CN108141042A - 用于帮助清除电力传输系统中极故障和隔离故障极的方法和装置 - Google Patents

用于帮助清除电力传输系统中极故障和隔离故障极的方法和装置 Download PDF

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Abstract

公开一种接口装置(100)，被配置成将AC电力系统(110)与DC电力系统(120)耦合。接口装置(100)5包括用于将DC电力系统(120)耦合至AC电力系统(110)的至少两个极(10、11)。极(10、11)中的每个极包括用于AC电力到DC电力或DC电力到AC电力的转换的变流器(15、16)。如果故障(F)已出现在极(10、11)的一个极中，则瞬态电流或故障电流可能流过连接至极(10、11)的中性母线线路(17、18)、极(10、11)的变流器(15、16)以及极(10、11)中故障(F)的位置。这样的瞬态或故障电流应当优选地尽可能快地被衰减，此后极(10、11)可以与接口装置(100)的其它部件电气隔离。在变流器(15、16)已进入阻断模式以及变流器(15、16)的AC侧处的断路器(19、20)已被断开以便在变流器(15、16)的AC侧和AC电力系统(110)之间实现电流流动的中断之后，通过断开连接至极(10、11)的中性母线线路(17、18)的中性母线开关元件(23、24)，这样的瞬态或故障电流可以相对较快地被衰减。还公开用于控制接口装置(100)的操作的控制单元(30)和用于操作接口装置(100)的方法(300)。

Description

用于帮助清除电力传输系统中极故障和隔离故障极的方法和 装置
技术领域
本发明总体上涉及电力传输系统的领域。具体而言，本发明涉及接口装置以及用于在接口装置中使用的方法，该接口装置被配置成将交流(AC)电力系统与直流(DC)电力系统耦合，或将直流(DC)电力系统与交流(AC)电力系统耦合，接口装置具有用于将DC电力系统耦合至AC电力系统的至少两个极。通过根据本发明的实施例的接口装置和方法，可以有助于清除可能发生在至少一个极上的故障。
背景技术
由于对电力供应或输送以及互联的电力传输和配电系统的需求不断增加，高压直流(HVDC)电力传输已变得越来越重要。诸如配电系统或传输系统的电力系统通常包括用于保护、监测和控制被包括在电力系统中的其它部件的操作和/或功能的保护系统。这样的保护系统可以例如能够检测电力系统的电力传输线路、变压器和/或其它部分或部件中的短路、过电流和过电压。这样的保护系统可以包括诸如断路器的保护装备，该断路器用于通过断开或跳闸断路器来隔离例如出现在电力传输和配电线路中的任何可能的故障。在故障已被清除之后，电力流动可以通过闭合断路器而被恢复。
在HVDC电力系统中，通常包括接口装置，接口装置包括或构成HVDC变流器站，HVDC变流器站是被配置成将高压DC转换成高压AC或将高压AC转换成高压DC的一种类型的站，该接口装置被配置成将AC电力系统与DC电力系统相耦合，或者将DC电力系统与AC电力系统相耦合。HVDC变流器站可以包括多个元件，诸如变流器自身(或者串联连接或并联连接的多个变流器)、一个或多个变压器、电容器、滤波器和/或其它辅助元件。变流器可以包括多个基于固态的器件(诸如半导体器件)，以及尤其可以根据变流器中采用的开关(或开关器件)的类型而被分类为线路整流变流器(LCC)或电压源变流器(VSC)，线路整流变流器(LCC)使用例如晶闸管作为开关，电压源变流器(VSC)使用诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)的晶体管作为开关(或开关器件)。诸如晶闸管或IGBT的多个固态半导体器件可以被连接在一起，例如串联连接，以形成HVDC变流器的构建块或单元。变流器单元可以备选地被称为(HVDC)变流器阀。
可以使用不同的HVDC配置或拓扑。如本领域中已知的，HVDC电力传输装置可以被配置成具有一个极(即呈现单极配置)、两个极(即呈现双极配置)、或者可能甚至多于两个极。单极配置可以是对称单极配置，其中变流器被极对极连接，并且变流器之间的连接的中点被接地以便为DC电压提供电位参考，或者单极配置可以是不对称单极配置，其中变流器被极对地连接，并且金属返回线可以被用于接地连接，为DC电压提供电位参考。双极配置基本上可以认为是两个不对称单极配置的组合。
发明内容
HVDC技术可以被分为基于电流源变流器(CSC)的HVDC和基于VSC的HVDC。基于CSC的HVDC变流器采用晶闸管作为开关或开关元件(和/或非自换向的其它开关或开关元件)，而基于VSC的HVDC变流器采用IGBT作为开关或开关元件(和/或自换向的其它开关或开关元件)。对于HVDC电力传输装置的每个极，可以有HVDC变流器，HVDC变流器在其DC侧通过DC电力传输线路被电气连接至DC电力系统。HVDC变流器还可以通过中性母线线路被电气连接至接地电极。在极的DC电力传输线路中出现故障的情况下，瞬态电流可能在连接至极的HVDC变流器的中性母线线路、极的HVDC变流器和DC电力传输线路中的故障位置之间流动。这样的瞬态电流应当优选地尽可能快地被衰减。此后，极可以被隔离。在基于CSC的HVDC应用中，在DC电力传输线路故障已出现之后，晶闸管变流器阀可以被控制，以便使得通过晶闸管变流器阀的电流非常迅速地减少至零。然而，对于包括多电平变流器单元并且其中每个单元为半桥单元的VSC，可能无法通过控制变流器阀分断通过变流器阀的电流，并且可能需要很长时间用于瞬态电流由电路自身中的阻抗被自然衰减。因此，特别是对于包括半桥单元的VSC，可能出现在DC电力传输线路上的故障的清除并且电气隔离故障极可能需要相对较长的时间。例如，如果HVDC电力传输装置具有双极配置并且如果在多个极的一个极中(例如在多个极的一个极的电力传输线路中)出现故障，来自“健康”(非故障)极的DC电流的至少一部分DC电流可能流过连接至出现故障的极的中性母线线路而到达故障的位置。来自“健康”极的这样的DC电流可能非常难以被分断，以及因此该“健康”极可能不得不退出操作。
鉴于以上所述，本发明的关注在于提供接口装置，该接口装置用于将AC电力系统与DC电力系统(电气)耦合并且包括至少两个极，该接口装置被配置成通过允许由故障产生的瞬态电流相对快速地被衰减到零或基本为零而有助于可能出现在多个极中的一个极上的任何故障的清除。
本发明的另一个关注是提供接口装置，该接口装置用于将AC电力系统与DC电力系统耦合并且包括至少两个极，该接口装置被配置成有助于电气隔离出现故障的极。
为了解决这些关注和其它关注的至少一个关注，提供了根据独立权利要求的接口装置、用于控制接口装置的操作的控制单元以及用于在接口装置中使用的方法。优选实施例由从属权利要求限定。
根据第一方面，提供了接口装置，其被配置成将AC电力系统与DC电力系统耦合。接口装置包括用于将DC电力系统耦合至AC电力系统的至少两个极。接口装置包括接地电极。
至少两个极的每个极包括：
-变流器，其用于将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，变流器包括多个可控地可切换的开关元件，变流器被配置成选择性地处于阻断模式中，在阻断模式中多个开关元件未被切换，变流器包括DC侧和AC侧，DC侧用于将变流器耦合至DC电力系统，AC侧用于将变流器耦合至AC电力系统；以及
