大量长距离输电、AC系统间的互连,等等。此外，HVDC输电系统使能实现不同的频率系统互连和异步互连。
发送站点将AC电力转换成DC电力。也就是，因为通过使用海底电缆来发送AC电力是非常危险的，所以发送站点将AC电力转换成DC电力以发送DC电力到接收站点。
在这一情况下，发送站点通过传输线来发送DC电力到接收站点。但是，当传输线上存在异常DC流动或者存在跨传输线的异常电压时，即，当传输线上存在过流或者过压时，HVDC输电系统会被损坏。
因而，存在对快速地检测传输线上的异常状态并且处置该状态的需求。
发明内容
实施例提供了可以有效地检测DC输电线上的异常电压状态并且控制HVDC输电系统的操作的高压直流(HVDC)输电系统及其控制方法。
在一个实施例中，高压直流(HVDC)输电系统包括：整流器，其将交流(AC)电力转换成DC电力；逆变器，其将DC电力转换成AC电力；DC输电线，其向逆变器发送通过整流器的转换所获得的DC电力；第一有功功率测量单元，其测量输入到整流器的第一有功功率；第二有功功率测量单元，其测量从逆变器输出的第二有功功率；以及第一控制单元，其基于所测得的第一有功功率和第二有功功率来检测DC输电线上的异常电压状态。
第一控制单元可以测量第二有功功率与第一有功功率之比，以检测DC输电线上的异常电压状态。
当第二有功功率与第一有功功率之比在参考比率范围之外时，第一控制单元可以确认DC输电线上存在异常电压。
当确认DC输电线上存在异常电压时，第一控制单元可以生成使HVDC输电系统的操作停止的解扣信号。
第一有功功率测量单元可以测量输入到整流器的AC和AC电压，以测量第一有功功率，以及第二有功功率测量单元测量从逆变器输出的AC和AC电压，以测量第二有功功率。
高压直流(HVDC)输电系统可以进一步包括第二控制单元，第二控制单元接收由第二有功功率测量单元测得的第二有功功率。
第一控制单元可以从第二控制单元接收关于第二有功功率的信息，以及基于第一有功功率和所接收到的关于第二有功功率的信息来检测DC输电线上的异常电压状态。
高压直流(HVDC)输电系统可以进一步包括：第一AC滤波器，其去除在整流器的电力转换过程中生成的谐波电流；以及第二AC滤波器，其去除在逆变器的电力转换过程中生成的谐波电流。
整流器和逆变器中的每个都可以包括晶闸管阀和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)阀中的任一个。
高压直流(HVDC)输电系统可以进一步包括：第一电容器，其并联连接到整流器并且平滑从整流器输出的DC；以及第二电容器，其并联连接到逆变器并且平滑输入到逆变器的DC。
在所附附图和以下描述中给出一个或多个实施例的细节。其它特征将从描述和附图中、以及将从权利要求中显而易见。
附图说明
图1为用于解释根据实施例的高压直流(HVDC)输电系统的配置的图。
图2为用于解释根据实施例的HVDC输电系统的实际配置的图。
图3为用于解释根据另一实施例的HVDC输电系统的配置的图。
图4为用于解释根据实施例的HVDC输电系统的控制方法的图。
具体实施方式
以下参照所附附图来更具体地描述某些实施例。因为在下面的描述中使用的组件的后缀“模块”和“单元”被给出和互换以用于易化做出本公开，他们不具有区别的含义或功能。
本发明构思的效果和特征及其实现方法将通过以下参照所附附图具体描述的下面的实施例来阐明。但是，实施例可以具体化为不同的形式并且不应该解释为限于这里给出的实施例。相反，提供这些实施例以使得本公开内容全面且完整以及将实施例的范围充分地传递给本领域技术人员。进一步，本发明仅仅由权利要求的范围来限定。通篇本公开内容中的同样的附图标记指代同样的组件。
当描述实施例时，将排除与已知功能或配置相关的具体描述，从而不会不必要地模糊实施例的主题。除此之外，因为考虑在实施例中的功能来限定这里使用的术语，这些术语可以取决于用户的或者操作者的意图或者实践来变化。因此，通篇本公开内容中，它们的定义需要基于具体情况来做出。
