CN105874684B - 用于hvdc系统的电力双重化装置及其控制方法 - Google Patents
用于hvdc系统的电力双重化装置及其控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法，并且用于HVDC系统的所述电力双重化装置包括：第一独立电力生成器，所述第一独立电力生成器接收第一输入电力以便生成和输出第一电力；第二独立电力生成器，所述第二独立电力生成器接收第二输入电力以便生成和输出所述第一电力；第一电力供应器，所述第一电力供应器选择性地接收分别从所述第一独立电力生成器和所述第二独立电力生成器输出的第一电力，以便将所述第一电力转换为具有比所述第一电力的大小更小的大小的第二电力，并输出所述第二电力；第二电力供应器，所述第二电力供应器用于选择性地接收分别从所述第一独立电力生成器和所述第二独立电力生成器输出的第一电力，以便将所述第一电力转换为具有比所述第一电力的大小更小的大小的第二电力，并输出所述第二电力；第一HVDC控制器，所述第一HVDC控制器用于接收从所述第一电力供应器输出的第二电力，以便激活所述第一HVDC控制器，并控制HVDC转换器；第二HVDC控制器，所述第二HVDC控制器用于接收从所述第二电力供应器输出的第二电力，以便激活所述第二HVDC控制器，并控制所述HVDC转换器；以及电力监控控制器，所述电力监控控制器用于使从所述第一独立电力生成器或所述第二独立电力生成器输出的第一电力转移到所述第一电力供应器和所述第二电力供应器，以便通过对比第一电力的大小与预存第一基准电力的大小，在所述第一电力具有与所述第一基准电力的大小不同的大小时，生成具有与所述第一基准电力的大小相同的大小的第一电力。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种用于高压直流(HVDC)系统的电力双重化装置(powerduplication apparatus)及其控制方法，更具体地，涉及一种用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法，其中，设置与商用电源分离的双重的(duplicate)独立电源单元，并且所述用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法能够监控各所述独立电源单元的运行状态(operating state)，然后向双重的HVDC控制器选择性地供应电力。
背景技术
高压直流(HVDC)系统采用用于克服长距离电力传输中出现的电力损失的方法。这种HVDC系统使用下述方法以便减少电力损失，所述方法为将发电厂生产的交流电力转换成直流电力，传输所述直流电力，并将所述直流电力转换成交流电力。所述HVDC系统设置有HVDC控制器以控制整个传输系统。即使外部供应的电力被中断，所述HVDC控制器也必须继续执行其功能。所述HVDC控制器设置有电力监控装置，以便稳定和持续地供应电力，并且所述电力监控装置涉及在日本专利申请公开NO.1995-281767中所公开的技术。
日本专利申请公开NO.1995-281767涉及一种用于响应于负载要求供电的电力设备，并且所述电力设备由双重的电力供应源、减少器件(subtraction means)、第一控制器件、第二控制器件和选择器件构成。
所述双重的电力供应源由第一电力供应源和第二电力供应源组成以供应与负载要求相对应的电，并且所述减少器件检测从所述第一电力供应源供应的电，并在所检测的电等于或大于预设值时，从所述第一电力供应源供应的电中减少预定量。所述第一控制器件基于由所述减少器件的所述减少导致的差异，控制从所述第二电力供应源供应的电，同时响应于负载要求控制从所述第一电力供应源供应的电。所述第二控制器件检测从所述第一电力供应源供应的电，并在所检测的电小于或等于预设值时，响应于负载要求控制从所述第二电力供应源供应的电。所述选择器件对比从所述第二控制器件供应的电与从第一和第二电力供应源供应的电量，选择较大电量，并向所述负载供应所选择的电，从而供应双重的电力。
诸如日本专利申请公开NO.1995-281767的传统技术被配置为使用一个商用电源和一个应急电源的双重的电源。当这些电源被应用于HVDC控制器时，如果所述一个应急电源被中断，同时所述一个商用电源被中断，那么所述HVDC控制器就不能继续执行其功能。也就是说，引起下述问题：当驱动电力被中断时，所述HVDC控制器不能够控制整个HVDC系统，因此不能继续控制高直流电压传输，从而严重劣化了使用HVDC系统的电力传输的可靠性。
发明内容
技术问题
因此，本发明考虑到在现有技术中出现的上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法，其中，设置与商用电源分离的双重的独立电源单元，并且所述用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法可以监控各所述独立电源单元的运行状态，并可以向双重的HVDC控制器选择性地供应电力。
本发明的另一个目的是提供一种用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法，当监控独立电源单元的运行状态时，其测量设置在独立电源单元中的重要元件的使用寿命(lifespan)，从而监控在所述独立电源单元中是否出现故障。