-断路器，其被布置在变流器的AC侧和AC电力系统之间的电流路径中，并且被配置成在断路器的触点断开时可控地在电流路径中实现电流流动的中断以及在触点闭合时可控地在电流路径中实现电流流动；
对于至少两个极的每个极，接口装置包括：
-中性母线线路，其被连接至极，用于将极的变流器耦合至接地电极；以及
-中性母线开关元件，其被包括在中性母线线路中，用于可控地且选择性地将极的变流器电气耦合至接地电极；
接口装置包括控制单元，控制单元被配置成：如果在多个极中的一个极中感测到故障，则：
-使得极的变流器进入阻断模式；
-使得极的断路器断开其触点，以便在电流路径中实现电流流动的中断；以及
-使得连接至极的中性母线线路的中性母线开关元件将变流器与接地电极断开连接。
至少两个极的每个极包括电力传输线路(例如DC电力传输线路)和被包括在电力传输线路中的电力传输线路开关元件，电力传输线路开关元件用于可控地且选择性地将极的变流器与DC电力系统电气耦合。极的变流器可以经由电力传输线路被耦合至DC电力系统。极的电力传输线路可以包括例如架空线路(OHL)或者电缆、或者至少一个OHL部分和至少一个电缆部分。
根据第一方面的接口装置可以通过帮助或允许由故障产生的瞬态电流相对快速地被衰减到零或基本上为零而有助于清除可能出现在多个极中的一个极上的任何故障。
如果故障已出现在多个极的一个极中，则瞬态电流或故障电流可能流过连接至极的中性母线或中性母线线路、极的变流器以及极中故障的位置。故障可能例如出现在变流器的DC侧处，在极的电力传输线路中。瞬态或故障电流继而可以流过变流器的中性母线、变流器以及电力传输线路中故障的位置。这样的瞬态或故障电流应当尽可能快地被衰减。此后，极可以与接口装置的其它部件隔离，以及可能还与电力系统的其余部分隔离。
发明人已经认识到，在变流器已进入阻断模式以及变流器的AC侧处的断路器已被断开以便在变流器的AC侧和AC电力系统之间实现电流流动的中断之后，通过断开连接至极的中性母线线路的中性母线开关或开关元件，这样的瞬态或故障电流可以相对较快地被衰减，以及尤其是与瞬态电流将由电路自身中的阻抗自然地被衰减的情况相比，要明显地更快。连接至极的中性母线开关线路的中性母线开关或开关元件可以具有电流分断或中断能力或性能。极中的至少一个极的变流器可以例如包括VSC。VSC可以例如包括至少一个多电平变流器单元，其中每个多电平变流器单元例如可以包括半桥单元。至少对于包括VSC(该VSC包括半桥单元)的变流器，可能无法控制变流器以便分断诸如上文所描述的流过变流器阀的瞬态或故障电流，与此相反，例如在基于CSC的HVDC应用中的情形，其中在极故障出现时，晶闸管变流器阀可以被控制，以便使得通过晶闸管变流器阀的故障电流迅速减少至零。借助于根据第一方面的接口装置，甚至对于变流器是包括半桥单元的VSC或包括VSC(该VSC包括半桥单元)的情况，流过连接至极的变流器的中性母线、极的变流器和极中故障的位置的瞬态电流或故障电流可以相对快速地被衰减到零。如前所示，在变流器已进入阻断模式以及变流器的AC侧处的断路器已被断开以便在变流器的AC侧和AC电力系统之间实现电流流动的中断之后，通过断开连接至极的中性母线线路的中性母线开关，瞬态或故障电流的衰减的速率可以被增加。在感测到故障时，这些动作可以由控制单元来实现。故障可以例如通过故障感测单元来感测，故障感测单元可以被包括在接口装置中。
在本申请的上下文中，半桥单元意味着包括跨电能存储元件(例如电容器)串联连接的两个开关或开关元件的电路，其中中点连接位于在开关或开关元件与电能存储元件端子的作为外部连接一个端子之间。开关或开关元件的每个开关或开关元件例如可以包括具有接通和关断性能的功率半导体开关，例如IGBT和二极管，其可以相对于开关或开关元件反并联连接。
如前所述，至少两个极的每个极可以包括电力传输线路(例如DC电力传输线路)以及被包括在电力传输线路中的电力传输线路开关元件，电力传输线路开关元件用于可控地且选择性地将极的变流器与DC电力系统电气耦合。极的变流器可以经由电力传输线路被耦合至DC电力系统。极的电力传输线路例如可以包括OHL或电缆，或者至少一个OHL部分和至少一个电缆部分。
控制单元可以被配置成：如果在多个极中的一个极中感测到故障，则使得极的电力传输线路开关元件将变流器与DC电力系统断开连接。极的变流器与DC电力系统的断开连接优选地在瞬态或故障电流已衰减到零或基本为零之后而被执行。在极的变流器与DC电力系统的断开连接之后，变流器可以完全或基本上完全与接口装置的其它部件电气隔离以及可能与电力系统的其余部分电气隔离。在变流器已进入阻断模式以及变流器的AC侧处的断路器已被断开以便在变流器的AC侧和AC电力系统之间的电流路径中实现电流流动的中断之后，通过断开中性母线开关元件以便将变流器与接地电极断开连接，瞬态或故障电流可以被衰减到零或基本为零，因此可以不需要电力传输线路开关元件具有电流分断或中断能力或性能。中性母线线路与极相比通常将在相对较低的电压下操作。中性母线开关元件可能需要承受的电压因此可以(远)低于安装在极中用于分断或中断极中的电流并用于将极的变流器与故障隔离的DC断路器可能需要承受的电压。因此，中性母线开关元件与具有电流分断或中断能力或性能的电力传输线路开关元件相比，通常将更便宜(得多)。因此，电力传输线路开关元件可以不需要具有电流分断或中断能力或性能，与电力传输线路开关元件将需要具有电流分断或中断能力或性能的情况相比，这可以使其更便宜。
控制单元可以被配置成：如果在多个极中的一个极中感测到故障：
-使得极的中性母线开关元件将变流器重新连接至接地电极；以及
-使得极的断路器闭合其触点以便在电流路径中实现电流流动。
在变流器已被重新连接至接地电极并且极的断路器已闭合其触点以便在电流路径中实现电流流动之后，变流器可以准备好被解除阻断，即进入操作模式，其中变流器的多个开关元件被操作或被切换。例如，在变流器是VSC或包括VSC的情况下，一旦变流器已被解除阻断，则可以继而再次根据本领域已知的VSC操作的原理来操作。
如前所述，借助于根据第一方面的接口布置，流经极的变流器的中性母线、极的变流器以及极中故障的位置的瞬态电流或故障电流可以相对快速地被衰减到零。这可以允许或帮助相对快速地清除可能出现在多个极中的一个极上的任何故障。因此，在多个极的一个极中的故障已出现之后，变流器可以相对快速地被解除阻断，以及在此之后再次重新启动并进入“正常”操作。因此，可以减少电力系统中有功功率传输和无功功率支撑的任何干扰。
至少两个变流器的每个变流器可以被配置成选择性地处于解除阻断模式，在该解除阻断模式中，变流器的多个开关元件被切换。这与阻断模式形成对比，在阻断模式中，多个开关元件未被切换。至少两个变流器的每个变流器因此可以选择性且可控地至少进入阻断模式和解除阻断模式。当变流器的一个变流器处于解除阻断模式时，例如通过被提供有合适的控制信号，它可以选择性地和可控地进入阻断模式，反之亦然。
在本申请的上下文中，多个开关元件被切换意味着开关元件在其相应的操作状态或模式之间被切换。例如参照功率半导体开关元件，例如IGBT，多个开关元件被切换意味着开关元件例如在接通或关断状态、或者接通或关断模式之间被切换，这在本领域中是众所周知的。
