CN108141041A - 输电装置和用于操作输电装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例通常基于在HVDC链路中采用输电线路(160)来向HVDC链路的其中一端提供辅助电源，以用于当HVDC链路断电时，即当HVDC换流站(140，150)中的至少一个断电并且在HVDC链路的每一侧上的逆变器HVDC换流站与整流器HVDC换流站(140，150)之间没有电力传输时，促进HVDC链路的黑启动。可以经由输电线路(160)将相对少量的电力朝向其中一个HVDC换流站(140，150)传送，以便例如在进行换流站(140，150)的黑启动之前向换流站(140，150)的任何辅助系统提供电力。

Description

输电装置和用于操作输电装置的方法
技术领域
本发明总体涉及输电系统领域，例如高压直流(HVDC)输电系统。特别地，本发明涉及一种输电装置，其被配置成通过输电线路(例如包括DC输电线路)将第一电力系统与第二电力系统电耦合，第一电力系统和第二电力系统中的每一个例如包括交流(AC)和/或直流(DC)电力系统。
背景技术
由于对供电或输电以及互联输电和配电的需求增加，HVDC输电已经变得越来越重要。在HVDC电力系统中通常包括接口装置，该接口装置包括或组成HVDC换流站，该HVDC换流站是一种被配置成将高压DC转换到高压AC(反之亦然)的站。HVDC换流站可以包括多个元件，诸如换流器本身(或者串联或并联连接的多个换流器)、一个或多个变压器、电容器、滤波器和/或其他辅助元件。换流器可以包括多个基于固态的器件(诸如半导体器件)，并且可以例如根据在换流器中采用的开关(或开关器件)的类型而被分类为电网换相换流器(LCC)或电压源换流器(VSC)。诸如IGBT的多个固态半导体器件可以例如串联连接在一起，以形成HVDC换流器的构建块或单元。
HVDC Light是由ABB开发的基于VSC技术的一种技术，其被设计成例如在地下和水下传输电力，并且还在相对较长的距离上传输电力。基于HVDC Light的电力系统可以具有黑启动操作能力，即，它们可以具有启动将电力从运行的电力系统或电网转移到遭受停电的另一个电力系统或电网或者转移到“孤岛”或隔离的电力系统的能力。HVDC换流站通常配备有辅助系统或元件，诸如可以提供或促进HVDC换流站冷却、水净化、通信和/或运行控制的系统。通常期望或者甚至要求一些或者甚至全部的所述辅助系统在执行HVDC链路的实际黑启动之前应当是工作的。在HVDC链路黑启动之前，通常通过柴油发电机等向所述辅助系统提供电力。然而，在一些应用中，使用柴油发电机等可能是不利的或困难的或不可行的(或甚至不可能的)。例如，在HVDC换流站位于海上的情况下，在黑启动操作之前使用柴油发电机以向HVDC换流站的辅助系统提供电力，可能与涉及柴油发电机维护的相对较高的成本相关联。由于对存储燃料等的需求，柴油发电机的使用也可能具有负面的环境影响。同样在HVDC换流站位于海上的情况下，由于AC输电可能需要较长电容性电缆的相对较高的无功功率消耗，因此用于向HVDC换流站的任何辅助系统供给辅助电力的专用AC输电线路对于超过几百公里的HVDC换流站到岸距离可能是不可行的。
US 2014/9268926A1公开了一种黑启动配置，其可以与包括HVDC管道的HVDC输电系统一起使用，该黑启动配置包括降压换流器。根据US 2014/9268926A1，可以形成黑启动的流动路径，其绕过逆变器侧的变压器、HVDC逆变器器件、HVDC整流器器件和整流器侧的变压器，并直接将降压换流器与HVDC管道相耦合。然而，本领域仍然需要一种改进的输电布置装置，用于促进或能够实现HVDC链路黑启动。
发明内容
鉴于上述内容，本发明的目的是提供用于促进或能够实现电力链路(例如，电连接两个电力系统(例如两个交流(AC)电力系统)的DC链路或HVDC链路)的换流站的黑启动的装置。
本发明的另一个目的是提供用于促进或能够实现电力链路的换流站的黑启动的装置，该电力链路将两个电力系统电连接，并且较少需要或甚至不需要用于在进行电力链路黑启动之前向换流站的任何辅助系统提供电力的柴油电动机等。
本发明的又一个目的是提供用于促进或能够实现电力链路的换流站的黑启动的装置，该电力链路将两个电力系统电连接，并且较少需要或甚至不需要用于在进行电力链路黑启动之前向换流站的任何辅助系统供给电力的专用AC输电线路。
为了解决这些目的中的至少一个目的以及其他目的，提供了根据独立权利要求的输电装置和操作输电装置的方法。优选实施例由从属权利要求所限定。
根据第一方面，提供了一种输电装置，其被配置成将第一电力系统与第二电力系统电耦合。第一电力系统和第二电力系统中的每一个可以例如包括交流(AC)和/或直流(DC)电力系统(例如，DC电网)。第一电力系统和第二电力系统分别与第一换流站和第二换流站电连接。第一换流站和第二换流站中的每一个被配置成将AC电力转换到DC电力或反之亦然。输电装置包括至少一条输电线路。输电线路可以例如包括DC传输线。此外，输电线路可以能够传送AC电力。第一电力系统经由第一换流站被选择性地可电连接到输电线路的一端。第二电力系统经由第二换流站被选择性地可电连接到输电线路的另一端。第一换流站被布置在输电线路的一端处。第二换流站被布置在输电线路的另一端处。输电装置包括可以被选择性地充电或放电的至少一个电能存储元件，并且该电能存储元件选择性地可电连接到第一换流站和第二换流站之一的至少一部分，以使得至少一个电能存储元件在放电时可以将电力传送到第一换流站和第二换流站之一的至少一部分。输电装置包括至少一个辅助(电力)换流器，其可以被选择性地电连接到输电线路并且被电连接到至少一个电能存储元件，以使得该至少一个电能存储元件可以通过来自至少一个辅助换流器的电力输出而被充电。输电装置被布置和/或配置成，将来自第一电力系统和所述第二电力系统之一的电力转换到具有具有或者为比第一换流站和第二换流站中的另一个的标称工作电压更低的电压的DC或AC电力，所述第一电力系统和所述第二电力系统之一位于输电线路的布置有第一换流站和第二换流站中另一个的一端。输电装置还被布置和/或配置成，在第一换流站和第二换流站之一断电时，可以至少部分地通过电气开关装置而选择性地引起DC或AC电力经由输电线路被传送到至少一个辅助换流器，以便对至少一个电能存储元件进行充电。由此，在第一换流站和第二换流站之一断电时，通过将至少一个电能存储元件进行放电使得电力可以被传送到在所述第一换流站和第二换流站之一的至少一部分。因此，可能低于标称传输功率的DC或AC电力可以经由输电线路被传送到至少一个辅助换流器。
在第一换流站和第二换流站之一断电时通过将至少一个电能存储元件进行放电从而可以将电力传送到的第一换流站和第二换流站之一的至少一部分，可以例如包括辅助系统，其用于不直接涉及输电和/或变电操作(诸如用于冷却、水净化等)的相应的换流站的功能实施或实现。附加地或备选地，所述第一换流站和第二换流站之一的至少一部分可以例如包括相应的换流站的(或与相应的换流站相关联的)通信和/或控制系统。
在本申请的上下文中，换流站断电的意思是该换流站与电源断开连接以使得其不能够传输电力。
如下文进一步描述的至少一个电能存储元件、或至少一个第一电能存储元件和/或至少一个第二电能存储元件，可以例如包括至少一个电池或电池单元、电容器和/或飞轮电能存储器等，和/或可能的其他类型的不间断电源(UPS)，该不间断电源可以是本领域已知类型的UPS。
通过被配置成当第一换流站和第二换流站之一断电时选择性地引起DC或AC电力被传送到至少一个辅助换流器以便对至少一个电能存储器充电的输电装置，可以实现例如可以在第一换流站和第二换流站之一的黑启动之前使用以向例如各换流站的任何辅助系统提供电力的电源。借助于当第一换流站和第二换流站之一断电时通过将至少一个电能存储元件进行放电而将电力传送到第一换流站和第二换流站之一的至少一部分，可以促进第一换流站和第二换流站之一的黑启动，因为通常期望或者甚至要求一些或者甚至全部的辅助系统在执行HVDC链路的实际黑启动之前应当是工作的。在第一换流站和第二换流站之一断电时通过将至少一个电能存储元件放电而将电力传送到第一换流站和第二换流站之一的至少一部分，可以在进行第一换流站和第二换流站之一的黑启动之前进行。