所附附图的每个块的组合以及流程图的每个步骤的组合还可以由计算机程序指令来执行。因为计算机程序指令可以加载到通用计算机、专用计算机或者其它可编程数据处理设备的处理器上，所以由计算机或者其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建执行附图的每个块或者流程图的每个步骤上所描述的功能的模块。因为计算机程序指令还可以存储在可以旨在计算机或者其它可编程数据处理设备的计算机可用或者计算机可读存储器中，从而以特定方式来实现功能。存储在计算机可用或者计算机可读存储器中的指令还可以产生包括执行附图的每个块或者流程图的每个步骤上所描述的功能的指令模块。计算机程序指令还可以加载到计算机或者其它可编程数据处理设备上。因而，因为一系列的操作步骤在计算机或者其它可编程数据处理设备上执行以创建由计算机执行的过程，操作计算机或者其它可编程数据处理设备的指令还可以提供用于执行在附图的每个块上以及流程图的每个步骤上所描述的功能的步骤。
此外，每个块或者每个步骤可以代表包括用于执行(多个)特定逻辑功能的一个或多个可执行指令的模块、段或者代码的一部分。此外，应该注意到,某些可选的实施例可以按照以不同的顺序来执行在块或者步骤处提及的功能的方式来执行。例如，根据对应的功能，一个接一个来示出的两个块或者步骤还可以基本上同时执行，或者，块或者步骤还可以有时以相反的顺序来执行。
图1为用于解释根据实施例的高压直流(HVDC)输电系统的配置的图。
根据实施例的HVDC输电系统1可以为晶闸管HVDC输电系统和电压HVDC系统中的任一个。晶闸管HVDC系统可以为使用晶闸管阀作为整流器的直流HVDC输电系统，以及电压HVDC输电系统可以为使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件的系统。
在晶闸管HVDC系统的情况下，逆变器侧系统需要诸如为发电机或者同步补偿器从而对晶闸管阀整流的旋转设备，以及用于补偿无功功率的电容器带可以包括在整流器或者逆变器侧系统中。
因为电压HVDC系统通过快速切换来显著减少谐波，有可能减小用于去除谐波的谐波滤波器的尺寸并且无需供应无功功率。此外，电压HVDC输电系统可以独立地控制有功功率和无功功率。
参见图1，根据实施例的HVDC输电系统1包括第一电力转换器10和第二电力转换器20。
第一电力转换器10包括交流(AC)电源设备11、第一变压器12、整流器13、冷却器14、以及第一控制单元15。
AC电源设备11可以产生AC电力并且发送AC电力到第一变压器12。在实施例中，AC电源设备11可以为可以产生和供应电力的发电站，诸如风力发电站。
第一变压器12可以增加从AC电源设备11接收的AC电力的AC电压的大小并且转换具有高电压的AC电力。
整流器13可以将通过由第一变压器12的转换所获得的HVAC电力转换成DC电力。
冷却器14可以冷却从整流器13散出的热。特别地，冷却器14可以通过使冷却剂循环来冷却从整流器13和相关的部件散出的热。
第一控制单元15可以控制第一电力转换器10的整体操作。特别地，第一控制单元15可以控制第一电力转换器10的任一端子的AC电力的大小、AC电力的相位、有功功率以及无功功率。
通过由整流器13的转换所获得的DC电力可以通过DC线发送到第二电力转换器20。
第二电力转换器20包括逆变器21、第二变压器22、AC电源设备23、冷却器24、以及第二控制单元25。
逆变器21将通过DC线从第一电力变换器10发送的DC电力转换成AC电力。
第二变压器22将由逆变器21的转换所获得的AC电力转换成低压AC电力。
AC电源设备23从第二变压器23接收低压AC电力。
冷却器24可以冷却从逆变器21散出的热。
第二控制单元25控制第二转换器20的整体组件。第二控制单元25可以控制第二电力转换器20的任一端子的AC电力的大小、AC电力的相位、有功功率以及无功功率。
图2为用于解释根据实施例的HVDC输电系统的实际配置的图。
参见图2，根据实施例的HVDC输电系统1包括第一电力转换器10和第二电力转换器20。
第一电力转换器10可以将AC电力转换成DC电力以提供DC电力到第二电力转换器20，以及第二电力转换器20可以将从第一电力转换器10接收的DC电力转换成AC电力。