中性母线开关元件和电力传输线路开关元件的任何一个或每个开关元件可以包括DC开关元件。在本申请的上下文中，DC开关元件意味着具有DC换向性能和/或能力的开关元件或开关设备。
除了中性母线之外，每个极的变流器还可以包括正DC母线和负DC母线，或者正DC端子和负DC端子。
连接至每个极的中性母线线路可以被连接至DC中性装置，该中性母线线路是用于将相应极的变流器耦合至接地电极，该DC中性装置对于极可以是共同的，并且其可以通过被连接至接地电极(也就是接至大地或接地)而在相对较低的电压电位上。DC中性装置因此可以被连接至接地电极。接地电极可以在其一端在地电位处。接地电极可以直接地或间接地(例如经由一个或多个中间部件)接地。
接口装置可以例如在电力传输装置(例如HVDC电力传输装置)中被采用，该电力传输装置具有诸如不对称双极配置的双极配置、或者不对称单极配置。如果接口装置在具有双极配置的电力传输装置中被采用，并且如果故障出现在多个极中的一个极中(例如在多个极中的一个极的电力传输线路中)，另一个极的操作可以可能继续而没有显着的干扰。如果连接至每个极的中性母线线路被连接至对于极所共同的DC中性装置，并且转而被连接至接地电极，则通过使得连接至出现故障的极的中性母线线路的中性母线开关元件将极的变流器与接地电极断开连接，来自“健康”的(一个或多个)极的经由连接至出现故障的极的中性母线线路的DC电流的流动可以被避免。否则，如果故障将出现在极上，来自“健康”的(一个或多个)极的DC电流可能流过连接至出现故障的极的中性母线线路到达故障的位置。来自“健康”的(一个或多个)极的这样的直流电流可能非常难以分断，并且因此这个或这些“健康”的极可能不得不退出操作。
接口装置可以包括故障感测单元，该故障感测单元被配置成感测在极的至少一个极中出现的故障。故障感测单元可以被配置成感测在极的至少一个极中出现的接地故障。
备选地，接口装置可以可操作地和/或通信地耦合至故障感测单元，该故障感测单元不被包括在接口装置中并且被配置成感测在极的至少一个极中出现的故障，例如接地故障。故障感测单元例如可以被包括在保护系统中，该保护系统用于保护、监测和控制电力系统中的部件的操作和/或功能，接口装置被包括在该电力系统中。
无论故障感测单元是否被包括在接口装置中，该故障感测单元例如可以被配置成感测诸如与电力系统的一个或多个部件(例如被包括在接口装置中的至少两个极)的操作状态相关的电流和电压的量，以及基于预定义的算法或标准和所感测的量，感测故障是否出现在电力系统的一个或多个部件中。
连接至极的至少一个极的中性母线线路的中性母线开关元件(也就是，用于可控地且选择性地将极的变流器电气耦合至接地电极的、被包括在连接至极的中性母线线路中的开关元件)例如可以包括电流灭弧器，该电流灭弧器可以与非线性电阻器并联电气连接。电流灭弧器可以与LC电路或LC振荡/谐振电路并联电气连接，该LC电路还可以与非线性电阻器并联电气连接。
备选地或附加地，连接至极的至少一个极的中性母线线路的中性母线开关元件可以包括断路器，该断路器包括至少一个第一功率半导体开关元件，该断路器可以与非线性电阻并联电气连接。断路器还可以包括与至少一个第二功率半导体开关元件串联连接的至少一个机械开关元件。至少一个机械开关元件和至少一个第二功率半导体开关元件可以与断路器并联电气连接。这样的开关元件有时被称为混合式DC断路器，例如如WO2011/057675A1中所描述的。第一和第二功率半导体开关元件的任何一个开关元件例如可以包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、集成栅极换向晶闸管(IGCT)、栅极关断晶闸管(GTO)、多电平变流器单元(例如全桥单元)、或具有接通和关断性能的任何其它类型的功率半导体开关。
备选地或附加地，连接至极中的至少一个极的中性母线线路的中性母线开关元件可以包括至少一个基于电力电子的断路器。至少一个基于电力电子的断路器例如可以包括基于晶闸管的变流器阀和/或VSC阀，VSC阀包括至少一个多电平变流器单元，其中每个多电平变流器单元包括全桥单元。
在本申请的上下文中，全桥单元意味着类似于半桥单元的电路，但包括连接在H桥装置中的四个开关或开关元件，而不是如在半桥单元中的两个开关或开关元件。开关或开关元件的每个开关或开关元件例如可以包括具有接通和关断性能的功率半导体开关，例如IGBT和二极管，其可以相对于开关或开关元件反并联连接。
极中的至少一个极的电力传输线路开关元件(也就是，用于可控地且选择性地将极的变流器与DC电力系统电气耦合的、可以被包括在极的电力传输线路中的开关元件)可以包括能够提供相对较快的开关或换向操作的(DC)开关元件或设备。
电力传输线路开关元件的任何一个开关元件例如可以包括高速开关(HSS)，这在本领域中是已知的。
中性母线开关元件的任何一个开关元件例如可以包括中性母线开关(NBS)，这在本领域中是已知的。
根据第二方面，提供了用于控制或被配置成控制接口装置的操作的控制单元。接口装置被配置成将AC电力系统与DC电力系统耦合。接口装置包括用于将DC电力系统耦合至AC电力系统的至少两个极。接口装置包括接地电极。至少两个极的每个极包括：
-变流器，其用于将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，变流器包括多个可控地可切换的开关元件，变流器被配置成选择性地处于阻断模式中，在阻断模式中多个开关元件未被切换，变流器包括DC侧和AC侧，DC侧用于将变流器耦合至DC电力系统，AC侧用于将变流器耦合至AC电力系统；以及
-断路器，其被布置在变流器的AC侧和AC电力系统之间的电流路径中，并且被配置成在断路器的触点断开时可控地在电流路径中实现电流流动的中断以及在触点闭合时可控地在电流路径中实现电流流动；
其中对于至少两个极的每个极，接口装置还包括：
-中性母线线路，其被连接至极，用于将极的变流器耦合至接地电极；以及
-中性母线开关元件，其被包括在中性母线线路中，用于可控地且选择性地将极的变流器电气耦合至接地电极；
控制单元被配置成：如果在多个极的一个极中感测到故障，则：
-使得极的变流器进入阻断模式；
-使得极的断路器断开其触点，以便在电流路径中实现电流流动的中断；以及
-使得连接至极的中性母线线路的中性母线开关元件将变流器与接地电极断开连接。
控制单元例如可以包括任何适当的中央处理单元(CPU)、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等或其任何的组合，或者由任何适当的中央处理单元(CPU)、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等或其任何的组合构成。控制单元可以可选地能够执行存储在计算机程序产品中(例如以存储器的形式)的软件指令。存储器例如可以是读取和写入存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的任何组合。存储器可以包括永久存储器，其例如可以是磁存储器、光存储器、固态存储器或远程安装的存储器或其任何组合。