本发明的进一步目的是提供一种用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法，其使用独立电源单元的运行状态和重要元件的使用寿命状态监控独立电源单元，并向双重的HVDC控制器选择性地供应电力，从而使电力能被稳定的供应。
本发明的又一目的是提供一种用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法，其能够向HVDC控制器稳定地供应电力，使得电力能被持续供应到所述HVDC控制器，从而提高使用HVDC传输系统的电力传输的可靠性。
技术方案
根据本发明的用于高压直流(HVDC)系统的电力双重化装置包括：第一独立电力生成器(power generator)，所述第一独立电力生成器用于接收第一输入电力以及生成和输出第一电力；第二独立电力生成器，所述第二独立电力生成器用于接收第二输入电力以及生成和输出第一电力；第一电力供应器(power supply)，所述第一电力供应器用于选择性地接收单独地(individually)从所述第一独立电力生成器和所述第二独立电力生成器输出的第一电力，将所接收的所述第一电力转换为具有比所述第一电力的大小(magnitude)更小的大小的第二电力，并输出所述第二电力；第二电力供应器，所述第二电力供应器用于选择性地接收单独地从所述第一独立电力生成器和所述第二独立电力生成器输出的第一电力，将所接收的所述第一电力转换为具有比所述第一电力的大小更小的大小的第二电力，并输出所述第二电力；第一HVDC控制器，所述第一HVDC控制器被配置为通过从所述第一电力供应器接收第二电力而被激活，并被配置为控制HVDC转换器(HVDC converter)；第二HVDC控制器，所述第二HVDC控制器被配置为通过从所述第二电力供应器接收第二电力而被激活，并被配置为控制所述HVDC转换器；电力监控控制器，所述电力监控控制器用于对比所述第一电力的大小与预存的第一基准电力(reference power)的大小，并且用于当存在具有与所述第一基准电力的大小不同的大小的第一电力时，允许从生成了具有与所述第一基准电力的大小相同的大小的第一电力的所述第一独立电力生成器或所述第二独立电力生成器输出的所述第一电力转移到所述第一电力供应器和所述第二电力供应器。
一种根据本发明的用于HVDC系统的电力双重化控制方法包括：通过电力监控控制器检测从不间断电源(Uninterrupted Power Supply，UPS)输出的第一电力；当检测所述第一电力时，通过所述电力监控控制器确定所述第一电力是否落在与预设的第一基准电压的范围相匹配的正常范围内；如果确定所述第一电力未落在正常范围内，通过所述电力监控控制器切换与所述UPS连接的开关，使得从设置在正常运行的第一独立电力生成器中的UPS输出的第一电力，或者从设置在第二独立电力生成器中的UPS输出的第一电力被选择；当所述开关被切换时，通过所述电力监控控制器检查所述开关是否已完成切换操作；以及当所述开关的切换操作尚未完成时，返回到切换所述开关。
有益效果
根据本发明的用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法的优点在于：设置与商用电源分离的双重的独立电源单元，并且其后，可以监控各独立电源单元的运行状态，以及可以向双重的HVDC控制器选择性地提供电力，并且根据本发明的用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法的优点也在于：当监控独立电源单元的运行状态时，测量设置在独立电源中的重要元件的使用寿命，从而监控在所述独立电源单元中是否出现故障。
根据本发明的用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法的优点在于：使用所述独立电源单元的运行状态和重要元件的使用寿命状态来监控独立电源单元，并向双重的HVDC控制器选择性地供应电力，从而使电力被稳定地供应，并且根据本发明的用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法的优点也在于：能够向HVDC控制器稳定地供应电力，使得电力能够持续地供应到所述HVDC控制器，从而提高使用HVDC传输系统的电力传输的可靠性。
附图说明
图1是示出了根据本发明的用于HVDC系统的电力双重化装置的配置的方框图；
图2是详细示出了图1所示的电力监控控制器的输入/输出信号的方框图；
图3是示出了根据本发明的用于HVDC系统的电力双重化控制方法的流程图；
图4是详细示出了图3所示的中断程序(interrupt routine)步骤的流程图；以及
图5是详细示出了图4所示的中断程序步骤的流程图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。在本发明的描述中，被认为会不必要地使本发明的主旨不清楚的已知功能或配置将在下文中被省略。