本发明的实施例总体基于在HVDC链路中采用输电线路(例如DC传输线)来向HVDC链路的其中一端提供辅助电源，以用于当HVDC链路断电时，即，当HVDC换流站中的至少一个断电并且在HVDC链路的每一侧上的“逆变器HVDC换流站与整流器HVDC换流站之间的电力传输”(如在HVDC链路的“正常”操作期间那样)不存在时，促进HVDC链路的黑启动。可以经由输电线路将相对少量的电力朝向其中一个HVDC换流站传送，以便例如在进行换流站的黑启动之前向换流站的任何辅助系统提供电力。因此，与在HVDC链路的“正常”操作期间的输电线路上的电压和电流相比，输电线路可以在显著降低的电压和电流下使用，以在进行换流站的黑启动之前向换流站的任何辅助系统提供电力。由此，换流站的黑启动可以用更少或者甚至不需要用于在进行换流站的黑启动之前向换流站的辅助系统提供电力的柴油发电机、专用AC输电线路等。如前所述，通常期望或者甚至要求一些或者甚至全部的所述辅助系统在执行HVDC链路的实际黑启动之前应当是工作的。通过在不需要柴油发电机等的情况下能够执行HVDC链路的黑启动，远程的、难以接近位置处的(例如在诸如洋底的海底位置的)换流站可以变得更容易启动或甚至能够启动。此外，由于不需要柴油发电机并且因而也不需要存储例如用于柴油发电机或用于柴油发电机维护的燃料，因此可以减少成本。
总体描述本发明的实施例的另一种方式是，使用HVDC链路的输电线路以用于将电力传送到在HVDC链路的HVDC逆变器侧的相对较小(在本申请上下文中的意思是具有例如相对较低的额定电压和额定功率)的换流器，以便向诸如UPS的电能存储元件和HVDC逆变器的任何辅助系统提供电力。也就是说，在HVDC输电系统的上下文中，例如通过在HVDC链路的整流器侧旁路HVDC整流器的相对较小的辅助换流器而从HVDC链路的整流器侧导出相对较低的电压，或者在HVDC整流器包括多电平换流器的情况下从HVDC整流器的输出导出相对较低的电压，并且通过HVDC链路的输电线路来传递该电压，以将HVDC链路的逆变器侧的电能存储元件(例如，UPS)进行充电。“相对较低”的电压的意思是与在HVDC链路的标称(正常)操作期间其上的电压相比更低的电压。然后，存储在电能存储元件中的电力可以被馈送到HVDC逆变器辅助系统以用于促进HVDC逆变器的黑启动。
在进行第一换流站和第二换流站之一的黑启动之前，至少一个电能存储元件可以至少被部分地预充电。也就是说，在初始化用于将第一换流站和第二换流站之一黑启动的黑启动操作之前，当第一换流站和第二换流站之一断电时，DC电力或AC电力可以经由输电线路而被传送到至少一个辅助换流器，以便对该至少一个电能存储元件进行充电。然后，结合执行第一换流站和第二换流站之一的黑启动操作(例如恰好在初始化黑启动操作之前)，当第一换流站和第二换流站之一断电时，通过将至少一个电能存储元件进行放电，电力可以被传送到第一换流站和第二换流站之一的至少一部分。
尽管本文在HVDC输电系统的上下文中描述了本发明的实施例，但是应当理解的是，本发明不限于HVDC输电系统，而是可应用于通过输电线路而在两个电力系统之间进行输电的所有输电系统。
在本申请的上下文中，将来自第一电力系统和第二电力系统的电力(例如，AC电力或DC电力)转换成DC或AC电力，意思是分别作为第一电力系统或第二电力系统的电源的、可以从第一电力系统或第二电力系统直接或(例如通过至少一个变压器)间接提供的电力，被转换到DC或AC电力。此外，在本申请的上下文中，具有比第一换流站或第二换流站的标称操作电压更低的电压的DC或AC电力，意思是DC或AC电力具有比换流站被设计和/或期望或甚至需要用来操作的电压(可能明显)更低的电压。因此，DC或AC电力可以处于对应于经由输电线路在第一与第二换流站之间的“正常”输电期间的输电线路上的“全部”(或标称)电压的一部分的电压。由此，可以将相对较低功率(与第一换流站与第二换流站之间的“正常”输送电力相比)的DC或AC电流和电压经由输电线路传递到至少一个辅助换流器。
如将在下文进一步描述的那样，具有比第一换流站或第二换流站的标称操作电压更低的电压的DC或AC电力，可以例如分别通过旁路第二换流站或第一换流站的辅助换流器和/或分别通过包括模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)的第二换流站或第一换流站而获得，该MMC例如具有或展现出全桥或半桥配置，并且允许或促进输出其标称操作电压的一部分。
经由输电线路传送到至少一个辅助换流器的DC或AC电力的电压，通常可以取决于例如至少一条输电线路的长度，或为了到达至少一个辅助换流器而使得DC或AC电力必须被传送的距离，和/或第二电力系统或第一电力系统的电压。距离越长，该至少一个辅助换流器的额定电压可以越小。根据本发明的一个或多个实施例，该至少一个辅助换流器的额定电压可以是该至少一条输电线路的标称额定电压的大约20-30％。例如在该至少一条输电线路的标称额定电压处于约1kV与10kV之间时，可以是这种情况。然而，例如在该至少一条输电线路的标称额定电压相对较高的情况下(例如约500kV或甚至更高)，该至少一个辅助换流器的额定电压可以仅为该至少一条输电线路的标称额定电压的百分之几。
电气开关装置可以包括例如本领域已知的多个开关元件或器件，例如包括晶闸管和/或晶体管。
尽管本文参考了一条输电线路，但是应当理解的是，输电装置可以包括多条输电线路。至少一条输电线路可以包括HVDC输电线路，或者例如布置在电网中的若干DC或HVDC输电线路。HVDC输电线路可以被布置在诸如双极、对称单极或单极配置当中。例如，双极HVDC输电线路包括正极线、负极线和连接到地的金属回线线。本发明的一个或多个实施例可以例如在双极HVDC输电线路的正极线、负极线和/或金属回线线中实施。
根据本发明的一个实施例，至少一条输电线路可以包括多个输电线路或导体，该多个输电线路或导体可以包括接地回线，或连接到地的返回线。对于该至少一条输电线路包括双极HVDC输电线路或由双极HVDC输电线路组成的情况，并且在其中一条输电线路发生故障(例如在正极和负极之一中发生极故障)的情况下，“健康”极的电流可以由接地回线(或由金属回线，若有金属回线)接管并且故障极可以被隔离。然后，DC或AC电力可以经由该“健康”极被传送到至少一个辅助换流器。
至少一条输电线路可以包括架空线(OHL)或电缆。该至少一条输电线路可以包括至少一个OHL部分和至少一个电缆部分。
第一换流站和/或第二换流站可以例如包括HVDC换流站或由HVDC换流站组成。
第一换流站和/或第二换流站可以基于VSC技术或LCC技术。在第一换流站和/或第二换流站基于LCC技术的情况下，在放电时来自至少一个电能存储元件的电力可以被分别用于(可以经由升压变压器)向第一换流站和/或第二换流站的AC侧提供AC电压，以分别用于促进或实现第一换流站和/或第二换流站的(开关元件的)换向，由此转而分别促进或实现第一换流站和/或第二换流站的黑启动。
至少一个辅助换流器可以被配置成将DC电力转换成AC电力，反之亦然。例如，至少一个电能存储元件可以通过来自该至少一个辅助换流器的AC电力输出进行充电。
备选地或附加地，在第一换流站和第二换流站之一的至少一部分被配置成能够由DC电力馈送或供给的情况下，该至少一个辅助换流器可以被配置成将DC电力转换成DC电力。
备选地或附加地，在输电线路能够传送AC电力的情况下，该至少一个辅助换流器可以被配置成将AC电力转换成AC电力。
如前所述，在为了到达至少一个辅助换流器而使得DC或AC电力必须传送的距离更长或者在第二电力系统或第一电力系统的电压更高的情况下，经由输电线路传送到至少一个辅助换流器的DC或AC电力的电压可以更小。
根据本发明的一个或多个实施例，输电装置可以被配置成将来自第一电力系统和所述第二电力系统之一的电力转换成具有选定电压的DC或AC电力，所述第一电力系统和所述第二电力系统之一位于输电线路的布置有第一电力系统和第二电力系统中的另一个的一端。例如，当第一换流站和第二换流站之一断电时，经由输电线路传送到至少一个辅助换流器的DC或AC电力至少相对于电压水平或幅值而言可以是可控的。