至少两个极中的每个极可以包括电力传输线路(例如DC电力传输线路)以及电力传输线路开关元件，该电力传输线路开关元件被包括在电力传输线路中，用于可控地且选择性地将极的变流器与DC电力系统电气耦合。极的变流器可以经由电力传输线路被耦合至DC电力系统。极的电力传输线路可以包括OHL或电缆，或者至少一个OHL部分和至少一个电缆部分。
控制单元可以被配置成，如果在多个极的一个极中感测到故障，则：
-使得极的电力传输线路开关元件将变流器与DC电力系统断开连接。
控制单元可以被配置成，如果在多个极的一个极中感测到故障，则
-使得连接至极的中性母线线路的中性母线开关元件将变流器重新连接至接地电极；以及
-使得极的断路器闭合其触点以便在电流路径中实现电流流动。
根据第三方面，提供了用于在接口装置中使用的方法。接口装置被配置成将AC电力系统与DC电力系统耦合。接口装置包括用于将DC电力系统耦合至AC电力系统的至少两个极。接口装置包括接地电极。至少两个极的每个极包括：
-变流器，其用于将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，变流器包括多个可控地可切换的开关元件，变流器被配置成选择性地处于阻断模式中，在阻断模式中多个开关元件未被切换，变流器包括DC侧和AC侧，DC侧用于将变流器耦合至DC电力系统，AC侧用于将变流器耦合至AC电力系统；以及
-断路器，其被布置在变流器的AC侧和AC电力系统之间的电流路径中，并且被配置成在断路器的触点断开时可控地在电流路径中实现电流流动的中断以及在触点闭合时可控地在电流路径中实现电流流动；
对于至少两个极的每个极，接口装置包括：
-中性母线线路，其被连接至极，用于将极的变流器耦合至接地电极；以及
-中性母线开关元件，其被包括在中性母线线路中，用于可控地且选择性地将极的变流器电气耦合至接地电极；
方法包括，如果在多个极的一个极中感测到故障，则使得极的变流器进入阻断模式。使得极的断路器断开其触点，以便在电流路径中实现电流流动的中断。使得连接至极的中性母线线路的中性母线开关元件将变流器与接地电极断开连接。
至少两个极的每个极可以包括电力传输线路(例如DC电力传输线路)以及电力传输线路开关元件，该电力传输线路开关元件被包括在电力传输线路中，用于可控地且选择性地将极的变流器与DC电力系统电气耦合。极的变流器可以经由电力传输线路被耦合至DC电力系统。极的电力传输线路可以包括OHL或电缆，或者至少一个OHL部分和至少一个电缆部分。
可以使得极的电力传输线路开关元件将变流器与DC电力系统断开连接。
可以使得连接至极的中性母线线路的中性母线开关元件将变流器重新连接至接地电极。
可以使得极的断路器闭合其触点以便在电流路径中实现电流流动。
至少两个变流器的每个变流器可以被配置成选择性地处于解除阻断模式，在解除阻断模式中，变流器的多个开关元件被切换。可以使得已在其中感测到故障的极的变流器进入解除阻断模式。
方法可以包括感测出现在极的至少一个极中的故障。
方法可以在例如具有双极配置(诸如不对称双极配置)或不对称单极配置的电力传输装置(例如HVDC电力传输装置)中被使用。
如果方法在具有双极配置的电力传输装置中被使用，并且如果在故障出现在多个极的一个极中，例如在多个极的一个极的输电线路中，另一个极的操作可以继续而没有显着的干扰。
根据第四方面，提供了配置成将AC电力系统与DC电力系统耦合的变流器站。变流器站包括根据第一方面的接口装置或由根据第一方面的接口装置构成。
根据第五方面，提供了包括AC电力系统和DC电力系统的电力系统。电力系统包括根据第一方面的被配置成将AC电力系统与DC电力系统耦合的接口装置。电力系统例如可以包括HVDC电力传输系统和/或DC电网。
根据第六方面，提供了计算机程序产品，计算机程序产品被配置成，当在根据第二方面的控制单元中执行时，执行根据第三方面的方法。
根据第七方面，提供了计算机可读存储介质，在计算机可读存储介质上被存储有计算机程序产品，该计算机程序产品被配置成，当在根据第二方面的控制单元中执行时，执行根据第三方面的方法。
下面通过示例性实施例描述本发明的其它目的和优点。应该注意的是，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，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，可以组合本发明的不同特征来建立除本文所述的实施例之外的实施例。
附图说明
下面参照附图描述本发明的示例性实施例。
图1是根据本发明的实施例的接口装置的示意性框图。
图2是根据本发明的实施例的电力系统的示意性框图。
图3是根据本发明的实施例的方法的示意性流程图。
图4和图5是被包括在根据本发明的实施例的接口装置中的中性母线开关元件的示意性框图。
图6是根据本发明的实施例的携带计算机程序代码的计算机可读装置的示意图。
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所必需的部件，其中其它部件可能被省略或者仅仅被暗示。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图来描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的本发明的实施例；相反，通过示例的方式提供这些实施例，使得本公开将向本领域技术人员传达本发明的范围。
图1是根据本发明实施例的接口装置100的示意性框图。接口装置100被配置成将AC电力系统110与DC电力系统120耦合。接口装置100包括用于将DC电力系统120耦合至AC电力系统110的两个极10、11。应该理解的是，图1中描绘的极的数目是示例性的并且是根据本发明的一个或多个实施例。例如，根据本发明的一个或多个实施例，接口装置100可以包括多于两个的极。
AC电力系统110可以包括多个相。根据本发明的一个或多个实施例，AC电力系统110可以是三相电力系统，其包括用于将AC电力系统110与DC电力系统120耦合或者将DC电力系统120与AC电力系统110耦合的三个导体或三个相。图1中仅描绘了一个相，例如几个相中的一个。
接口装置100包括接地电极12。接地电极12例如可以在其一端在地电位处。如图1所示，接地电极12可以直接被连接至地25或接地点。备选地，接地电极12可以经由一个或多个中间部件间接被连接至地25。
极10包括电力传输线13和用于将AC电力转换为DC电力或者将DC电力转换为AC电力的变流器15。变流器15包括多个可控地能切换的开关元件(图1中未示出)。变流器15被配置成选择性地处于阻断模式，在阻断模式中变流器15的开关元件未被切换。变流器15包括DC侧和AC侧，DC侧用于经由电力传输线13将变流器15耦合至DC电力系统120，AC侧用于将变流器15耦合至AC电力系统110。
极10包括布置在变流器15的AC侧和AC电力系统110之间的电流路径中的断路器19。断路器19被配置成在断开断路器19的触点(图1中未示出)时可控地在电流路径中实现电流流动的中断，并且在触点闭合时可控地在电流路径中实现电流流动。
如图1中所示，变流器15可以经由变压器26被连接至AC电力系统110。根据图1中所示的本发明的实施例，变压器26在断路器19和变流器15之间与断路器19串联连接。变压器26可以包括用于将变压器26耦合至AC电力系统110的初级侧和用于将变压器26耦合至变流器15的次级侧。