如图1所示，根据本发明的用于HVDC控制器50和60的双重的电力监控装置包括第一独立电力生成器10、第二独立电力生成器20、第一电力供应器30、第二电力供应器40、第一HVDC控制器50、第二HVDC控制器60以及电力监控控制器70。
第一独立电力生成器10接收第一输入电力以及生成和输出第一电力，并且第二独立电力生成器20接收第二输入电力以及生成和输出第一电力。第一电力供应器30选择性地接收单独地从第一独立电力生成器10和第二独立电力生成器20输出的第一电力，将所述第一电力转换为具有比所述第一电力的大小更小的大小的第二电力，并输出所述第二电力。第二电力供应器40选择性地接收单独地从第一独立电力生成器10和第二独立电力生成器20输出的第一电力，将所述第一电力转换为具有比所述第一电力的大小更小的大小的第二电力，并输出所述第二电力。第一HVDC控制器50通过接收从第一电力供应器30输出的所述第二电力被激活，以控制HVDC转换器，并且第二HVDC控制器60通过接收从第二电力供应器40输出的所述第二电力被激活，以控制HVDC转换器80。电力监控控制器70对比所述第一电力的大小与预存的第一基准电力的大小，并且当所述第一电力的大小不同于所述第一基准电力的大小时，允许从生成了具有与所述第一基准电力的大小相同的大小的第一电力的第一独立电力生成器10或第二独立电力生成器20输出的第一电力转移到第一电力供应器30和第二电力供应器40。
下文将详细描述具有上述配置的根据本发明的用于HVDC控制器50和60的双重的电力监控装置的配置。
第一独立电力生成器10和第二独立电力生成器20使用从与第一HVDC控制器50和第二HVDC控制器60相关联的电力网络(未示出)生成的电力，或者使用从与第一HVDC控制器50和第二HVDC控制器60不关联的电力网络生成的电力，作为其分别接收的第一输入电力和第二输入电力中的每一个。例如，当第一独立电力生成器10使用从与第一HVDC控制器50和第二HVDC控制器60相关联的电力网络生成的电力作为第一输入电力时，第二独立电力生成器20使用从与第一HVDC控制器50和第二HVDC控制器60不关联的电力网络(未示出)生成的电力作为第二输入电力。
供应有彼此独立的第一输入电力和第二输入电力的第一独立电力生成器10和第二独立电力生成器20中的每一个由不间断电源(UPS)11或21以及开关12或22组成。
UPS 11或21通过接收第一输入电力或第二输入电力来充电，从所充的第一输入电力或第二输入电力生成第一电力，并输出所述第一电力，并且因为使用装配有电池(未示出)的众所周知的UPS作为所述UPS，所以省略了UPS11和21的详细配置。
开关12或22接收单独地从输入第一输入电力的UPS 11或21或者从输入第二输入电力的UPS 11或21输出的第一电力，在电力监控控制器70的控制下被切换，并且然后将所述第一电力输出到第一电力供应器30或第二电力供应器40，其中，开关12和22中的每一个包括第一接触端子(contact terminal)T1、第二接触端子T2和第三接触端子T3。第一接触端子T1与设置在第一独立电力生成器10中的UPS 11连接，第二接触端子T2与设置在第二独立电力生成器20中的UPS 21连接，并且第三接触端子与第一电力供应器30或第二电力供应器40连接，并且然后在电力监控控制器70的控制下被切换并选择性地连接到第一接触端子T1或第二接触端子T2。
如图1所示，第一电力供应器30和第二电力供应器40中的每一个由第一开关式电源(Switching Mode Power Supply，SMPS)单元31或41和第二SMPS单元32或42组成。
第一SMPS单元31和41分别设置在第一电力供应器30和第二电力供应器40中，并且被配置为接收从第一独立电力生成器10或第二独立电力生成器20输出的第一电力，在电力监控控制器70的控制下将所述第一电力转换为第二电力，并输出所述第二电力。第二SMPS单元32和42分别设置在第一电力供应器30和第二电力供应器40中，被设置为分别与第一SMPS单元31和41平行，并且被配置为接收第一电力，在电力监控控制器70的控制下将所述第一电力转换为第二电力，并输出所述第二电力。
第一SMPS单元31和41或第二SMPS单元32和42分别由开关31a和41a或32a和42a、SMPS 31b和41b或32b和42b以及第一二极管D1或第二二极管D2组成。
开关31a和41a或32a和42a设置在第一SMPS单元31和41或第二SMPS单元32和42中，并且被配置为接收从第一独立电力生成器10或第二独立电力生成器20输出的第一电力，并在电力监控控制器70的控制下开启或关闭所述第一电力的输出，其中，开关31a、41a、32a和42a中的每一个设置有第一接触端子T1和第二接触端子T2。设置在开关31a、41a、32a和42a中的每一个中的第一接触端子T1与对应的第一二极管D1连接，并且第二接触端子T2与对应的SMPS 31b、41b、32b或42b连接，并且然后在电力监控控制器70的控制下连接到第一接触端子T1。也就是说，在开关31a、41a、32a或42a中，第一接触端子T1和第二接触端子T2在电力监控控制器70的控制下被切换以开启或关闭所述第一电力。