如本领域的技术人员根据本公开的内容将意识到的，存在若干可能性，以用于：实现或实施输电装置的布置和/或配置，使得将来自第一电力系统和所述第二电力系统之一的电力能够转换成具有比第一电力系统和第二电力系统中的另一个的标称操作电压更低的电压的DC或AC电力，所述第一电力系统和所述第二电力系统之一位于输电线路的布置有第一电力系统和第二电力系统中另一个的一端，并且使得输电装置可以在第一换流站和第二换流站之一断电时选择性地引起DC或AC电力经由输电线路而传送到至少一个辅助换流器，以便对至少一个电能存储元件进行充电。
根据本发明的一个实施例，输电装置可以包括至少两个辅助换流器。其中一个辅助换流器可以被选择性地电连接到输电线路以便选择性地电旁路第一换流站(或第二换流站)。另外一个辅助换流器可以被电连接到至少一个电能存储元件以使得后一个辅助换流器的电力输出可以对至少一个电能存储元件进行充电。此外，其中一个辅助换流器可以被选择性地电连接到输电线路，以使得当另外一个辅助换流器被电连接到输电线路时，来自该其中一个辅助换流器的电力输出可以经由输电线路被传送到该另外一个辅助换流器。
根据本发明的一个实施例，输电装置可以被布置和/或配置成将来自第二电力系统的电力转换成小于第二换流站标称操作电压的处于选定电压的DC或AC电力，并且在第一换流站断电时选择性地引起DC或AC电力经由输电线路被传送到至少一个辅助换流器，以便对至少一个电能存储元件进行充电。在第一换流站断电时，通过将至少一个电能存储元件进行放电从而使得电力可以被传送到第一换流站的至少一部分。在这种情况下，其中一个辅助换流器可以例如经由专用变压器和/或经由在第二换流站与第二电力系统之间电连接的变压器的绕组而被电连接到第二电力系统。专用变压器和/或可以在第二换流站与第二电力系统之间电连接的变压器，可以将来自第二电力系统的电压进行降压转换。
备选地或附加地，根据本发明的另一个实施例，输电装置可以被布置和/或配置成将来自第一电力系统的电力转换成具有小于第一换流站标称操作电压的选定电压的DC或AC电力，并且在第二换流站断电时选择性地引起DC或AC电力经由输电线路被传送到至少一个辅助换流器，以便对至少一个电能存储元件进行充电。在第二换流站断电时，通过将至少一个电能存储元件进行放电从而使得电力可以被传送到第二换流站的至少一部分。在这种情况下，其中一个辅助换流器可以例如经由专用变压器和/或经由在第一换流站与第一电力系统之间电连接的变压器的绕组而被电连接到第一电力系统。专用变压器和/或可以在第一换流站与第一电力系统之间电连接的变压器，可以将来自第一电力系统的电压进行降压转换。
实现或实施输电装置的布置和/或配置以使得能够将来自第一电力系统和所述第二电力系统之一的电力能够转换成具有比第一电力系统和第二电力系统中的另一个的标称操作电压更低的电压的DC或AC电力，所述第一电力系统和所述第二电力系统之一位于输电线路的布置有第一电力系统和第二电力系统中另一个的一端，并且使得输电装置可以在第一换流站和第二换流站之一断电时选择性地引起DC或AC电力经由输电线路而传送到至少一个辅助换流器，以便对至少一个电能存储元件进行充电的另一种方式，是通过采用可以由第一换流站和第二换流站中的另一个所展现出的电压的任何可控性。
例如，根据本发明的另一个实施例，第一换流站和第二换流站之一或两者可以包括至少一个模块化多电平换流器(MMC)，该MMC包括多个换流器单元。第一换流站和第二换流站之一或两者可以因此被包括在输电装置中。该至少一个MMC可以被配置成控制其输出电压以便输出具有比第一电力系统和第二电力系统中的另一个的标称操作电压更低的电压的DC或AC电力，并且将该DC或AC电力输入到输电线路中以用于该DC或AC电力经由该输电线路传送到至少一个辅助换流器。该至少一个MMC可以例如包括至少一个半桥单元或全桥单元。因此，通过可以相对于其输出电压可控的MMC，可以分别将来自第一电力系统或第二电力系统的电压的仅一小部分或一部分“传递”到输电线路。例如，该至少一个MMC可以包括可以被选择性地旁路的至少一个换流器单元。
备选地或附加地，至少一个变压器可以分别被电连接在第一换流站与第一电力系统之间和/或在第二换流站与第二电力系统之间。该至少一个变压器可以被配置成调整电压以使得该至少一个变压器分别输出第一电力系统和/或第二电力系统的电压的选定部分。为了实现或实施变压器的电压调整能力和/或容量，变压器可以例如配备有抽头开关机构，以使得通过不同变压器抽头的可控选择或不同变压器抽头之间的切换，可以控制或调整变压器的输出电压。
至少一个辅助换流器可以例如经由变压器的绕组(例如变压器的第三绕组)或者经由可以专用于该至少一个辅助换流器的另一个变压器而被电连接到第一电力系统或第二电力系统。如本领域已知的，例如在高额定值的变压器中，变压器可以具有除了初级绕组和次级绕组之外的附加绕组。该附加绕组可以被称为第三绕组。
输电装置可以包括多个电能存储元件。根据本发明的一个或多个实施例，输电装置可以包括至少一个第一电能存储元件。该至少一个第一电能存储元件可以被配置或布置成使得其可以被选择性地充电或放电，并且使得其可以被选择性地电连接到第一换流站的至少一部分，以使得该至少一个第一电能存储元件在放电时可以向该第一换流站的至少一部分传送电力。备选地或附加地，输电装置可以包括至少一个第二电能存储元件。该至少一个第二电能存储元件可以被配置或布置成使得其可以被选择性地充电或放电，并且使得其可以被选择性地电连接到第二换流站的至少一部分，以使得该至少一个第二电能存储元件在放电时可以向该第二换流站的至少一部分传送电力。
如前所述，输电装置可以包括多个辅助换流器。根据本发明的一个或多个实施例，输电装置可以包括至少一个第一辅助换流器。该至少一个第一辅助换流器可以被选择性地电连接到输电线路，并且可以被电连接到至少一个第一电能存储元件，以使得该至少一个第一电能存储元件可以通过来自该至少一个第一辅助换流器的电力输出进行充电。备选地或附加地，输电装置可以包括至少一个第二辅助换流器。该至少一个第二辅助换流器可以被选择性地电连接到输电线路，并且可以被电连接到至少一个第二电能存储元件，以使得该至少一个第二电能存储元件可以通过来自该至少一个第二辅助换流器的电力输出进行充电。
输电装置可以被配置成促进或实现第一换流站和第二换流站中任一个的黑启动。也就是说，黑启动操作可以是“双向”的。例如，根据本发明的一个或多个实施例，输电装置可以被配置成将来自第二电力系统的电力(例如DC或AC电力)转换成具有比第二换流站的标称操作电压更低的电压的DC或AC电力，并且在第一换流站断电时选择性地引起该DC或AC电力经由输电线路被传送到至少一个第一辅助换流器，以便对至少一个第一电能存储元件进行充电，从而在第一换流站断电时，通过对该至少一个第一电能存储元件进行放电使得电力可以被传送到该第一换流站的至少一部分。并且，输电装置还可以被配置成将来自第一电力系统的电力(例如DC或AC电力)转换成具有比第一换流站的标称操作电压更低的电压的DC或AC电力，并且在第二换流站断电时选择性地引起该DC或AC电力经由输电线路被传送到至少一个第二辅助换流器，以便对至少一个第二电能存储元件进行充电，从而在第二换流站断电时，通过对该至少一个第二电能存储元件进行放电使得电力可以被传送到该第二换流站的至少一部分。
根据第二方面，提供了一种输电系统，其包括第一电力系统、第二电力系统以及被配置成将第一电力系统和第二电力系统电耦合的根据第一方面的输电装置。第一电力系统和第二电力系统中的每一个可以包括AC和/或DC电力系统(例如DC电网)。
根据第三方面，提供了一种操作输电装置的方法，该输电装置被配置成将第一电力系统与第二电力系统电耦合。第一电力系统和第二电力系统中的每一个可以例如包括AC和/或DC电力系统(例如DC电网)。第一电力系统与第一换流站电连接，该第一换流站被配置成将AC电力转换成DC电力或反之亦然。第二电力系统与第二换流站电连接，该第二换流站被配置成将DC电力转换成AC电力或反之亦然。输电装置包括至少一条输电线路。第一电力系统经由第一换流站被选择性地可连接到输电线路的一端。第二电力系统经由第二换流站被选择性地可连接到输电线路的另一端。第一换流站被布置在输电线路的一端处。第二换流站被布置在输电线路的另一端处。输电装置包括可以被选择性地充电或放电的至少一个电能存储元件，并且该电能存储元件被选择性地电连接到第一换流站和第二换流站之一的至少一部分以使得该至少一个电能存储元件在放电时可以向该第一换流站和第二换流站之一的至少一部分传送电力。输电装置包括可以被选择性地电连接到输电线路的至少一个辅助(电力)换流器，并且该辅助换流器可以被电连接到该至少一个电能存储元件以使得该至少一个电能存储元件可以通过来自该至少一个辅助换流器的电力输出进行充电。