接口装置100包括连接至极10的中性母线线路17，用于将变流器15耦合至接地电极12。
极11与极10类似。极11包括电力传输线14和用于将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力的变流器16。变流器16包括多个可控地能切换的开关元件(图1中未示出)。变流器16被配置为选择性地处于阻断模式，在阻断模式中变流器16的开关元件未被切换。变流器16包括DC侧和AC侧，DC侧用于经由电力传输线14将变流器16耦合至DC电力系统120，AC侧用于将变流器16耦合至AC电力系统110。
极11包括布置在变流器16的AC侧和AC电力系统110之间的电流路径中的断路器20。断路器20被配置成在断开断路器20的触点(图1中未示出)时可控地在电流路径中实现电流流动的中断，并在触点闭合时可控地在电流路径中实现电流流动。
如图1所示，变流器16可以经由变压器27被连接至AC电力系统110。根据图1中所示出的本发明的实施例，变压器27在断路器20和变流器16之间与断路器20串联连接。变压器27可以包括用于将变压器27耦合至AC电力系统110的初级侧和用于将变压器27耦合至变流器16的次级侧。
变流器15、16例如可以包括HVDC变流器或由HVDC变流器构成。接口装置100因此可以是HVDC接口装置。
接口装置100包括连接至极11的中性母线线路18，用于将变流器16耦合至接地电极12。
除了变流器15、16的中性母线线路17、18之外，变流器15、16的每个变流器还可以包括正DC母线和负DC母线，或者正DC端子和负DC端子。
根据图1中所示的本发明的实施例，连接至极10、11以用于将相应的变流器15、16耦合至接地电极12的中性母线17、18可以被连接至DC中性装置，该DC中性装置对于极是共同的，并且通过被连接至接地电极12(即被接大地或被接地)而在相对低的电压电位上。
图1中所示的接口装置100例如可以作为双极装置来操作，或者作为不对称单极装置来操作，其中极10和11中的一个被阻断和被隔离。
尽管变压器26、27在图1中被示出为具有初级绕组和次级绕组的变压器，但应当理解，这是根据本发明的一个或多个实施例而示例性的。例如，根据本发明的一个或多个实施例，除了如图1中所示的初级绕组和次级绕组之外，变压器26和/或变压器27例如可以包括一个附加绕组(或多个附加绕组)。变压器26和/或变压器27的这样的附加绕组可以被称为第三绕组。
极10包括电力传输线路开关元件21，电力传输线路开关元件21被包括在电力传输线路13中，用于可控地且选择性地将变流器15与DC电力系统120电气耦合。也就是，借助于电力传输线路开关元件21，变流器15分别可以可控地且选择性地连接至DC电力系统120以及与DC电力系统120断开连接。
接口装置100包括中性母线开关元件23，中性母线开关元件23被包括在连接至极10(的变流器15)的中性母线17中，以用于可控地且选择性地将变流器15电气耦合至接地电极12。也就是，借助于中性母线开关元件23，变流器15分别可以可控地且选择性地连接至接地电极12以及与接地电极12断开连接。
极11包括电力传输线路开关元件22，电力传输线路开关元件22被包括在电力传输线路14中，以用于可控地且选择性地将变流器16与DC电力系统120电气耦合。也就是，借助于电力传输线路开关元件22，变流器16分别可以可控地且选择性地连接至DC电力系统120以及与DC电力系统120断开连接。
接口装置100包括中性母线开关元件24，中性母线开关元件24被包括在连接至极11(的变流器16)的中性母线18中，以用于可控地且选择性地将变流器16电气耦合至接地电极12。也就是，借助于中性母线开关元件24，变流器16分别可以可控地且选择性地连接至接地电极12以及与接地电极12断开连接。
电力传输线路开关元件21、22中的任何一个例如可以包括高速开关(HSS)，这在本领域中是已知的。
中性母线开关元件23、24中的任何一个例如可以包括中性母线线开关(NBS)，这在本领域中是已知的。中性母线开关元件23、24中的任何一个例如可以包括电流灭弧器(interrupter)，该电流灭弧器例如可以包括机械电流灭弧器和/或基于电力电子的电流灭弧器。
图2是根据本发明实施例的电力系统200的示意性框图。电力系统200包括AC电力系统110和DC电力系统120。电力系统200包括根据本发明的实施例的接口装置100，例如参照图1在前文中和下文中所描述的接口装置100，该接口装置100被配置成将AC电力系统110与DC电力系统120耦合。
接口装置100包括用于控制接口装置100的操作的控制单元30。
根据图2中所示的本发明的实施例并进一步参照图1，接口装置100包括故障感测单元40，故障感测单元40被配置成感测可能出现在极10、11中的至少一个中的故障。故障感测单元40例如可以被配置成感测可能出现在极10、11中的至少一个中的接地故障。
根据本发明的一个或多个实施例，接口装置100中的故障感测单元40的装置是示例性的。备选地，接口装置100可以可操作地和/或通信地耦合(例如，使用本领域已知的任何合适的有线和/或无线通信技术或通信链路)至故障感测单元，该故障感测单元未包括在接口装置100中并且被配置成感测故障，例如感测在极10、11中的至少一个中出现的接地故障。故障感测单元例如可以被包括在保护系统(图1或图2中未示出)中，保护系统用于保护、监测和控制在电力系统200中的部件的操作和/或功能。
进一步参照图1，控制单元30被配置成：如果在多个极的一个极中感测到故障，则采取动作。下面将参照出现在极10中的故障，特别是出现在极10的电力传输线路13中的接地故障来描述根据本发明的一个或多个实施例的这样的动作的原理。应当理解，相同或相似的原理可以被应用在故障出现在极11中的情况下，并且特别是接地故障出现在极11的电力传输线路14中的情况下。
如果在极10中，例如根据所示的实施例在极10的电力传输线13中感测到图1中的“F”所指示的故障，则瞬态或故障电流可以流过连接至变流器15的中性母线线路17、变流器15以及电力传输线路13中的故障位置。这样的瞬态或故障电流应当优选地尽可能快地被衰减。
控制单元30被配置成：如果在极10中(例如根据所示的实施例在极10的电力传输线路13中)感测到故障F，则使得变流器15进入阻断模式，使得断路器19断开其触点以便在变流器15的AC侧和AC电力系统110之间的电流路径中实现电流的中断，并且使得中性母线开关元件23将变流器15与接地电极12断开连接。
发明人已经发现，在变流器15已进入阻断模式以及变流器15的AC侧处的断路器19已被断开以便在变流器15的AC侧和AC电力系统110之间的电流路径中实现电流流动的中断之后，通过断开中性母线开关元件23，从而将变流器15与接地电极12断开连接，在故障F出现时可能产生的瞬态或故障电流可以相对较快地被衰减，尤其是与如果瞬态或故障电流将由电路自身中的阻抗“自然地”被衰减相比较，要明显地更快。
变流器15(和/或变流器16)例如可以包括VSC，VSC例如可以包括至少一个多电平变流器单元。每个多电平变流器单元例如可以包括半桥单元。