SMPS 31b和41b或32b和42b分别设置在第一SMPS单元31和41或第二SMPS单元32和42中，并被配置为接收从开关31a和41a或32a和42a输出的第一电力，将所述第一电力转换为第二电力，并将所述第二电力输出到第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60。SMPS 31b、41b、32b和42b中的每一个设置有电容器C，电容器C的使用寿命通过电力监控控制器70使用等效串联电阻特性(equivalent series resistance characteristics)来测量。也就是说，如图2所示，电力监控控制器70通过测量指示电容器C的劣化状态(degraded state)的等效串联电阻特性来测量每个电容器C的使用寿命，其中，用于其的测量装置或方法使用众所周知的技术来实施。
第一二极管D1分别与开关31a、41a、32a和42a连接，并被配置为防止电流由于反电动势(counter electromotive force)从SMPS 31b、41b、32b和42b流到第一独立电力生成器10。第二二极管D2分别与SMPS 31b、41b、32b和42b连接，并被配置为防止电流由于反电动势从第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60流到SMPS 31b、41b、32b和42b。
如图1所示，第一HVDC控制器50和第二HVDC控制器60设置在第二二极管D2和开关71之间，使得它们通过接收第二电力被单独地驱动，从而以双重的方式控制单一HVDC转换器80。另外，第一HVDC控制器50和第二HVDC控制器60以双重的方式通过控制与HVDC转换器80连接的电路装置(未示出)来激活HVDC转换器80，也就是说，通过控制与单一HVDC转换器80相关的电路装置的整体运行，从而使高直流电压能够稳定地传输。
电力监控控制器70设置有开关71，其中，开关71具有第一接触端子T1、第二接触端子T2和第三接触端子T3。第一接触端子T1与第一HVDC控制器50连接，第二接触端子T2与第二HVDC控制器60连接，并且第三接触端子T3与HVDC转换器连接，并在电力监控控制器70的控制下选择性地连接到第一接触端子T1或第二接触端子T2，因此开关71在电力监控控制器70的控制下被切换，从而由于第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60以双重的方式稳定地控制HVDC转换器80。
当对比第一电力的大小与第一基准电力的大小时，电力监控控制器70对比所述第一电力和所述第一基准电力彼此的电流量或电压电平(voltage level)。如图1和图2所示，电力监控控制器70控制与商用电源独立并且彼此独立的两个独立电源单元10、30和20、40的整体运行，使得第二电力被稳定地供应到第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60。独立电源单元10、30由第一独立电力生成器10和第一电力供应器30组成，并且独立电源单元20、40由第二独立电力生成器20和第二电力供应器40组成。
使用具有上述配置的根据本发明的用于HVDC控制器50和60的双重的电力监控装置的监控方法将参照图3至图5在下文中详细描述。
如图3所示，在根据本发明的用于HVDC控制器50和60的双重的电力监控方法中，电力监控控制器70检测从UPS 11或21输出的第一电力(S110)。第一电力的检测被这样执行：如图2所示，电力监控控制器70检测UPS状态检测信号UPS_state，其中，所述UPS状态检测信号UPS_state通过检测设置在UPS 11或21中的电池(未示出)的电力状态或者从UPS 11或21输出的第一电力的输出状态来获得。
当检测第一电力时，电力监控控制器70确定所述第一电力是否落在与预设的第一基准电压的范围相匹配的正常范围内(S120)。
当所述第一电力未落在正常范围内时，电力监控控制器70切换与设置在第一独立电力生成器10中的UPS 11或设置在第二独立电力生成器20中的UPS 11连接的开关12或22，以便选择从UPS 11或21输出的第一电力(S130)。
如图2所示，电力监控控制器70响应于UPS状态检测信号UPS_state接收第一电力或检测设置在UPS 11或21中的电池(未示出)的电力状态，当所检测的第一电力未落在正常范围内时生成第一切换信号SW_con1，并切换开关12或22，从而使输入为正常电力的第一电力能够通过开关12或22供应到第一电力供应器30和第二电力供应器40。在电力监控控制器70被编程(programmed)时设定用于第一电力的正常范围，并且预设的第一基准电压被设定为在第一电力被设定为100％时的第一电力的90％或者大于90％，从而确定第一电力是否落在第一电力达到第一基准电压的正常范围内。相反，当第一电力落在正常范围内时，进程(process)返回到前一步骤以便持续监控从UPS 11或21输出的第一电力(S160)。