第一电力转换器10和第二电力转换器20可以由正极DC输电线W1和W2来连接。DC输电线W1和W2可以发送由第一电力转换器输出的DC或者DC电压到第二电力转换器20。
DC输电线W1和W2可以为架空线或者电缆中的任一个、或者其组合。
第一电力转换器10包括AC电源设备11、第一AC滤波器16、第一电感器17、整流器13、第一电容器C1、第一测量单元M1、第二测量单元M3、第三测量单元M7、以及第一控制单元。
AC电源设备11可以产生AC电力并且发送AC电力到整流器13。AC电源设备11可以为可以产生和供应电力的发电站，诸如风力发电站。
AC电源设备11可以发送三相AC电力到整流器13。
第一AC滤波器16可以布置在AC电源设备11与整流器13之间。第一AC滤波器16可以去除在由整流器13将AC电力转换成DC电力的过程中生成的电流谐波。也就是，第一AC滤波器16可以去除电流谐波以阻止电流谐波进入AC电源设备11。在实施例中，第一AC滤波器16可以包括谐振电路，该谐振电路包括电容器、电感器、以及电阻器。
此外，第一AC滤波器16还可以供应在整流器13中消耗的无功功率。
第一电感器17还可以布置在第一AC滤波器16与整流器13之间。
第一电感器17可以向整流器13发送已经通过第一AC滤波器16从中去除电流谐波的AC。第一电感器17可以为调整已经通过第一AC滤波器16从中去除电流谐波的AC的相位的电感器。
整流器13可以将从AC电源设备11、特别地、第一电感器17接收的AC电力转换成DC电力。
整流器13可以为可以将AC电力转换成DC电力的半导体阀。在实施例中，半导体阀可以为晶闸管阀和IGBT阀中的任一个。
第一电容器C1可以为并联连接到整流器13并且平滑从整流器13输出的DC电压的平滑电容器。
第一测量单元M1可以测量由AC电源设备11供应的AC电压UL1并且发送所测得的电压到第一控制单元15。第一测量单元M1可以测量AC电源设备11与第一AC滤波器16之间的点的AC电压UL1并且发送所测得的电压到第一控制单元15。在下面，将在AC电源设备11与第一AC滤波器16之间的点上测得的AC电压UL1称作总线电压UL1。
第二测量单元M3可以测量输入到第一电感器17的输出或者输入到整流器13的ACIV1或者AC电压UV1，并且发送所测得的电流或者电压到第一控制单元15。在下面，将输入到第一电感器17的输出或者输入到整流器13的AC电压UV1称作桥电压UV1。
第三测量单元M7可以测量跨第一电容器C1的DC电压Ud1，并且发送所测得的电压到第一控制单元15。
第一控制单元15可以控制第一电力转换器10的整体操作。
基于从第一测量单元M1接收的总线电压UL1、从第二测量单元M3接收的并且输入到整流器13的ACIV1、以及从第三测量单元M7接收的并且跨第一电容器C1的DC电压Ud1，第一控制单元15可以控制整流器13的工作。
当整流器13为IGBT阀类型时，基于从第一测量单元M1接收的总线电压UL1、从第二测量单元M3接收的并且输入到整流器13的ACIV1、以及从第三测量单元M7接收的并且跨第一电容器C1的DC电压Ud1，第一控制单元15可以发送接通信号或者关断信号到整流器13，以控制整流器13的工作。从AC电力到DC电力的转换可以由接通信号或者关断信号来控制。
此外，第一控制单元15可以基于DC输电线W1和W2上的异常电压状态来生成相变命令信号，并且根据所生成的相变命令信号来调整桥电压UV1与总线电压UL1之间的相差。
特别地，当在DC输电线W1上的点处测量的DC电压(例如，跨第一电容器C1的DC电压Ud1)超过参考值一定时间时，第一控制单元15可以确认DC输电线上存在异常电压。当确认DC输电线上存在异常电压时，第一控制单元15可以生成相变命令信号并且调整桥电压UV1与总线电压UL1之间的相差。
第一控制单元15可以调整桥电压UV1与总线电压UL1之间的相差以调整通过整流器13的转换所获得的DC电压，因此，能够防止DC输电线上的DC电压急剧上升。
第二电力转换器20包括逆变器21、第二电容器C2、第二电感器27、第二AC滤波器26、AC电源设备23、第四测量单元M8、第五测量单元M6、第四测量单元M4、以及第二控制单元25。