变流器15(和/或变流器16)例如可以包括布置在一个或多个相支路(图1中未示出)的相应的相支路中的一个或多个相臂中的多个多电平变流器单元，其中AC电力系统110的每一个AC相可以有一个相支路。相支路例如可以被并联连接在DC电力系统120的端子之间。
控制单元30可以被配置成：如果在极10中感测到故障F，则使得电力传输线路开关元件21将变流器15与DC电力系统120断开连接。
变流器15与DC电力系统120断开连接应当优选地在瞬态或故障电流已经被衰减到零或基本为零之后被执行。在变流器15已进入阻断模式以及变流器15的AC侧处的断路器19已被断开以便在变流器15的AC侧和AC电力系统110之间的电流路径中实现电流流动的中断之后，通过断开中性母线开关元件23以便将变流器15与接地电极12断开连接，瞬态或故障电流可以被衰减到零或基本为零，因此可以不需要电力传输线路开关元件21具有电流分断或中断能力或性能。由于中性母线线路与极相比通常在相对较低的电压下操作，因此中性母线开关元件23与具有电流分断或中断能力或性能的电力传输线路开关元件21相比，通常将更便宜(得多)。在将变流器15与DC电力系统120断开连接之后，变流器15可以完全或基本上完全与接口装置100的其它部件电气隔离，并且可以与电力系统200的其余部分电气隔离。
控制单元30可以被配置成：如果在极10中感测到故障F，则使得中性母线开关元件23将变流器15重新连接至接地电极12，并且使得断路器19闭合其触点以便在变流器15的AC侧和AC电力系统110之间的电流路径中实现电流流动。在变流器15已被重新连接至接地电极12并且断路器19已闭合其触点以便在变流器15的AC侧和AC电力系统110之间的电流路径中实现电流流动之后，变流器15可以准备好被解除阻断。例如，在变流器15是或包括VSC的情况下，一旦变流器15已被解除阻断，则变流器15可以继而再次根据本领域已知的VSC的操作原理来操作。
现在参照图3，示出了根据本发明的实施例的方法300的示意性流程图。方法300包括八个步骤301-308。步骤301和步骤305-308的每个步骤都是可选的。
方法300是供在接口装置中使用。接口装置被配置成将AC电力系统与DC电力系统耦合。接口装置包括用于将DC电力系统耦合至AC电力系统的至少两个极。接口装置包括接地电极。至少两个极的每个极包括：
-电力传输线路，例如DC电力传输线路；
-变流器，用于将AC电力转换为DC电力或者将DC电力转换为AC电力，该变流器包括多个可控地可切换的开关元件，该变流器被配置成选择性地处于阻断模式，在阻断模式中多个开关元件未被切换，该变流器包括DC侧和AC侧，DC侧用于经由电力传输线路将变流器耦合至DC电力系统，AC侧用于将变流器耦合至AC电力系统；
-断路器，被布置在变流器的AC侧和AC电力系统之间的电流路径中，并且被配置成在断路器的触点断开时可控地在电流路径中实现电流流动的中断以及在触点闭合时可控地在电流路径中实现电流流动；
-电力传输线路开关元件，被包括在电力传输线路中，用于可控地且选择性地将变流器与DC电力系统电气耦合。
对于至少两个极的每个极，接口装置包括：
-中性母线线路，被连接至极，用于将极的变流器耦合至接地电极；以及
-中性母线开关元件，被包括在中性母线线路中，用于可控地且选择性地将极的变流器电气耦合至接地电极。
方法300可以包括感测在极的至少一个极中出现的故障，301。
方法300包括：如果在多个极的一个极中感测到故障，则使得极的变流器进入阻断模式，302。使得极的断路器断开其触点，以便在电流路径中实现电流流动的中断，303。使得连接至极的中性母线线路的中性母线开关元件将变流器与接地电极断开连接，304。方法300继而可以结束。
此外，根据本发明的实施例，可以使得极的电力传输线路开关元件将变流器与DC电力系统断开连接，305。方法300继而可以结束。
此外，根据本发明的实施例，可以使得连接至极的中性母线线路的中性母线开关元件将变流器重新连接至接地电极，306。可能地，继而可以使得极的断路器闭合其触点以便在电流路径中实现电流流动，307。方法300继而可以结束。
至少两个变流器的每个变流器可以被配置成选择性地处于解除阻断模式，在解除阻断模式中变流器的多个开关元件被切换。
另外，根据本发明的实施例，可以使得已感测到故障的极的变流器进入解除阻断模式，308。
图4和图5是根据本发明实施例的被包括在接口装置中的极的中性母线开关元件23的示意性框图。图4和图5中所示的中性母线开关元件23例如可以被包括在如前文参照图1或图2所描述的接口装置100中。
根据图4中所示的本发明的实施例，中性母线开关元件23可以包括电流灭弧器51，电流灭弧器51可以与非线性电阻器52并联电气连接。根据图4中所示的本发明的实施例，电流灭弧器51可以与示意性指示为53的LC电路或LC振荡/谐振电路并联电气连接，该LC电路53还可以与非线性电阻器52并联电气连接，诸如图4中所示。LC电路53包括可以被串联电气连接的电感器54和电容器55。LC电路53、电感器54、电容器55和非线性电阻器52的功能和性能分别在本领域中是已知的并且在本文中没有进一步描述。应该理解，图4中的电感器54不一定必须是物理安装在电路中的单独的专用电抗器，而是可以通过电路自身的电感来构成。
根据图5中所示的本发明的实施例，中性母线开关元件23可以包括断路器61，断路器61包括多个功率半导体开关元件62、63、64、65，功率半导体开关元件62、63、64、65可以被电气连接，例如串联。在图5中描绘了四个功率半导体开关元件62、63、64、65，但是如图5中由功率半导体开关元件62、63和功率半导体开关元件64、65之间的虚线所指示的，可以有更多的功率半导体开关元件。应当理解，图5中所描绘的断路器61中的功率半导体开关元件62、63、64、65的数目是示例性的，并且是根据本发明的一个或多个实施例。根据本发明的一个或多个实施例，断路器61可以包括单个功率半导体开关元件、或两个、三个或五个或更多个功率半导体开关元件。根据图5中所示的本发明的实施例，断路器61可以与非线性电阻器68并联电气连接。断路器61还可以包括与至少一个功率半导体开关元件66串联连接的至少一个机械开关元件67，其中机械开关元件67和功率半导体开关元件66与断路器61并联电气连接，如图5中所示。尽管根据图5中所示的本发明的实施例，仅有一个功率半导体开关元件66与机械开关67串联连接，应当理解的是，可以有例如数个并联连接的功率半导体开关元件，其转而与机械开关67串联连接，以提高冗余度或增加电流水平性能。功率半导体开关元件62、63、64、65、66中的任何一个可以包括例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、集成栅极换向晶闸管(IGCT)、或栅极关断晶闸管(GTO)、多电平变流器单元(例如全桥单元)或具有接通和关断能力的任何其它类型的功率半导体开关。例如，根据本发明的一个或多个实施例，功率半导体开关元件62、63、64、65可以包括IGBT，并且功率半导体开关元件66可以包括MOSFET。诸如图5中所示的中性母线开关元件23可以被称为混合式DC断路器。备选地或附加地，中性母线开关元件23可以包括至少一个多电平变流器单元，例如全桥单元。