当开关12或22被切换时，电力监控控制器70执行检查开关12或22是否已完成切换操作的开关状态检查操作(S140)。通过检测设置在开关12和22中的每一个中的第一接触端子T1与第三接触端子T3之间的以及第二接触端子T2与第三接触端子T3之间的电流或电势差，并且通过允许电力监控控制器70接收作为开关状态信号SW_state的检测结果来执行开关12或22的状态的检查。作为检查开关状态的结果，如果开关12或22未正常完成切换操作，那么进程返回到切换开关12或22的步骤S13，以便再次执行用于开关12或22的切换操作(S150)，反之，如果开关12或22正常完成了切换操作，进程返回检测从UPS 11或22输出的第一电力的输出状态的步骤S110，以便持续检测从UPS 11或21输出的第一电力(S160)。用于开关12或22的切换操作的检查旨在通过检查每个开关12或22是否被正常操作来更稳定的向第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60供应电力。
在确定第一电力是否落在正常范围内的步骤S110中，执行周期性地检查SMPS31b、41b、32b或42b是否正常运行的中断程序(interrupt routine)S170，使得当确定第一电力是否落在正常范围内时，以定期的时间间隔执行测定(S170)。
检查SMPS 31b、41b、32b或42b是否正常运行的中断程序被这样配置：如图4所示，电力监控控制器70确定从SMPS 31b、41b、32b或42b输出的第二电力是否落在与预设的第二基准电压的范围相匹配的正常范围内(S171)。在电力监控控制器70被编程时预设用于第二电力的正常范围，并且预设的第二基准电压被设定为在第二电力被设定为100％时的第二电力的90％或大于90％，从而确定第二电力是否落在第二电力达到第二基准电压的正常范围内。
当第二电力未落在正常范围内时，电力监控控制器70检查在SMPS 31b、41b、32b或42b中是否出现故障(S172)。通过检查设置在SMPS 31b、41b、32b或42b中的半导体开关元件(未示出)的输出电流来执行在SMPS 31b、41b、32b或42b中是否出现故障的检查，并且使用众所周知的技术来实施用于检测半导体开关元件(未示出)的输出的方法。电力监控控制器70预先存储半导体开关元件的输出，确定从半导体开关元件输出的电流输出值是否不是预设值，如果所述电流输出值不是所述预设值，就确定出现了故障。如图2所示，电力监控控制器70接收和确定作为SMPS状态信号SMPS_state的电流输出值。
如果，作为通过电力监控控制器70检查的结果，在SMPS 31b、41b、32b或42b中出现了故障，那么电力监控控制器70生成警报SMPS_alarm(S175)。在生成警报SMPS_alarm之后，电力监控控制器70切换开关31a、32a、41a或42a，使得从正常运行的SMPS 31b、41b、32b或42b输出的第二电力被施加到第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60(S176)。开关31a、32a、41a或42a的切换被这样执行：如图2所示，电力监控控制器70生成第二切换信号SW_con2使得开关断开，并将第二开关控制信号施加到开关31a、32a、41a或42a。也就是说，防止第一电力供应到未正常运行的SMPS 31b、41b、32b或42b，使得生成对未正常运行的SMPS31b、41b、32b或42b的警报并且所述SMPS被限制(block)，从而向第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60稳定地施加第二电力，并从而使未正常运行的SMPS 31b、41b、32b或42b能够被及时修复。
如果，作为检查在SMPS 31b、41b、32b或42b中是否出现故障的结果，在SMPS 31b、41b、32b或42b中没有出现故障，那么电力监控控制器70检查在第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60中是否出现故障(S174)。在第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60中是否出现故障的检查被这样编程：当第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60未正常运行时，在第一HVDC控制器50中或在第二HVDC控制器60中单独地生成HVDC异常状态信号HVDC_state。当HVDC异常状态信号HVDC_state生成时，电力监控控制器70接收此信号，并生成和输出警报(S175)。
当电力监控控制器70生成警报时，电力监控控制器70切换与第一HVDC控制器50及第二HVDC控制器60连接的开关17，使得正常运行的第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60被选择(S176)。也就是说，当在第一HVDC控制器50中出现了故障时，通过将开关17的第二接触端子T2和第三接触端子T3彼此连接，电力监控控制器70生成并输出第三切换信号SW_con3。开关17的切换也通过由设置在第一电力供应器30和第二电力供应器40中的温度传感器33和43中的每一个检测的温度传感信号TEMP_state来确定。当从温度传感器33和43中的每一个输出的温度传感信号TEMP_state大于在电力监控控制器70中预设的温度值时，电力监控控制器70生成第三切换信号SW_con3，从而停止第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60的运行。也就是说，通过停止在其中异常地出现高温的第一电力供应器30或第二电力供应器40的运行可以执行及时的修复，并且通过停止在其中异常地出现高温的第一电力供应器30或第二电力供应器40的运行，停止与异常的第一电力供应器30或第二电力供应器40连接的第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60的运行，从而使HVDC转换器80能够被持续和稳定地控制。