按照根据第三方面的方法，来自第一电力系统和第二电力系统之一的电力(例如AC电力或DC电力)能够转换成具有比第一换流站和第二换流站中的另一个的标称操作电压更低的电压的DC和/或AC电力，所述第一电力系统和所述第二电力系统之一位于输电线路的布置有第一换流站和第二换流站中另一个的一端。在第一换流站和第二换流站之一断电时，该DC或AC电力经由输电线路被传送到至少一个辅助换流器以便对至少一个电能存储元件进行充电，从而在第一换流站和第二换流站之一断电时，通过将该至少一个电能存储元件进行放电使得电力可以被传送到第一换流站和第二换流站之一的至少一部分。因此，可能低于标称传输功率的电力(例如DC电力或AC电力)可以经由输电线路被传送到至少一个辅助换流器。
该方法可以包括当第一换流站和第二换流站之一断电时，通过将至少一个电能存储元件进行放电而使电力传送到第一换流站和第二换流站之一的至少一部分。当第一换流站和第二换流站之一断电时，通过将至少一个电能存储元件进行放电使得电力传送到第一换流站和第二换流站之一的至少一部分，可以在进行第一换流站和第二换流站之一的黑启动之前来进行。由此，在换流站黑启动之前，可以向该第一换流站和第二换流站之一的至少一部分提供电力。也就是说，相对于进行第一换流站和第二换流站之一的黑启动而言，该至少一个电能存储元件可以是至少部分预充电的。如前所述，第一换流站和第二换流站之一的至少一部分可以例如包括例如用于实施或实现换流站不直接涉及电力传递和/或转换操作的功能(诸如用于冷却、水净化等)的辅助系统，和/或用于控制换流站的系统，和/或用于换流站与输电装置的其他实体之间进行通信或者在第一或第二电力系统或另一个换流站中进行通信的系统。
第一换流站和第二换流站中的至少一个可以是电网换相的。当至少一个电存储元件放电时，来自该至少一个电存储元件的电力输出可以被用于分别向第一换流站或第二换流站的AC侧提供AC电压，以用于第一换流站或第二换流站的换相。
根据本发明的一个或多个实施例，当第一换流站和第二换流站之一已经通电时，第一换流站和第二换流站之一的至少一部分可以(可能唯一地)通过来自第一电力系统和位于输电线路的布置有第一换流站和第二换流站之一的一端的第二电力系统之一的电力而被供电。
下面通过示例性实施例描述本发明的其他目的和优点。应当注意的是，本发明涉及权利要求中记载的特征的所有可能的组合。当研究所附权利要求和本文的描述时，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。本领域的技术人员认识到，可以组合本发明的不同特征来创建除了本文描述的那些实施例之外的实施例。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明的示例性实施例。
图1至图3是根据本发明的实施例的输电系统的示意性电路图。
图4是示出根据本发明的一个实施例的用于操作输电装置的方法的示意性流程图。
所有附图都是示意性的，不一定按比例绘制，并且通常仅示出为了阐明本发明的实施例而必需的部分，其中可能省略或仅仅暗示其他部分。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中描述实施例，其中示出了特定实施例。然而，在本公开的范围内可以有许多不同形式的其他实施例并且当当理解不是限定为这里所描述的本发明的实施例，相反，通过示例来提供这些实施例，以使得本公开将本公开的范围传达给本领域技术人员。
图1是根据本发明的一个实施例的输电系统100的示意性电路图。根据图1所示的本发明的实施例(并且也根据图2和图3所示的本发明的实施例)，输电系统100包括第一电力系统110和第二电力系统120，第一电力系统110和第二电力系统120均为AC电力系统。然而，根据本发明的一个或多个实施例，图1至图3所示的第一电力系统110和第二电力系统120中的至少一个可以包括DC电力系统，例如DC电网。在下文中，第一电力系统110和第二电力系统120可以分别被称为第一AC电力系统110和第二AC电力系统120。输电系统100包括根据本发明的一个实施例的输电装置130。输电装置130被配置成将第一AC电力系统110和第二AC电力系统120电耦合。第一AC电力系统110和第二AC电力系统120例如通过AC母线或端子112和122，分别与第一换流站140和第二换流站150电连接。第一换流站140和第二换流站150中的每一个被配置成将AC电力转换成DC电力，或反之亦然。输电装置130包括DC输电线路160(或若干DC输电线路)形式的输电线路。应当理解的是，作为DC输电线路的输电线路是根据本发明的一个实施例，并且根据本发明的一个或多个实施例，输电线路可以被配置成能够传送DC电力和/或AC电力。DC输电线路160可以包括OHL或电缆，或者可以包括至少一个OHL部分和至少一个电缆部分。第一AC电力系统110(例如通过如图1所示的开关元件或器件111)经由第一换流站140被选择性地可电连接到DC输电线路160的一端，并且第二AC电力系统120(例如通过如图1所示的开关元件或器件121)经由第二换流站150被选择性地可电连接到DC输电线路160的另一端。如图1所示，第一换流站140被布置在DC输电线路160的一端处，并且第二换流站150被布置在DC输电线路160的另一端处。根据图1所示的本发明的实施例，第二换流站150可以例如通过开关元件或器件117而选择性地电连接到DC输电线路160。
根据图1所示的本发明的实施例，并且还根据下文所描述的图2和图3，第一换流站140和第二换流站150包括HVDC换流站或由HVDC换流站组成，并且DC输电线路160为HVDC输电线路。然而，应当理解的是，本发明不限于HVDC应用或HVDC输电系统，并且本发明可应用于电力通过DC输电线路而在两个AC电力系统之间传输的一般的输电系统。
第一换流站140包括被配置成将AC电力转换成DC电力(或反之亦然)的第一部分141，以及第二部分142。第一换流站140的第二部分142可以例如包括辅助系统，该辅助系统用于实施或实现第一换流站140不直接涉及电力传递和/或转换操作的功能，诸如用于冷却、水净化等。附加地或备选地，第一换流站140的部分142可以例如包括第一换流站140(或与第一换流站相关联)的通信和/或控制系统。类似于第一换流站140，第二换流站150可以包括第一部分和第二部分。然而，图1中仅示出了第二换流站150的被配置成将AC电力转换成DC电力(或反之亦然)的部分。
输电装置130包括可以被选择性地充电或放电的电能存储元件170(或若干电能存储元件)。电能存储元件170可以例如包括至少一个电池或电池单元、电容器和/或飞轮电能存储器等，和/或可能的另一种类型的UPS，其可以是本领域中已知类型的UPS。
根据图1所示的本发明的实施例，电能存储单元170被选择性地可电连接到第一换流站140的至少部分142，以使得至少一个电能存储元件170在放电时可以向第一换流站140的(至少)部分142传送电力。
输电装置130包括辅助换流器180(或若干辅助换流器)。辅助换流器180可以(例如通过如图1所示的开关元件或器件115)被选择性地电连接到DC输电线路160。辅助换流器180被电连接到电能存储元件170，以使得电能存储元件170可以通过来自辅助换流器180的电力输出而被充电。
如图1所示，电能存储元件170可以例如通过开关元件或器件115(并且还通过辅助换流器180)被选择性地可电连接到第一换流站140的至少部分142。
如将在下文进一步描述的，输电装置130被配置成将来自第二AC电力系统120的AC电力转换成具有比第二换流站150的标称操作电压更低的电压的DC电力，并且在第一换流站140断电时选择性地引起该DC电力经由输电线路160被传送到辅助换流器180以便对电能存储元件170进行充电，从而在第一换流站140断电时，通过对电能存储元件170进行放电使得电力可以被传送到第一换流站140的(至少)部分142。