逆变器21可以为可以将从整流器13接收的DC电力转换成AC电力的半导体阀。在实施例中，半导体阀可以为晶闸管阀和IGBT阀中的任一个。
逆变器21可以通过DC输电线W1和W2来从逆变器21接收DC或者DC电压，并且将所接收到的DC或者DC电压转换成AC或者AC电压。
第二电容器C2可以并联连接到整流器13，并且可以为平滑输入到逆变器21的DC电压的平滑电容器。
第二电感器27可以布置在逆变器21与第二AC滤波器26之间。第二电感器27可以发送从逆变器21输出的AC电力到AC电源设备23。第二电感器27可以为调整AC的相位的相电感器。
第二AC滤波器26可以布置在第二电感器27与AC电源设备23之间。第二AC滤波器26可以去除在由逆变器21将AC电力转换成DC电力的过程中生成的电流谐波。也就是，第二AC滤波器26可以去除电流谐波以阻止电流谐波进入AC电源设备23。在实施例中，第二AC滤波器26可以包括谐振电路，该谐振电路包括电容器、电感器、以及电阻器。
此外，第二AC滤波器26还可以供应在逆变器21中消耗的无功功率。
AC电源设备23可以通过第二AC滤波器26来接收已经从其中去除谐波的AC电力。
第四测量单元M8可以测量跨第二电容器C2的DC电压Ud2并且发送所测得的电压到第二控制单元25。
第五测量单元M6可以测量从第二电感器27的输入或者从逆变器21输出的ACIV2或者AC电压UV2，并且发送所测得的电流或者电压到第二控制单元25。在下面，将从第二电感器27的输出或者从逆变器21输出的AC电压UV2称作桥电压UV2。
第六测量单元M4可以测量由AC电源设备23供应的AC电压UL2并且发送所测得的电压到第二控制单元25。第六测量单元M4可以测量AC电源设备23与第二AC滤波器26之间的点的AC电压UL2，并且发送所测得的电压到第二控制单元25。在下面，将在AC电源设备23与第二AC滤波器26之间的点上测得的AC电压UL2称作总线电压UL2。
第二控制单元25可以控制第二电力转换器20的整体操作。
基于从第六测量单元M4接收到的总线电压UL2、从第五测量单元M6接收到的并且从逆变器21输出的ACIV2、以及从第六测量单元M4接收到的并且跨第二电容器C2的DC电压Ud2，第二控制单元15可以控制逆变器21的操作。
如果逆变器21为IGBT阀类型，基于从第六测量单元M4接收到的总线电压UL2、从第五测量单元M6接收到的并且从逆变器21输出的ACIV2、以及从第四测量单元M8接收到的并且跨第二电容器C2的DC电压Ud2，第二控制单元25可以发送接通信号或者关断信号到逆变器21，以控制逆变器21的操作。从DC电力到AC电力的转换可以由接通信号或者关断信号来控制。
此外，第二控制单元25可以基于DC输电线W1和W2上的异常电压状态来生成相变命令信号，并且根据所生成的相变命令信号来调整桥电压UV2与总线电压UL2之间的相差。
特别地，当在DC输电线W1上的点处测得的DC电压(例如，跨第二电容器C2的DC电压Ud2)超过参考值一定时间时，第二控制单元15可以确认DC输电线上存在异常电压。当确认DC输电线上存在异常电压时，第二控制单元25可以生成相变命令信号并且调整桥电压UV2与总线电压UL2之间的相差。
根据图2的实施例的HVDC输电系统1检测DC输电线上的异常电压状态以调整桥电压UV2与总线电压UL1之间的相差。因而，因为有可能防止过量的DC电压施加于DC输电线上，所以HVDC输电系统1可以在安全操作界限内操作。
但是，根据图2的实施例的HVDC输电系统1需要用于创建相变命令信号从而调整桥电压UV1与总线电压UL1之间的相差的模块以及用于根据相差命令信号来调整桥电压UV1与总线电压UL1之间的相差的模块，并且牵涉到复杂的控制过程。
图3为用于解释根据另一实施例的HVDC输电系统的配置的图。
参见图3，根据另一实施例的HVDC输电系统2包括第一电力转换器10和第二电力转换器20。
第一电力转换器10可以将AC电力转换成DC电力以提供DC电力到第二电力转换器20，以及第二电力转换器20可以将从第一电力转换器10接收到的DC电力转换成AC电力。