在确定第二电力是否落在与预设的第二基准电压的范围相匹配的正常范围内的步骤S172中，用于测量电容器C的使用寿命的中断程序以定期的时间间隔执行，即，周期性地执行。
如图5所示，中断程序S178被这样执行：当SMPS 31b、41b、32b和42b正常运行时，设置在SMPS 31b、41b、32b和42b中的每一个中的电容器C的使用寿命被周期性地测量，并且针对作为SMPS 31b、41b、32b或42b的重要元件的电容器C的性能或使用寿命的劣化设置了警报。
使用方程式R＝R0×2(T0-T1)/10％执行电容器C的使用寿命的测量(S11)。使用指示电容器C的劣化状态的等效串联电阻特性来测量电容器C的使用寿命，并且在方程式R＝R0×2(T0-T1)/10％中的R是电容器的测量的使用寿命。在所述方程式中，R0是保证的(guaranteed)产品使用寿命，所述保证的产品使用寿命是电容器C的制造者保证的，T1是到目前为止电容器C被使用的时间，并且T0是电容器C的制造者保证的保修期(warrantyperiod)。
当R％被测量时，确定R％是否大于在电力监控控制器70中的预设的X％(S12)。当确定R％是否大于X％时，X被设定为在R为100％时的R的80％至90％。如图2所示，当R％大于X％时，电力监控控制器70初次生成用于电容器C的使用寿命警报CL_alarm(S13)。
当所测量的R％大于X％时，电力监控控制器70使用诸如设置在电力监控控制器70中的蜂鸣器或警示灯的输出元件(未示出)来生成使用寿命警报CL_alarm，以便管理第一HVDC控制器50、第二HVDC控制器60或HVDC转换器80的管理者辨识所述警报。当初次生成使用寿命警报CL_alarm时，管理者可以确定设置在SMPS 31b、41b、32b和42b中的每一个中的电容器C的劣化已经发展到一定程度，从而使电容器C的剩余使用寿命可以被预测。相反，当R％小于X％时，进程返回到到测量电容器C的使用寿命的步骤S11(S16)。
当所测量的R％大于X％时，电力监控控制器70检查R％是否大于Y％，所述Y％设定为大于X％(S14)。这里，Y被设定为在R为100％时的R的90％至98％，并且X值和Y值的任一个是在编程电力监控控制器70时输入的，或者是由管理HVDC转换器80的管理者使用诸如键盘的输入装置(未示出)亲自输入的。作为检查R％是否大于Y％的结果，如果R％小于Y％，那么电力监控控制器70返回测量电容器C的使用寿命的步骤S11。相反，当R％大于Y％时，进程返回生成使用寿命警报CL_alarm的步骤S13。
当R％大于Y％，并且产生二次警报CL_alarm时，管理者立即更换SMPS31b、41b、32b或42b，或者意识到已经达到用于修复在SMPS 31b、41b、32b或42b中的电容器C的最后保养周期。二次警报CL_alarm在蜂鸣器的频率或用于警示灯指示的间隔方面被设定为不同于初次检测中产生的警报CL_alarm，从而允许管理者立即辨识警报。当产生二次警报CL_alarm时，因为在电容器C的使用寿命变为0之前立即产生了警报，所以管理者辨识所述警报时，就必须立即修复SMPS 31b、41b、32b或42b或者电容器C。
电力监控控制器70可以测量每个电容器C的使用寿命，并防止由电容器C导致的在SMPS 31b、41b、32b或42b中的突发错误(sudden error)的出现，从而消除在SMPS 31b、41b、32b和42b中的错误，并向第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60稳定地供应第二电力。第一HVDC控制器50和第二HVDC控制器60中的每一个可以被稳定和持续地提供第二电力，并且可以然后被运行，因为电力监控控制器70测量UPS 11和21以及SMPS 31b、41b、32b和42b的输出状态或者设置在SMPS 31b、41b、32b和42b中的电容器C的使用寿命，并且向管理者生成警报以在错误出现之前执行保养。
第一HVDC控制器50或第二HVDC控制器60可以被稳定和持续地提供来自在电力监控控制器70的控制下接收第一输入电力和第二输入电力的两个独立电源单元10、30和20、40的第二电力，从而当HVDC转换器80停止运行并且然后恢复运行时，快速激活HVDC转换器80，其结果就是可以提高通过HVDC系统(未示出)的电力传输的可靠性。