当第一换流站140断电时，通过对电能存储元件170进行放电而将电力传送到第一换流站140的部分142，可以促进第一换流站140的黑启动。关于这一点，如前所述，可能期望或者甚至要求第一换流站140(的部分142)的一些或者甚至全部的辅助系统在执行第一换流站140的黑启动之前应当是工作的。
输电装置130的这种配置可以以诸如前面所描述的多种不同的方式来实现，并且将在下文中进一步描述其中一些方式。然而，应当理解的是，使得输电装置130可以将来自第二AC电力系统120的AC电力转换成具有比第二换流站150的标称操作电压更低的电压的DC电力并且在第一换流站140断电时选择性地引起该DC电力经由输电线路160被传送到辅助换流器180以便对电能存储元件170进行充电的输电装置130的其他配置，是可能的并且在本发明的范围内。根据本发明的一个或多个实施例，可以采用可由第二换流站150所展现的电压的任何可控性。例如，并且根据图1所示的本发明的实施例，第二换流站150可以包括至少一个MMC，该MMC包括多个换流器单元(图1中未示出)。如本领域已知的，MMC相对于输出电压可以是可控的。该至少一个MMC可以被配置成控制其输出电压，以便以比第二换流站150的标称操作电压更低的电压输出DC电力，并且将该DC电力输入到DC输电线路160中，以用于该DC电力经由DC输电线路160传送到辅助换流器180。该至少一个MMC可以例如包括至少一个半桥单元或一个全桥单元。因此，例如通过MMC，仅有来自第二AC电力系统120的电压的一小部分或一部分可以被“传递”到DC输电线路160。例如，该至少一个MMC可以包括可以被选择性地旁路的至少一个换流器单元。因此，第二换流站150可以被包括在输电装置130中。
根据参考图1至图3所描述的本发明的实施例，当第一换流站140断电时可以经由输电线路160被传送到辅助换流器180以便对电能存储元件170进行充电的电力，是DC电力。然而，应当理解的是，输电线路160可以被配置成能够传送DC电力和/或AC电力，并且如果输电线路160能够承载AC电力，那么当第一换流站140断电时可以经由输电线路160被传送到辅助换流器180以便对电能存储元件170进行充电的(辅助)电力，可以是AC电力。
根据图1所示的本发明的实施例，变压器131可以被电连接在第一换流站140与第一AC电力系统110之间。进一步根据图1所示的本发明的实施例，变压器132可以被电连接在第二换流站150与第二AC电力系统120之间。进一步根据图1所示的本发明的实施例，变压器143可以被电连接在第一换流站140的部分142与第一AC电力系统110之间。
开关元件或器件111，115，117，121中的每一个可以包括可控开关元件或器件，该可控开关元件或器件能够分别可控地被接通或关断或者进入导电状态或非导电状态(或基本非导电状态，其中没有电流或者可能只有相对较小的电流允许经由相应的开关元件或器件流过)。开关元件或器件111，115，117，121中的每一个可以例如包括机械触点系统和/或晶闸管和/或晶体管。
图2是根据本发明的另一个实施例的输电系统200的示意性电路图。输电系统200与图1所示的输电系统100类似，除非另有说明，图1和图2中的相同的附图标记表示具有相同或类似功能的相同或类似的部件。与图1所示的输电系统100相比，图2所示的输电系统200包括两个辅助换流器180，190。类似于前面参考图1所描述的，辅助换流器180可以(例如通过如图2所示的开关元件或器件115)被选择性地电连接到DC输电线路160。辅助换流器180被电连接到电能存储元件170以使得电能存储元件170可以通过来自辅助换流器180的电力输出而被充电。辅助换流器190可以(例如通过如图2所示的开关元件或器件116)被选择性地电连接到DC输电线路160以便选择性地将第二换流站150电旁路。辅助换流器190被配置成基于已经从第二AC电力系统120的电压的一部分导出的AC电力来输出DC电力。
辅助换流器190可以被选择性地电连接到DC输电线路160以使得当该辅助换流器190被电连接到DC输电线路160时，来自辅助换流器190的电力输出可以经由DC输电线路160被传送到辅助换流器180。
开关元件或器件116可以包括可控开关元件或器件，该可控开关元件或器件能够分别可控地被接通或关断或者进入导电状态或非导电状态(或基本非导电状态，其中没有电流或者可能只有相对较小的电流允许经由相应的开关元件或器件流过)。开关元件或器件116可以例如包括机械触点系统和/或晶闸管和/或晶体管。
根据图2所示的本发明的实施例，变压器132可以被配置成调整来自第二电力系统120的电压，以使得变压器132输出第二AC电力系统的电压的选定部分。为此，变压器132可以例如配备有抽头开关机构，以使得通过不同变压器抽头之间的可控选择或切换，可以控制或调整变压器132的输出电压。如图2所示，辅助换流器190可以例如经由可以专用于辅助换流器190的变压器133被电连接到第二AC电力系统120。
作为变压器133的备选(或除了变压器133之外)，辅助换流器190可以经由变压器132的附加绕组被电连接到第二AC电力系统120，该变压器132可以具有除了初级绕组和次级绕组之外的附加绕组。因此，变压器132的该附加绕组可以为第三绕组。这种情况在图3中示出，图3是根据本发明的另一个实施例的输电系统300的示意性电路图，并且图2和图3中的相同的附图标记表示具有相同或类似功能的相同或类似的部件。与图2所示的输电系统200相比，图3所示的输电系统300包括电连接在第二换流站150与第二AC电力系统120之间的变压器134。变压器134可以被配置成调整来自第二电力系统120的电压以使得变压器134输出第二AC电力系统的电压的选定部分。为此，变压器134可以例如配备有抽头开关机构，以使得通过不同变压器抽头的可控选择或不同变压器抽头之间的切换，可以控制或调整变压器134的输出电压。如图3所示，辅助换流器190可以经由变压器134的附加绕组被电连接到第二AC电力系统120，该变压器134可以具有除了初级绕组和次级绕组之外的附加绕组。
如前所述，通过配置输电装置130以便在第一换流站140断电时通过将电能存储元件170进行放电使得该输电装置130能够向第一换流站140的(至少)部分142传送电力，可以促进第一换流站140的黑启动。在第一换流站140断电时使得电力传送到第一换流站140的部分142，可以在进行第一换流站140的黑启动之前来进行。
现在将参考图2来描述执行第一换流站140的黑启动的示例性过程。该过程可以被分成如下所述的阶段。
可以接通开关元件或器件111和121以使得它们中的每一个始终或基本上始终进入导电状态。
在第一阶段，第一换流站140断电。可以关断开关元件或器件117以使得其处于非导电状态。第二换流站150通电，但是其不向第一换流站140传输电力。开关元件或器件115和116被接通以使得它们中的每一个处于导电状态。然后，来自第二电力系统120的电力通过变压器133和132以及辅助换流器190流到DC输电线路160中，并且经由辅助换流器190流到电能存储元件170，由此对其充电。
在第二阶段，一旦电能存储元件170以及被至少部分充电或完全充电，那么电力可以通过将电能存储元件170进行放电而被传送到第一换流站140的部分142。
在第三阶段，开关元件或器件115和116被关断以使得它们中的每一个处于非导电状态。在这个阶段，没有电力可以经由DC输电线路160流过。第一换流站140的部分142现在可以通电并准备好操作。备选地，第一换流站140的部分142可以在第二阶段期间通电，在这种情况下，电能存储元件170的所需容量(或“大小”)可以比第一换流站140的部分142在第三阶段期间通电时的情况更小。第一辅助换流器180和第二辅助换流器190都可以关闭。第一换流站140(可能是部分142)可以向第二换流站150发送表示第一换流站140的部分142已经被充电的信号或信息。该信号或信息的发送可以例如通过可以被包括在输电装置130中的通信模块(在图2中未示出)来进行。该通信模块可以基于本领域已知的有线和/或无线通信技术。开关元件或器件115和116的进入非导电状态的切换以及同样可能的第一辅助换流器180和第二辅助换流器190的关闭，可以响应于开关元件或器件115和116以及可能的第一辅助换流器180和第二辅助换流器190接收到来自第二换流站150的信号或信息而依次进行，其中该信号或信息可以在第二换流站150准备好传输电力的情况下被发送。到第一换流站140的部分142的电力从电能存储元件170提供。如果需要，在第一换流站140通电之前可以进行第一换流站140的任何初始化。除了来自通过其放电的电能存储元件170的任何电力之外，电力还可以通过变压器143从第一AC电力系统110被传送到第一换流站140的部分142。