第一电力转换器10和第二电力转换器20可以由正极DC输电线W1和W2来连接。DC输电线W1和W2可以发送由第一电力转换器10输出的DC或者DC电压到第二电力转换器20。
DC输电线W1和W2可以为架空线或者电缆中的任一个、或者其组合。
第一电力转换器10包括AC电源设备11、第一AC滤波器16、第一电感器17、整流器13、第一电容器C1、第一测量单元M1、第一有功功率测量单元18、第三测量单元M7、以及第一控制单元15。
AC电源设备11可以产生AC电力并且发送AC电力到整流器13。AC电源设备11可以为可以产生和供应电力的发电站，诸如风力发电站。
AC电源设备11可以发送三相AC电力到整流器13。
第一AC滤波器16可以布置在AC电源设备11与整流器13之间。第一AC滤波器16可以去除在由整流器13将AC电力转换成DC电力的过程中生成的电流谐波。也就是，第一AC滤波器16可以去除电流谐波以阻止电流谐波进入AC电源设备11。在实施例中，第一AC滤波器16可以包括谐振电路，该谐振电路包括电容器、电感器、以及电阻器。
此外，第一AC滤波器16还可以供应在整流器13中消耗的无功功率。
第一电感器17可以布置在第一AC滤波器16与整流器13之间。
第一电感器17可以向整流器13发送已经通过第一AC滤波器16从其中去除电流谐波的AC。第一电感器17可以是调整已经通过第一AC滤波器16从其中去除电流谐波的AC的相位的电感器。
整流器13可以将从AC电源设备11、特别是从第一电感器17接收到的AC电力转换成DC电力。
整流器13可以为可以将AC电力转换成DC电力的半导体阀。在实施例中，半导体阀可以为晶闸管阀和IGBT阀中的任一个。
第一电容器C1可以为并联连接到整流器13并且平滑从整流器13输出的DC电压的平滑电容器。
第一测量单元M1可以测量由AC电源设备11供应的AC电压UL1并且发送所测得的电压到第一控制单元15。第一测量单元M1可以测量AC电源设备11与第一AC滤波器16之间的点的AC电压UL1并且发送所测得的电压到第一控制单元15。在下面，将在AC电源设备11与第一AC滤波器16之间的点上测得的AC电压UL1称作总线电压UL1。
第一有功功率测量单元18可以测量例如图3中的第一点A的有功功率，或者可以测量第一电感器17的输出与整流器13的输入之间的任意点。
特别地，第一有功功率测量单元18可以测量输入到第一电感器17的输出或者输入到整流器13的ACIV1和AC电压UV1，通过使用所测得的ACIV1和UV1来测量第一有功功率P1，并且接着发送所测得的第一有功功率P1到第一控制单元15。在下面，将输入到第一电感器17的输出或者输入到整流器13的AC电压UV1称作桥电压UV1。
第三测量单元M7可以测量跨第一电容器C1的DC电压Ud1，并且发送所测得的电压到第一控制单元15。
第一控制单元15可以控制第一电力转换器10的整体操作。
第一控制单元15可以基于第二有功功率P2和所测得的第一有功功率P1来测量第二有功功率P2与第一有功功率P1之比。在实施例中，第一控制单元15可以从第二控制单元25接收关于第二有功功率P2的信息。第一控制单元15和第二控制单元25中的每个可以包括用于第一电力转换器10与第二电力转换器20之间的信息交换的远程通信接口，并且通过远程通信接口来接收关于第一有功功率P1和第二有功功率P2的信息。
第一控制单元15可以使用从第二控制单元25接收到的关于第二有功功率P2的信息来测量第二有功功率P2与第一有功功率P1之比(a＝P2/P1x100)。在实施例中，第一控制单元15可以从第二控制单元25接收关于第二有功功率P2的信息。第一控制单元15和第二控制单元25中的每个可以包括用于第一电力转换器10与第二电力转换器20之间的信息交换的远程通信接口，通过远程通信接口来发送和接收关于第一有功功率P1和第二有功功率P2的信息。
第一控制单元15可以使用从第二控制单元25接收到的关于第二有功功率P2的信息来测量第二有功功率P2与第一有功功率P1之比(a＝P2/P1x100)。