现在参照图6，示出了根据本发明的实施例的携带计算机程序代码的计算机可读装置401、402的示意图。计算机可读装置401、402或计算机程序代码被配置成在根据本发明的实施例的控制单元30(例如上文参照图1或图2所描述的控制单元30)中执行或运行。计算机可读装置401、402或计算机程序代码被配置成：当在控制单元中执行时，执行根据本发明的实施例的例如如上文参照图3所描述的方法。图6中所示的计算机可读装置401、402或计算机可读存储介质包括数字通用光盘(DVD)401和软盘402。尽管仅有两种不同类型的计算机可读装置401、401在图6中被描绘，但本发明包括采用任何其它适当类型的计算机可读装置或计算机可读数字存储介质的实施例，诸如但不限于非易失性存储器、硬盘驱动器、CD、闪存、磁带、USB存储设备、Zip驱动器等等。
总之，公开了接口装置。接口装置被配置成将AC电力系统与DC电力系统耦合。接口装置包括用于将DC电力系统耦合至AC电力系统的至少两个极。极中的每个极包括用于将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力的变流器。如果故障已出现在多个极的一个极中，则瞬态电流或故障电流可能流经连接至极的中性母线、极的变流器以及极中故障的位置。这样的瞬态或故障电流应当优选地尽可能快地被衰减，此后，极可以与接口装置的其它部件电气隔离。在变流器已进入阻断模式并且在变流器的AC侧处的断路器已被断开以便在变流器的AC侧和AC电力系统之间实现电流流动的中断之后，通过断开连接至极的中性母线线路的中性母线开关元件，这样的瞬态或故障电流可以相对较快地被衰减。还公开了用于控制接口装置的操作的控制单元以及用于操作接口装置的方法。
尽管在附图和前述说明中已经示出了本发明，但是这样的示出应被认为是说明性的或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实施要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在所附权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施这一事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制范围。

Claims (27)

1.一种接口装置(100)，其被配置成将交流AC电力系统(110)与直流DC电力系统(120)耦合，所述接口装置(100)包括用于将所述DC电力系统耦合至所述AC电力系统的至少两个极(10、11)、以及接地电极(12)，所述至少两个电极的每个极包括：
变流器(15、16)，其用于将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，所述变流器包括多个可控地可切换的开关元件，所述变流器被配置成选择性地处于阻断模式中，在所述阻断模式中所述多个开关元件未被切换，所述变流器包括DC侧和AC侧，所述DC侧用于将所述变流器耦合至所述DC电力系统，所述AC侧用于将所述变流器耦合至所述AC电力系统；以及
断路器(19、20)，其被布置在所述变流器的所述AC侧和所述AC电力系统之间的电流路径中，并且被配置成在所述断路器的触点断开时可控地在所述电流路径中实现电流流动的中断以及在所述触点闭合时可控地在所述电流路径中实现电流流动；
其中对于所述至少两个极的每个极，所述接口装置还包括：
中性母线线路(17、18)，其被连接至所述极，以用于将所述极的变流器耦合至所述接地电极；以及
中性母线开关元件(23、24)，其被包括在所述中性母线线路中，用于可控地且选择性地将所述极的变流器电气耦合至所述接地电极；
其中所述接口装置还包括控制单元(30)，所述控制单元(30)被配置成：如果在所述极中的一个极(10)中感测到故障(F)，则：
使得所述极的所述变流器进入所述阻断模式；
使得所述极的所述断路器断开其触点，以便在所述电流路径中实现电流流动的中断；以及
使得连接至所述极的所述中性母线线路的所述中性母线开关元件将所述变流器与所述接地电极断开连接。
2.根据权利要求1所述的接口装置，其中所述至少两个极的每个极包括电力传输线路(13、14)和被包括在所述电力传输线路(13、14)中的电力传输线路开关元件(21、22)，所述电力传输线路开关元件(21、22)用于可控地且选择性地将所述极的变流器与所述DC电力系统电气耦合，以及其中所述极的变流器经由所述电力传输线路被耦合至所述DC电力系统，其中所述控制单元还被配置成：如果在所述极中的一个极中感测到故障，则：
使得所述极的所述电力传输线路开关元件将所述变流器与所述DC电力系统断开连接。
3.根据权利要求2所述的接口装置，其中所述控制单元还被配置成：如果在所述极中的一个极中感测到故障，则：
使得连接至所述极的所述中性母线线路的所述中性母线开关元件将所述变流器重新连接至所述接地电极；以及
使得所述极的所述断路器闭合其触点以便在所述电流路径中实现电流流动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的接口装置，其中连接至每个极的所述中性母线线路被连接至DC中性装置，所述DC中性装置对于所述极是共同的并且被连接至所述接地电极。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的接口装置，还包括故障感测单元(40)，所述故障感测单元被配置成感测在所述极的至少一个极中出现的故障。
6.根据权利要求5所述的接口装置，其中所述故障感测单元被配置成感测在所述极的至少一个极中出现的接地故障。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的接口装置，其中所述极的至少一个极的所述变流器包括电压源变流器VSC。
8.根据权利要求7所述的接口装置，其中所述VSC包括至少一个多电平变流器单元，其中每个多电平变流器单元包括半桥单元。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的接口装置，其中连接至所述极的至少一个极的所述中性母线线路的所述中性母线开关元件包括以下的至少一个：
电流灭弧器(51)，其与非线性电阻器(52)并联电气连接；
断路器(61)，其包括至少一个第一功率半导体开关元件(62、63、64、65)，所述断路器与非线性电阻器(68)并联电气连接；以及
至少一个基于电力电子的断路器。
10.根据权利要求9所述的接口装置，其中所述至少一个第一功率半导体开关元件包括全桥单元。
11.根据权利要求9或10所述的接口装置，其中所述断路器还包括至少一个机械开关元件(67)，所述至少一个机械开关元件(67)与至少一个第二功率半导体开关元件(66)串联连接，其中所述至少一个机械开关元件(67)和所述至少一个第二功率半导体开关元件(66)与所述断路器并联电气连接。
12.根据权利要求11所述的接口装置，其中所述至少一个第二功率半导体开关元件包括全桥单元。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的接口装置，其中所述极的至少一个极的所述电力传输线路开关元件不具有电流分断或中断能力或性能。