在第四阶段，一旦开关元件或器件115和116两者都被认定或确定为关断，那么第二换流站150可以开始从第二换流站150经由在“正常”输电期间处于DC输电线上的标称操作电压的DC输电线路160向第一换流站140输电。开关元件或器件117被接通以使得其处于导电状态，从而使第一换流站140通电。同样在这个阶段，来自第一AC电力系统110的电力通过变压器143，可以被传送到第一换流站140的部分142，以及来自电能存储元件170的电力通过电能存储元件170的放电，可以被传送到第一换流站140的部分142。在信号或信息从第二换流站150被发送到开关元件或器件115和/或116的预定时间段已经经过之后，开关元件或器件115和/或116(或图1至图3所示的另一个开关元件或器件)可以被认定或确定为关断。
在第五阶段，第一换流站140通电并向第二换流站150传输电力。在这个阶段，第一换流站140的部分142可以可选地例如借助于通过变压器143的第一AC电力系统110而被供电，可能地没有电力从电能存储元件170被传送到第一换流站140的部分142。这可以例如在从陆上换流站到海上风电场的HVDC链路发生黑启动的情况下是有用的。
如前所述，前述的任何一个输电装置130都可以被配置成促进或实现第一换流站140和第二换流站150中的任一个的黑启动。也就是说，黑启动操作可以是“双向”的。为此，前述输电装置130可以包括多个电能存储元件(图1至图3中未示出，其中每个图示出了有一个电能存储元件170的示例性情况)。第一换流站140和第二换流站150中的每一个可以以电能存储元件170与第一换流站140相关联的类似或相同的方式，与至少一个电能存储元件相关联。在任一方向上的黑启动操作(即第一换流站140和第二换流站150中的任一个的黑启动)可以例如以上面参考图2所描述的相同或类似的方式来进行。开关元件或器件(未在图中示出)可以用于以与通过第二换流站150的开关元件或器件117可以被选择性地电连接到DC输电线路160的开关元件或器件117的类似的方式，将第一换流站140选择性地电连接到DC输电线路160。开关元件或器件可以例如通过从位于DC输电线路160的另一端处的第一换流站140或第二换流站150(也就是说，从在黑启动期间用作“发射”换流站的第一换流站140和第二换流站150之一)发射的信息、信号等而被控制。
如前所述，输电线路160可以被配置能够传送DC电力和/或AC电力。如果输电线路能够传送AC电力，那么当第一换流站140断电时经由输电线路160被传送到辅助换流器180以便对电能存储元件170进行充电的(辅助)电力，可以是AC电力。在这种情况下，辅助换流器180可以是AC/AC换流器，取代AC/DC换流器或可能的DC/DC换流器。参考图2和图3所示的实施例，在这种情况下，辅助换流器190可以是AC/AC换流器取代AC/DC换流器。
图4是示出根据本发明的一个实施例的用于操作输电装置的方法的示意性流程图。输电装置被配置成将第一电力系统与第二电力系统电耦合。第一电力系统可以包括AC电力系统和/或DC电力系统。第二电力系统可以包括AC电力系统和/或DC电力系统。第一电力系统与第一换流站电连接，该第一换流站被配置成将AC电力转换成DC电力(或反之亦然)。第二电力系统与第二换流站电连接，该第二换流站被配置成将DC电力转换成AC电力(或反之亦然)。输电装置包括至少一条输电线路。第一电力系统经由第一换流站而选择性地可连接到输电线路的一端。第二电力系统经由第二换流站而选择性地可连接到输电线路的另一端。第一换流站被布置在输电线路的一端处。第二换流站被布置在输电线路的另一端处。输电装置包括可以被选择性地充电或放电的至少一个电能存储元件，并且该电能存储元件被选择性地电连接到第一换流站和第二换流站之一的至少一部分以使得该至少一个电能存储元件在放电时可以向该第一换流站和第二换流站之一的至少一部分传送电力。输电装置包括可以被选择性地电连接到输电线路的至少一个辅助(电力)换流器，该辅助换流器可以被电连接到该至少一个电能存储元件以使得该至少一个电能存储元件可以通过来自该至少一个辅助换流器的电力输出进行充电。
方法400包括410，将来自第一电力系统和第二电力系统之一的电力(例如AC电力或DC电力)能够转换成具有比第一换流站和第二换流站中的另一个的标称操作电压更低的电压的DC或AC电力，所述第一电力系统和所述第二电力系统之一位于输电线路的布置有第一换流站和第二换流站中另一个的一端。
在420，当第一换流站和第二换流站之一断电时，该DC或AC电力经由输电线路被传送到至少一个辅助换流器，以便对至少一个电能存储元件进行充电。由此，当第一换流站和第二换流站之一断电时，通过将该至少一个电能存储元件进行放电使得电力可以被传送到第一换流站和第二换流站之一的至少一部分。
尽管在附图和前面的描述中已经说明了本发明，但是这样的说明应当被认为是说明性或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。公开实施例的其它变形可以通过对附图、公开内容和所附权利要求的研究，被本领域的技术人员所理解及影响。在所附权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。特定措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实，并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。在权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种输电装置(130)，所述输电装置被配置成将第一电力系统(110)与第二电力系统(120)电耦合，所述第一电力系统和所述第二电力系统分别与第一换流站(140)和第二换流站(150)电连接，所述第一换流站和所述第二换流站中的每一个被配置成将AC电力转换到DC电力或反之亦然，所述输电装置包括：
至少一条输电线路(160)，其中所述第一电力系统经由所述第一换流站被选择性地能够电连接到所述输电线路的一端并且所述第二电力系统经由所述第二换流站被选择性地能够电连接到所述输电线路的另一端，其中所述第一换流站被布置在所述输电线路的一端处并且所述第二换流站被布置在所述输电线路的另一端处；
至少一个电能存储元件(170)，所述至少一个电能存储元件能够被选择性地充电或放电并且被选择性地能够电连接到所述第一换流站和所述第二换流站之一的至少一部分，以使得所述至少一个电能存储元件在放电时能够将电力传送到所述第一换流站和所述第二换流站之一的所述至少一部分；和
至少一个辅助换流器(180；190)，所述至少一个辅助换流器能够选择性地电连接到所述输电线路并且被电连接到所述至少一个电能存储元件，以使得所述至少一个电能存储元件能够通过来自所述至少一个辅助换流器的电力输出而被充电；
其中所述输电装置被配置成将来自所述第一电力系统和所述第二电力系统之一的电力转换到具有比所述第一换流站和所述第二换流站中的另一个的标称工作电压更低的电压的DC或AC电力，所述第一电力系统和所述第二电力系统之一位于所述输电线路的布置有所述第一换流站和所述第二换流站中的另一个的一端处，并且所述输电装置被配置成在所述第一换流站和所述第二换流站之一断电时选择性地引起所述DC或AC电力经由所述输电线路被传送到所述至少一个辅助换流器，以便对所述至少一个电能存储元件进行充电，由此在所述第一换流站和所述第二换流站之一断电时，通过将所述至少一个电能存储元件进行放电使得电力能够被传送到所述第一换流站和所述第二换流站之一的所述至少一部分。