第一控制单元15可以检查所测得的比率是否在参考比率范围内。在实施例中，参考比率范围可以是可以确认DC输电线上不存在异常电压状态的比率范围，并且具有约95％到约98％的范围。但是，这些数字仅仅提供用于示例。
例如，当第一有功功率P1为约100MW并且第二有功功率P2为约96MW时，第二有功功率P2与第一有功功率P1之比为约96％，并且因而可以确认比率在参考比率范围中，在此情况中，第一控制单元15可以确认DC输电线上不存在异常电压状态。
如果第一有功功率P1为约100MW并且第二有功功率P2为约90MW，则第二有功功率P2与第一有功功率P1之比为约90％，并且因而可以确认比率不在参考比率范围中，在此情况中，第一控制单元15可以确认DC输电线上存在异常电压状态。
当所测得的比率不在参考比率范围内时，第一控制单元15可以生成解扣信号。
也就是，当第二有功功率与第一有功功率之比不在参考比率范围内时，第一控制单元15可以判定DC输电线上存在异常电压状态并且生成用于使HVDC输电系统2的操作停止的解扣信号。
如果第二有功功率与第一有功功率之比在参考比率范围内，则第一控制单元15可以判定DC输电线上不存在异常电压状态并且不生成用于使HVDC输电系统2的操作停止的解扣信号。
第二电力转换器20包括逆变器21、第二电容器C2、第二电感器27、第二AC滤波器26、AC电源设备23、第四测量单元M8、第二有功功率测量单元28、第六测量单元M4、以及第二控制单元25。
逆变器21可以为可以将从整流器13接收的DC电力转换成AC电力的半导体阀。在实施例中，半导体阀可以为晶闸管阀和IGBT阀中的任一个。
逆变器21可以通过DC输电线W1和W2来从逆变器21接收DC或者DC电压，并且将所接收到的DC或者DC电压转换成AC或者AC电压。
第二电容器C2可以并联连接到逆变器13，并且可以为平滑输入到逆变器21的DC电压的平滑电容器。
第二电感器27可以布置在逆变器21与第二AC滤波器26之间。第二电感器27可以发送从逆变器21输出的AC电力到AC电源设备23。第二电感器27可以为调整AC的相位的相电感器。
第二AC滤波器26可以布置在第二电感器27与AC电源设备23之间。第二AC滤波器26可以去除在由逆变器21将AC电力转换成DC电力的过程中生成的电流谐波。也就是，第二AC滤波器26可以去除电流谐波以阻止电流谐波进入AC电源设备23。在实施例中，第二AC滤波器26可以包括谐振电路，该谐振电路包括电容器、电感器、以及电阻器。
此外，第二AC滤波器26还可以供应在逆变器21中消耗的无功功率。
AC电源设备23可以通过第二AC滤波器26来接收已经从其中去除谐波的AC电力。
第四测量单元M8可以测量跨第二电容器C2的DC电压Ud2并且发送所测得的电压到第二控制单元25。
第二有功功率测量单元28可以测量例如图3中的第二点B的有功功率，或者可以测量第一电感器17的输出与整流器2的输入之间的任意点。
第二有功功率测量单元28可以测量从第二电感器27的输入或者从逆变器21输出的ACIV2和AC电压UV2，通过使用所测得的ACIV2和UV2来测量第二有功功率P2，并且接着发送所测得的第二有功功率P2到第二控制单元25。在下面，将从第二电感器27的输出或者从逆变器21输出的AC电压UV2称作桥电压UV2。
第六测量单元M4可以测量由AC电源设备23供应的AC电压UL2，并且发送所测得的电压到第二控制单元25。第六测量单元M4可以测量AC电源设备23与第二AC滤波器26之间的点的AC电压UL2，并且发送所测得的电压到第二控制单元25。在下面，将在AC电源设备23与第二AC滤波器26之间的点上所测得的AC电压UL2称作总线电压UL2。
第二控制单元25可以控制第二电力转换器20的整体操作。
第二控制单元25可以基于第二有功功率P2与所测得的第一有功功率P1来测量第二有功功率P2与第一有功功率P1之比。在实施例中，第二控制单元25可以从第一控制单元15接收关于第一有功功率P1的信息。第一控制单元15和第二控制单元25中的每个可以包括用于第一电力转换器10与第二电力转换器20之间的信息交换的远程通信接口，通过远程通信接口来发送和接收关于第一有功功率P1和第二有功功率P2的信息。