如上所述，根据本发明的用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法可以被配置为使得与商用电源分离的双重的独立电源单元被设置，其后可以监控各独立电源单元的运行状态和选择性地向双重的HVDC控制器提供电力，并使得当监控独立电源单元的运行状态时，设置在独立电源中的重要元件的使用寿命被测量，从而监控在独立电源单元中是否出现故障。另外，根据本发明的用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法被配置为使得使用独立电源单元的运行状态和重要元件的使用寿命来监控独立电源单元，以及向双重的HVDC控制器选择性地供应电力，从而使电力被稳定地供应，并且根据本发明的用于HVDC系统的电力双重化装置及其控制方法的优点也在于能够向HVDC控制器稳定地供应电力，使得能够向HVDC控制器持续地供应电力。
尽管结合优选实施例详细描述了本发明，但是应当注意，本发明并不局限于这些实施例的描述。本领域的技术人员将理解，尽管在实施例中未提出，但是正如附加权利要求所公开的，在不脱离本发明的范围和精神情况下，本发明的各种变化或修改是可能的，并且显然那些变化和修改属于本发明的技术范围。因此，本发明的技术保护范围应当由附加权利要求的技术精神限定。
Claims (16)
1.一种用于高压直流，即，HVDC，系统的电力双重化装置，包括：
第一独立电力生成器，所述第一独立电力生成器用于接收第一输入电力以及生成和输出第一电力；
第二独立电力生成器，所述第二独立电力生成器用于接收第二输入电力以及生成和输出第一电力；
第一电力供应器，所述第一电力供应器用于选择性地接收单独地从所述第一独立电力生成器和所述第二独立电力生成器输出的第一电力，将所接收的所述第一电力转换为具有比所述第一电力的大小更小的大小的第二电力，并输出所述第二电力；
第二电力供应器，所述第二电力供应器用于选择性地接收单独地从所述第一独立电力生成器和所述第二独立电力生成器输出的第一电力，将所接收的所述第一电力转换为具有比所述第一电力的大小更小的大小的第二电力，并输出所述第二电力；
第一HVDC控制器，所述第一HVDC控制器被配置为通过从所述第一电力供应器接收第二电力而被激活，并被配置为控制HVDC转换器；
第二HVDC控制器，所述第二HVDC控制器被配置为通过从所述第二电力供应器接收第二电力而被激活，并被配置为控制所述HVDC转换器；以及
电力监控控制器，所述电力监控控制器用于对比第一电力的大小与预存的第一基准电力的大小，并且用于当存在具有与所述第一基准电力的大小不同的大小的第一电力时，允许从生成了具有与所述第一基准电力的大小相同的大小的第一电力的所述第一独立电力生成器或所述第二独立电力生成器输出的第一电力转移到所述第一电力供应器和所述第二电力供应器，
其中，所述电力监控控制器包括开关，所述开关包括第一接触端子、第二接触端子、第三接触端子，
其中，所述第一接触端子与所述第一HVDC控制器连接，所述第二接触端子与所述第二HVDC控制器连接，并且所述第三接触端子与所述HVDC转换器连接，然后在所述电力监控控制器的控制下选择性地连接到所述第一接触端子或所述第二接触端子。
2.如权利要求1所述的电力双重化装置，其中，所述第一独立电力生成器和所述第二独立电力生成器中的每一个包括：
不间断电源(UPS)，所述不间断电源(UPS)被配置为通过接收所述第一输入电力或所述第二输入电力来充电，从所充的所述第一输入电力或所述第二输入电力生成第一电力，并输出所述第一电力；以及
开关，所述开关被配置为单独地从输入所述第一输入电力的不间断电源(UPS)或者从输入所述第二输入电力的不间断电源(UPS)接收第一电力，在所述电力监控控制器的控制下被切换，从而将所述第一电力输出到所述第一电力供应器或所述第二电力供应器。
3.如权利要求2所述的电力双重化装置，其中：
所述开关包括第一接触端子、第二接触端子和第三接触端子，
其中，所述第一接触端子与设置在所述第一独立电力生成器中的不间断电源(UPS)连接，所述第二接触端子与设置在所述第二独立电力生成器中的不间断电源(UPS)连接，并且所述第三接触端子与所述第一电力供应器或所述第二电力供应器连接，并在所述电力监控控制器的控制下选择性地连接到所述第一接触端子或所述第二接触端子。
4.如权利要求1所述的电力双重化装置，其中，所述第一独立电力生成器和所述第二独立电力生成器使用从与所述第一HVDC控制器和所述第二HVDC控制器相关联的电力网络生成的电力，或者从与所述第一HVDC控制器和所述第二HVDC控制器不关联的电力网络生成的电力，作为所述第一输入电力或所述第二输入电力。
5.如权利要求1所述的电力双重化装置，其中，所述第一电力供应器和所述第二电力供应器中的每一个包括：
第一开关式电源(SMPS)单元，所述第一开关式电源单元被配置为单独地接收从所述第一独立电力生成器供应的第一电力或从所述第二独立电力生成器供应的第一电力，在所述电力监控控制器的控制下将所述第一电力转换为第二电力，并输出所述第二电力；以及
第二开关式电源单元，所述第二开关式电源单元设置为与所述第一开关式电源单元平行，并被配置为接收第一电力，在所述电力监控控制器的控制下将所述第一电力转换为第二电力，并输出所述第二电力。
6.如权利要求5所述的电力双重化装置，其中，所述第一开关式电源单元和所述第二开关式电源单元中的每一个包括：
开关，所述开关被配置为接收从所述第一独立电力生成器或所述第二独立电力生成器输出的第一电力，并且在所述电力监控控制器的控制下开启或关闭所述第一电力的输出；