2.根据权利要求1所述的输电装置，其中所述输电装置被配置成将来自所述第一电力系统和所述第二电力系统之一的电力转换到具有选定电压的DC或AC电力，其中所述第一电力系统和所述第二电力系统之一位于所述输电线路的布置有所述第一换流站和所述第二换流站中的另一个的一端处。
3.根据权利要求1或2所述的输电装置，所述输电装置包括至少两个辅助换流器(180，190)；
其中一个辅助换流器(190)能够被选择性地电连接到所述输电线路，以便将所述第一换流站和所述第二换流站中的所述另一个选择性地电旁路；
其中另一个辅助换流器(180)被选择性地电连接到所述至少一个电能存储元件，以使得由所述辅助换流器的电力输出能够对所述至少一个电能存储元件进行充电；并且
其中当所述另一个辅助换流器被电连接到所述输电线路时，所述一个辅助换流器能够被选择性地电连接到所述输电线路，以使得来自所述辅助换流器的电力输出能够经由所述输电线路被传送到所述另一个辅助换流器。
4.根据权利要求1或2所述的输电装置，所述输电装置还包括所述第一换流站和所述第二换流站中的另一个，并且其中所述第一换流站和所述第二换流站中的所述另一个包括至少一个模块化多电平换流器MMC，所述MMC包括多个换流器单元，并且其中至少一个MMC被配置成控制其输出电压，以便输出具有比所述第一换流站和所述第二换流站中的所述另一个的标称工作电压更低的电压的DC或AC电力并且将所述DC或AC电力输入到所述输电线路中，以用于将所述DC或AC电力经由所述输电线路传递到所述至少一个辅助换流器。
5.根据权利要求4所述的输电装置，其中所述至少一个MMC包括至少一个半桥单元或全桥单元。
6.根据权利要求4或5所述的输电装置，所述输电装置还包括：
至少一个变压器，所述至少一个变压器分别电连接在所述第一换流站和所述第二换流站中的所述另一个与所述第一电力系统或所述第二电力系统之间，其中所述变压器被配置成调整电压，以使得所述至少一个变压器分别输出所述第二电力系统或所述第一电力系统的电压的选定部分。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的输电装置，其中所述至少一个MMC包括能够被选择性地旁路的至少一个换流器单元。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的输电装置，所述输电装置包括：
至少一个第一电能存储元件，所述至少一个第一电能存储元件能够被选择性地充电或放电并且能够被选择性地电连接到所述第一换流站的至少一部分，以使得所述至少一个第一电能存储元件在放电时能够将电力传送到所述第一换流站的所述至少一部分；
至少一个第二电能存储元件，所述至少一个第二电能存储元件能够被选择性地充电或放电并且能够被选择性地电连接到所述第二换流站的至少一部分，以使得所述至少一个第二电能存储元件在放电时能够将电力传送到所述第二换流站的所述至少一部分；
至少一个第一辅助换流器，所述至少一个第一辅助换流器能够被选择性地电连接到所述输电线路并且被电连接到所述至少一个第一电能存储元件，以使得所述至少一个第一电能存储元件能够通过来自所述至少一个第一辅助换流器的电力输出而被充电；
至少一个第二辅助换流器，所述至少一个第二辅助换流器能够被选择性地电连接到所述输电线路并且被电连接到所述至少一个第二电能存储元件，以使得所述至少一个第二电能存储元件能够通过来自所述至少一个第二辅助换流器的电力输出而被充电；
其中所述输电装置被配置成，将来自所述第二电力系统的电力转换到具有比所述第二换流站的标称工作电压更低的电压的DC或AC电力，并且在所述第一换流站断电时选择性地引起所述DC或AC电力经由所述输电线路被传送到所述至少一个第一辅助换流器，以便对所述至少一个第一电能存储元件进行充电，由此在所述第一换流站断电时，通过使所述至少一个第一电能存储元件进行放电使得电力能够被传送到所述第一换流站的所述至少一部分；并且
其中所述输电装置被配置成，将来自所述第一电力系统的电力转换到具有比所述第一换流站的标称工作电压更低的电压的DC或AC电力，并且在所述第二换流站断电时选择性地引起所述DC或AC电力经由所述输电线路被传送到所述至少一个第二辅助换流器，以便对所述至少一个第二电能存储元件进行充电，由此在所述第二换流站断电时，通过使所述至少一个第二电能存储元件进行放电使得电力能够被传送到所述第二换流站的所述至少一部分。
9.一种输电系统(100；200；300)，包括：
第一电力系统(110)；
第二电力系统(120)；和
根据权利要求1至8中任一项所述的输电装置(130)，所述输电装置被配置成将所述第一电力系统与所述第二电力系统电耦合。
10.根据权利要求9所述的输电装置，其中所述第一电力系统和/或所述第二电力系统包括AC电力系统和/或DC电力系统。
11.一种用于操作输电装置(130)的方法(400)，所述输电装置被配置成将第一电力系统(110)与第二电力系统(120)电耦合，所述第一电力系统与第一换流站(140)电连接，所述第一换流站被配置成将AC电力转换到DC电力或反之亦然，并且所述第二电力系统与第二换流站(150)电连接，所述第二换流站被配置成将DC电力转换到AC电力或反之亦然，所述输电装置包括：
至少一条输电线路(160)，其中所述第一电力系统经由所述第一换流站选择性地能够电连接到所述输电线路的一端并且所述第二电力系统经由所述第二换流站选择性地能够电连接到所述输电线路的另一端，其中所述第一换流站被布置在所述输电线路的一端处并且所述第二换流站被布置在所述输电线路的另一端处；
至少一个电能存储元件(170)，所述至少一个电能存储元件能够被选择性地充电或放电并且被选择性地能够电连接到所述第一换流站和所述第二换流站之一的至少一部分，以使得所述至少一个电能存储元件在放电时能够将电力传送到所述第一换流站和所述第二换流站之一的所述至少一部分；和
至少一个辅助换流器(180；190)，所述至少一个辅助换流器能够选择性地电连接到所述输电线路并且被电连接到所述至少一个电能存储元件，以使得所述至少一个电能存储元件能够通过来自所述至少一个辅助换流器的电力输出而被充电；
所述方法包括：
将来自所述第一电力系统和所述第二电力系统之一的电力转换(410)到具有比所述第一换流站和所述第二换流站中的所述另一个的标称工作电压更低的电压的DC或AC电力，所述第一电力系统和所述第二电力系统之一位于所述输电线路的布置有所述第一换流站和所述第二换流站中的另一个的一端；和
在所述第一换流站和所述第二换流站之一断电时将所述DC或AC电力经由所述输电线路传送(420)到所述至少一个辅助换流器，以便对所述至少一个电能存储元件进行充电，由此在所述第一换流站和所述第二换流站之一断电时，通过使所述至少一个电能存储元件进行放电使得电力能够被传送到所述第一换流站和所述第二换流站之一的所述至少一部分。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：
在所述第一换流站和所述第二换流站之一断电时，通过使所述至少一个电能存储元件进行放电而将电力传送到所述第一换流站和所述第二换流站之一的所述至少一部分。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在所述第一换流站和所述第二换流站之一断电时通过将所述至少一个电能存储元件放电使得电力传送到所述第一换流站和所述第二换流站之一的所述至少一部分，是在进行所述第一换流站和所述第二换流站之一的黑启动之前进行的。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述第一换流站和所述第二换流站中的至少一个是电网换相的，并且其中所述方法还包括：
当所述至少一个电能存储元件放电时，使用来自所述至少一个电能存储元件的电力输出以分别向所述第一换流站或所述第二换流站的AC侧提供AC电压，以用于所述第一换流站或所述第二换流站的换流。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中当所述第一换流站和所述第二换流站之一已经通电时，所述第一换流站和所述第二换流站之一的所述至少一部分，通过来自所述第一电力系统和所述第二电力系统之一的电力而被供电，所述第一电力系统和所述第二电力系统之一位于所述输电线路的布置有所述第一换流站和所述第二换流站之一的一端处。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109742809A (zh) * 2019-03-15 2019-05-10 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 一种多源互补储能型发电厂保安电源系统及其控制方法