第二控制单元25可以使用从第一控制单元15接收到的关于第一有功功率P1的信息，来测量第二有功功率P2与第一有功功率P1之比(a＝P2/P1x100)。
第二控制单元25可以检查所测得的比率是否在参考比率范围内。在实施例中，参考比率范围可以为可以确认DC输电线上不存在异常电压状态的比率范围，并且具有约95％至约98％的范围。但是，这些数字仅仅提供用于示例。
当所测得的比率不在参考比率范围内时，第二控制单元25生成解扣信号。
也就是，当第二有功功率与第一有功功率之比不在参考比率范围内时，第二控制单元25可以判定DC输电线上存在异常电压状态，并且生成用于使HVDC输电系统2的操作停止的解扣信号。
如果第二有功功率与第一有功功率之比在参考比率范围内，则第二控制单元25可以判定DC输电线上不存在异常电压状态并且不生成用于使HVDC输电系统2的操作停止的解扣信号。
图4是用于解释根据实施例的HVDC输电系统的控制方法的图。
在下面，结合图1至图3来描述根据实施例的HVDC输电系统的控制方法。
首先，在步骤S201中，第一电力转换器10的第一有功功率测量单元18测量输入到整流器13的AC电力上的第一有功功率。
在实施例中，第一有功功率测量单元18可以测量例如图3中的第一点A的有功功率，或者可以测量第一电感器17的输出与整流器13的输入之间的任意点。
第一有功功率测量单元18可以基于在第一点A处测得的ACIV1和AC电压UV1来测量第一点A处的第一有功功率。
第一有功功率测量单元18可以使用输入到整流器13的ACIV1和AC电压UV1来测量输入到整流器13的第一有功功率P1。
在步骤S203中，第二电力转换器20的第二有功功率测量单元28测量从逆变器13输出的AC电力上的第二有功功率。
在实施例中，第二有功功率测量单元28可以测量例如图3中的第二点A的有功功率，或者可以测量第二电感器27的输入与逆变器21的输出之间的任意点。
第二有功功率测量单元28可以基于在第二点B处测得的ACIV2和AC电压UV2来测量第二点B处的第二有功功率。
第二有功功率测量单元28可以使用从逆变器21输出的ACIV2和AC电压UV2来测量从逆变器21输出的第二有功功率P2。
第一电力转换器10的第一控制单元15基于所测得的第一有功功率P1和第二有功功率P2来测量第二有功功率P2与第一有功功率P1之比。
在实施例中，第一控制单元15可以从第二控制单元25接收关于第二有功功率P2的信息。第一控制单元15和第二控制单元25中的每个可以包括用于第一电力转换器10与第二电力转换器20之间的信息交换的远程通信接口，通过远程通信接口来发送和接收关于第一有功功率P1和第二有功功率P2的信息。
在实施例中，电缆通信可以用于信息以及第一控制单元15与第二控制单元25之间的控制信号的发送/接收。
第一控制单元15可以使用从第二控制单元25接收到的关于第二有功功率P2的信息来测量第二有功功率P2与第一有功功率P1之比(a＝P2/P1x100)。
第一电力转换器10的第一控制单元15检查所测得的比率是否在参考比率范围内。在实施例中，参考比率范围可以为可以确认DC输电线上不存在异常电压状态的比率范围，并且具有约95％至约98％的范围。但是，这些数字仅仅提供用于示例。
例如，当第一有功功率P1为约100MW并且第二有功功率P2为约96MW时，第二有功功率P2与第一有功功率P1之比为约96％，并且因而可以确认比率在参考比率范围中，在此情况中，第一控制单元15可以确认DC输电线上不存在异常电压状态。
如果第一有功功率P1为约100MW并且第二有功功率P2为约90MW，则第二有功功率P2与第一有功功率P1之比为约90％，并且因而可以确认比率不在参考比率范围中，在此情况中，第一控制单元15可以确认DC输电线上存在异常电压状态。
如果所测得的比率在参考比率范围内，则过程回到步骤S201并且当所测得的比率不在参考比率范围内时，在步骤S209中，第一电力转换器10的第一控制单元15生成解扣信号。