开关式电源，所述开关式电源被配置为接收来自所述开关的第一电力，将所述第一电力转换为第二电力，并将所述第二电力输出到所述第一HVDC控制器或所述第二HVDC控制器；
第一二极管，所述第一二极管与所述开关连接，并被配置为防止电流由于反电动势从所述开关式电源流到所述第一独立电力生成器；以及
第二二极管，所述第二二极管与所述开关式电源连接，并被配置为防止电流由于反电动势从所述第一HVDC控制器或所述第二HVDC控制器流到所述开关式电源。
7.如权利要求6所述的电力双重化装置，其中：
所述开关包括第一接触端子和第二接触端子，
所述第一接触端子与所述第一二极管连接，并且所述第二接触端子与所述开关式电源连接，然后在所述电力监控控制器的控制下连接到所述第一接触端子。
8.如权利要求7所述的电力双重化装置，其中，所述开关式电源包括电容器，所述电容器的使用寿命通过所述电力监控控制器使用等效串联电阻特性来测量。
9.如权利要求1所述的电力双重化装置，其中，所述电力监控控制器被配置为当对比第一电力的大小与所述第一基准电力的大小时，对比所述第一电力与所述第一基准电力彼此的电流量或电压电平。
10.一种用于如权利要求1所述的HVDC系统的电力双重化控制方法，所述方法包括：
通过所述电力监控控制器检测从不间断电源(UPS)输出的第一电力；
当检测所述第一电力时，通过所述电力监控控制器确定所述第一电力是否落在与预设的第一基准电压的范围相匹配的正常范围内；
如果确定所述第一电力未落在正常范围内，通过所述电力监控控制器切换与所述不间断电源(UPS)连接的开关，使得从设置在正常运行的所述第一独立电力生成器中的不间断电源(UPS)输出的第一电力或者从设置在第二独立电力生成器中的不间断电源(UPS)输出的第一电力被选择；
当所述开关被切换时，通过所述电力监控控制器检查所述开关是否已完成切换操作；以及
当所述开关的切换操作尚未完成时，返回切换所述开关，
其中，所述电力监控控制器包括开关，所述开关包括第一接触端子、第二接触端子、第三接触端子，
其中，所述第一接触端子与所述第一HVDC控制器连接，所述第二接触端子与所述第二HVDC控制器连接，并且所述第三接触端子与所述HVDC转换器连接，然后在所述电力监控控制器的控制下选择性地连接到所述第一接触端子或所述第二接触端子。
11.如权利要求10所述的电力双重化控制方法，还包括：当所述开关的切换操作在检查所述开关是否已完成切换操作时已完成时，
如果切换操作已完成，返回检测从所述不间断电源(UPS)输出的第一电力。
12.如权利要求10所述的电力双重化控制方法，其中：
确定所述第一电力是否落在正常范围内包括当确定所述第一电力是否落在正常范围内时，周期性地检查开关式电源是否正常运行的中断程序操作；
检查所述开关式电源是否正常运行的所述中断程序操作包括：
通过所述电力监控控制器确定从所述开关式电源输出的第二电力是否落在与预设的第二基准电压的范围相匹配的正常范围内；
如果所述第二电力未落在正常范围内，通过所述电力监控控制器检查在所述开关式电源中是否出现故障；
如果检查出在所述开关式电源中未出现故障，通过所述电力监控控制器检查在第一HVDC控制器或第二HVDC控制器中是否出现故障；
如果检查出在所述开关式电源中出现了故障或者在所述第一HVDC控制器或所述第二HVDC控制器中出现了故障，通过所述电力监控控制器生成警报；以及
当生成所述警报时，通过所述电力监控控制器切换与所述开关式电源连接的开关或与所述第一HVDC控制器和所述第二HVDC控制器连接的开关，使得正常运行的开关式电源和正常运行的所述第一HVDC控制器或所述第二HVDC控制器被选择。
13.如权利要求12所述的电力双重化控制方法，其中，检查所述第二电力是否落在与预设的所述第二基准电压的范围相匹配的正常范围内包括：
当所述开关式电源正常运行时，执行周期性地测量设置在所述开关式电源中的电容器的使用寿命的中断程序操作，
其中，测量所述电容器的使用寿命的所述中断程序操作包括：
通过求解方程式R＝R0×2(T0-T1)/10％测量所述电容器的使用寿命；
检查R％是否大于在所述电力监控控制器中预设的X％；
当R％大于X％时，通过所述电力监控控制器生成用于所述电容器的使用寿命警报；
通过所述电力监控控制器检查R％是否大于Y％，所述Y％设定为大于X％；以及
当R％大于Y％时，返回生成使用寿命警报，
其中，在方程式R＝R0×2(T0-T1)/10％中，R是所述电容器的测量的使用寿命，R0是所述电容器的保证的产品使用寿命，T1是到目前为止所述电容器被使用的时间，并且T0是用于所述电容器的保修期。
14.如权利要求13所述的电力双重化控制方法，其中，测量所述电容器的使用寿命被配置为使用指示所述电容器的劣化状态的等效串联电阻特性来测量所述电容器的使用寿命。
15.如权利要求13所述的电力双重化控制方法，其中，在检查R％是否大于X％时，X被设定为在R为100％时的R的80％至90％。
16.如权利要求13所述的电力双重化控制方法，其中，在检查R％是否大于Y％时，Y被设定为在R为100％时的R的90％至98％。
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