CN114567012A (zh) * 2022-03-17 2022-05-31 南京南瑞继保电气有限公司 风电直流送出系统及其控制方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105514957B (zh) * 2016-01-28 2017-12-22 南京南瑞继保电气有限公司 一种混合背靠背直流输电系统及潮流反转控制方法
EP3723229A1 (en) * 2019-04-11 2020-10-14 Ørsted Wind Power A/S A method for black-starting an electrical grid
FR3098037B1 (fr) * 2019-06-26 2021-06-18 Inst Supergrid Procédé de commande d’un réseau de transmission électrique

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101166001A (zh) * 2006-10-16 2008-04-23 盈正豫顺电子股份有限公司 有源双向电力调节器
US20080197706A1 (en) * 2007-02-21 2008-08-21 Henning Roar Nielsen 3-Phase High Power UPS
CN103595064A (zh) * 2013-10-23 2014-02-19 浙江大学 一种扩展式双极直流输电系统
CN203839972U (zh) * 2014-05-14 2014-09-17 国网上海市电力公司 一种并联式三极直流输电电路
EP2869419A1 (en) * 2013-10-29 2015-05-06 Alstom Technology Ltd Power transmission network

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE463953B (sv) * 1989-06-19 1991-02-11 Asea Brown Boveri Anlaeggning foer avtappning av elektrisk kraft fraan en hoegspaend likstroemstransmissionslinje
SE504522C2 (sv) * 1995-07-06 1997-02-24 Asea Brown Boveri Kraftöverföring med högspänd likström innefattande fler än två strömriktarstationer
SE506199C2 (sv) * 1996-03-26 1997-11-17 Asea Brown Boveri Förfarande och anordning för bestämning av kortslutningseffekten i ett elektriskt växelströmskraftnät som är anslutet till en högspänd likströmsöverföring
SE520658C2 (sv) * 1997-03-24 2003-08-05 Abb Ab Anläggning för överföring av elektrisk effekt mellan likspänningsnät och växelspänningsnät
CN101252277B (zh) 2007-12-21 2011-05-11 华北电力大学 一种空载长线路的启动方法
US8559197B2 (en) * 2008-10-13 2013-10-15 Infinia Corporation Electrical control circuits for an energy converting apparatus
EP2325970A3 (en) 2009-11-19 2015-01-21 Samsung SDI Co., Ltd. Energy management system and grid-connected energy storage system including the energy management system
WO2012037966A1 (en) * 2010-09-21 2012-03-29 Abb Technology Ag An apparatus for controlling the electric power transmission in a hvdc power transmission system
CN103119821B (zh) * 2010-09-30 2016-01-13 Abb研究有限公司 多端hvdc系统的协调控制
US20130313906A1 (en) 2012-05-23 2013-11-28 General Electric Company Remote load bypass system
CN102983568B (zh) 2012-11-12 2015-04-22 华北电力大学 一种用于电网黑启动的mmc-hvdc换流站启动方法
US9099936B2 (en) 2013-03-14 2015-08-04 General Electric Company High voltage direct current (HVDC) converter system and method of operating the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101166001A (zh) * 2006-10-16 2008-04-23 盈正豫顺电子股份有限公司 有源双向电力调节器
US20080197706A1 (en) * 2007-02-21 2008-08-21 Henning Roar Nielsen 3-Phase High Power UPS
CN103595064A (zh) * 2013-10-23 2014-02-19 浙江大学 一种扩展式双极直流输电系统
EP2869419A1 (en) * 2013-10-29 2015-05-06 Alstom Technology Ltd Power transmission network
CN203839972U (zh) * 2014-05-14 2014-09-17 国网上海市电力公司 一种并联式三极直流输电电路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109742809A (zh) * 2019-03-15 2019-05-10 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 一种多源互补储能型发电厂保安电源系统及其控制方法
CN109742809B (zh) * 2019-03-15 2023-12-26 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 一种多源互补储能型发电厂保安电源系统及其控制方法
CN114567012A (zh) * 2022-03-17 2022-05-31 南京南瑞继保电气有限公司 风电直流送出系统及其控制方法
CN114567012B (zh) * 2022-03-17 2023-10-13 南京南瑞继保电气有限公司 风电直流送出系统及其控制方法

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