也就是，当第二有功功率与第一有功功率之比不在参考比率范围内时，第一控制单元15可以判定DC输电线上存在异常电压状态并且生成用于使HVDC输电系统2的操作停止的解扣信号。
如果第二有功功率与第一有功功率之比在参考比率范围内，则第一控制单元15可以判定DC输电线上不存在异常电压状态并且不生成用于使HVDC输电系统2的操作停止的解扣信号。
第一电力转换器10的第一控制单元15根据所生成的解扣信号来使HVDC输电系统2的操作停止。
在图4的实施例中描述了第一控制单元15执行步骤S205至S211，但是它们还可以由第二控制单元25来执行。
根据各种实施例的HVDC输电系统2的控制方法，有可能在没有用于生成用于调整桥电压UV1与总线电压UL1之间的相差的相变命令信号的模块、以及用于根据相变命令信号来调整桥电压UV1与总线电压UL1之间的相差的模块以因而防止系统不稳定地操作的情况下检测到DC输电线上的异常电压状态，并且还可能减少HVDC输电系统的成本。
此外，根据另一实施例的HVDC输电系统2的控制方法，有可能通过使用仅仅在第一电力转换器10的点处测量的有功功率和在第二电力转换器20的点处测量的有功功率来容易地检查DC输电线上的异常电压状态。
尽管已经参照多个其说明性的实施例描述了实施例，应该理解到那些本领域技术人员能够构思到将落入本公开内容的原理的精神和范围内的大量的其它修改和实施例。更特别地，本公开内容、附图以及所附权利要求的范围内的组件部分和/或主题组合安排中的安排中的各种变形和修改是可能的。除了组件部分和/或安排中的变形和修改，可选的用途也将是对那些本领域技术人员显而易见的。

Claims (10)

1.一种高压直流(HVDC)输电系统，包括：
整流器，其将交流(AC)电力转换成直流(DC)电力；
逆变器，其将DC电力转换成AC电力；
DC输电线，其向逆变器发送通过整流器转换所获得的DC电力；
第一有功功率测量单元，其测量输入到整流器的第一有功功率；
第二有功功率测量单元，其测量从逆变器输出的第二有功功率；以及
第一控制单元，其基于测得的第一有功功率和第二有功功率来检测DC输电线上的异常电压状态。
2.根据权利要求1所述的高压直流(HVDC)输电系统，其中所述第一控制单元测量第二有功功率与第一有功功率之比，以检测DC输电线上的异常电压状态。
3.根据权利要求2所述的高压直流(HVDC)输电系统，其中当第二有功功率与第一有功功率之比在参考比率范围之外时，所述第一控制单元确认DC输电线上存在异常电压。
4.根据权利要求3所述的高压直流(HVDC)输电系统，其中当确认DC输电线上存在异常电压时，所述第一控制单元生成使HVDC输电系统的操作停止的解扣信号。
5.根据权利要求1所述的高压直流(HVDC)输电系统，其中第一有功功率测量单元测量输入到整流器的AC和AC电压，以测量第一有功功率，以及
第二有功功率测量单元测量从逆变器输出的AC和AC电压，以测量第二有功功率。
6.根据权利要求1所述的高压直流(HVDC)输电系统，进一步包括第二控制单元，所述第二控制单元接收由第二有功功率测量单元测得的第二有功功率。
7.根据权利要求6所述的高压直流(HVDC)输电系统，其中所述第一控制单元从所述第二控制单元接收关于第二有功功率的信息，以及基于第一有功功率和所接收到的第二有功功率的信息来检测DC输电线上的异常电压状态。
8.根据权利要求1所述的高压直流(HVDC)输电系统，进一步包括：
第一AC滤波器，其去除在整流器的电力转换过程中生成的谐波电流；以及
第二AC滤波器，其去除在逆变器的电力转换过程中生成的谐波电流。
9.根据权利要求1所述的高压直流(HVDC)输电系统，其中所述整流器和逆变器中的每个都包括晶闸管阀和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)阀中的任一个。
10.根据权利要求1所述的高压直流(HVDC)输电系统，进一步包括：
第一电容器，其并联连接到整流器并且平滑从整流器输出的DC；以及
第二电容器，其并联连接到逆变器并且平滑输入到逆变器的DC。
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