14.一种用于控制接口装置(100)的操作的控制单元(30)，所述接口装置(100)被配置成将交流AC系统(110)与直流DC电力系统(120)耦合或将直流DC电力系统(120)与交流AC系统(110)耦合，所述接口装置包括用于将所述DC电力系统耦合至所述AC电力系统的至少两个极(10、11)以及接地电极(12)，其中所述至少两个极的每个极包括：变流器(15、16)，其用于将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，所述变流器(15、16)包括多个可控地可切换的开关元件，所述变流器被配置成选择性地处于阻断模式，在所述阻断模式中所述多个开关元件未被切换，所述变流器包括DC侧和AC侧，所述DC侧用于将所述变流器耦合至所述DC电力系统，所述AC侧用于将所述变流器耦合至所述AC电力系统；断路器(19、20)，其被布置在所述变流器的所述AC侧和所述AC电力系统之间的电流路径中，并且被配置成在所述断路器的触点断开时可控地在所述电流路径中实现电流流动的中断以及在所述触点闭合时可控地在所述电流路径中实现电流流动；对于所述至少两个极的每个极，所述接口装置还包括：中性母线线路(17、18)，其被连接至所述极，以用于将所述极的变流器耦合至所述接地电极；以及中性母线开关元件(23、24)，其被包括在所述中性母线线路中，用于可控地且选择性地将所述极的变流器电气耦合至所述接地电极；所述控制单元被配置成：如果在所述极中的一个极(10)中感测到故障(F)，则：
使得所述极的所述变流器进入所述阻断模式；
使得所述极的所述断路器断开其触点，以便在所述电流路径中实现电流流动的中断；以及
使得连接至所述极的所述中性母线线路的所述中性母线开关元件将所述变流器与所述接地电极断开连接。
15.根据权利要求14所述的控制单元，其中所述至少两个极的每个极包括电力传输线路(13、14)和被包括在所述电力传输线路中的电力传输线路开关元件(21、22)，所述电力传输线路开关元件(21、22)用于可控地且选择性地将所述极的变流器与所述DC电力系统电气耦合，以及其中所述极的变流器经由所述电力传输线路被耦合至所述DC电力系统，所述控制单元被配置成：如果在所述极中的一个极中感测到故障，则：
使得所述极的所述电力传输线路开关元件将所述变流器与所述DC电力系统断开连接。
16.根据权利要求15所述的控制单元，所述控制单元被配置成：如果在所述极中的一个极中感测到故障，则：
使得连接至所述极的所述中性母线线路的所述中性母线开关元件将所述变流器重新连接至所述接地电极；以及
使得所述极的所述断路器闭合其触点以便在所述电流路径中实现电流流动。
17.一种用于在接口装置(100)中使用的方法(300)，所述接口装置(100)被配置成将交流AC系统(110)与直流DC电力系统(120)耦合或将直流DC电力系统(120)与交流AC系统(110)耦合，所述接口装置包括用于将所述DC电力系统耦合至所述AC电力系统的至少两个极(10、11)以及接地电极(12)，其中所述至少两个极的每个极包括：变流器(15、16)，其用于将AC电力转换为DC电力或将DC电力转换为AC电力，所述变流器(15、16)包括多个可控地可切换的开关元件，所述变流器被配置成选择性地处于阻断模式，在所述阻断模式中所述多个开关元件未被切换，所述变流器包括DC侧和AC侧，所述DC侧用于将所述变流器耦合至所述DC电力系统，所述AC侧用于将所述变流器耦合至所述AC电力系统；断路器(19、20)，其被布置在所述变流器的所述AC侧和所述AC电力系统之间的电流路径中，并且被配置成在所述断路器的触点断开时可控地在所述电流路径中实现电流流动的中断以及在所述触点闭合时可控地在所述电流路径中实现电流流动；对于所述至少两个极的每个极，所述接口装置还包括：中性母线线路(17、18)，其被连接至所述极，以用于将所述极的变流器耦合至所述接地电极；以及中性母线开关元件(23、24)，其被包括在所述中性母线线路中，用于可控地且选择性地将所述极的变流器电气耦合至所述接地电极；所述方法包括：如果在所述极中的一个极(10)中感测到故障(F)，则：
使得(302)所述极的所述变流器进入所述阻断模式；
使得(303)所述极的所述断路器断开其触点，以便在所述电流路径中实现电流流动的中断；以及
使得(304)连接至所述极的所述中性母线线路的所述中性母线开关元件将所述变流器与所述接地电极断开连接。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述至少两个极的每个极包括电力传输线路(13、14)和被包括在所述电力传输线路中的电力传输线路开关元件(21、22)，所述电力传输线路开关元件(21、22)用于可控地且选择性地将所述极的变流器与所述DC电力系统电气耦合，以及其中所述极的变流器经由所述电力传输线路被耦合至所述DC电力系统，所述方法还包括：
使得(305)所述极的所述电力传输线路开关元件将所述变流器与所述DC电力系统断开连接。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：
使得(306)连接至所述极的所述中性母线线路的所述中性母线开关元件将所述变流器重新连接至所述接地电极；以及
使得(307)所述极的所述断路器闭合其触点以便在所述电流路径中实现电流流动。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述至少两个变流器的每个变流器被配置成选择性地处于解除阻断模式，在解除阻断模式中所述变流器的所述多个开关元件被切换，所述方法还包括：
使得(308)已感测到故障的所述极的所述变流器进入所述解除阻断模式。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，还包括感测(301)出现在所述极的至少一个极中的故障。
22.一种变流器站，其被配置成将交流电力系统(110)与直流电力系统(120)耦合，所述变流器站包括根据权利要求1至13中任一项所述的接口装置(100)。
23.一种电力系统(200)，其包括交流AC电力系统(110)、直流DC电力系统(120)以及被配置成将所述AC电力系统与所述DC电力系统耦合的根据权利要求1至13中任一项所述的接口装置(100)。
24.根据权利要求23所述的电力系统，其中所述电力系统包括高压直流电力传输系统。
25.根据权利要求23或24所述的电力系统，其中所述电力系统包括DC电网。
26.一种计算机程序产品，其被配置成当在根据权利要求14至16中任一项所述的控制单元(30)中执行时，执行根据权利要求17至21中任一项所述的方法(300)。
27.一种计算机可读存储介质(401；402)，在其上被存储有计算机程序产品，所述计算机程序产品被配置成当在根据权利要求14至16中任一项所述的控制单元(30)中执行时，执行根据权利要求17至21中任一项所述的方法(300)。
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