CN206585336U - 具有接地开关的高压直流传输系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有接地开关的高压直流传输系统。本实用新型涉及高压直流传输。提出了，使高压直流传输线路的一个极(107)以站(103，104，105，106)结束，由此对于高压直流传输线路的两个极(107，108)设置两个站(103，104，105，106)，所述两个站经过低压导线(109，110)互相连接，其中，低压导线(109，110)之一具有电极(111，112)。由此高压直流传输线路的各个极(107，108)可以灵活地放置在不同的地点，然后这些极(107，108)经过低压导线(109，110)互相连接。这种架构尤其对于长的导线具有优势，并且避免了这样的长导线的全部功率仅到达唯一一个地点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高压直流传输线路(线路)。
背景技术
例如西门子公司的信息手册“High Voltage Direct Current Transmission -Proven Technology for Power Exchange”，因特网上在http://www.energy.siemens.com/hq/pool/hq/power-transmission/HVDC/HVDC_Proven_Technology.pdf可以找到，示出了与高压直流传输尤其是配置相关的基础知识。其中也描述了不同开关，例如HSNBS、HSGS和MRTB类型的功能。
为了将电能经过大于1500km从发电厂传输到大的城市范围，例如采用超高压范围的高压直流传输(UHVDC)。
如果为此使用具有两个接头的通常的直流配置，则需要相应地设计经过导线连接的交流电网(也称为AC系统)，以便能够相应地耐受系统的干扰。
目前存在具有多个接头的两种不同的系统：
按照并联配置，将一个极的变流器对于所有接头在0V和全直流电压之间并联。按照串联配置，所有变换器在0V和全直流电压之间串联。
在此缺陷是，该配置对于特定使用范围是麻烦的、不灵活的和昂贵的。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，避免前面提到的缺陷并且尤其是提供一种成本低和灵活的替换方案。
该技术问题按照本实用新型的特征来解决。还给出了优选的实施方式。
为了解决上述技术问题，提出了一种高压直流传输线路(“线路”)，
-具有第一站，其与高压直流传输线路的第一极相连，
-具有第二站，其与高压直流传输线路的第二极相连，
-其中，第一站与第二站经过两个导线相连，
-其中，导线之一与电极相连。
站尤其是具有至少一个交流系统(也称为“AC系统”)。在此优选地是交流系统经过整流器和/或变流器的连接。
所述电极是地。
通过该方案，可以的是，将与线路的两个极(导线)相连的两个站互相分离地放置，其中在两个站之间的连接可以通过低压导线实现。通过两个导线的合适的接线或利用，可以的是，例如在故障情况下，实现电流经过接地或经过两个导线放电。
在此优点是，可以减小线路对交流电网的影响，方式是，在线路的两个极上的功率可以灵活地划分到可以设置在不同的地点的多个站。
提出了一种具有四个接头的配置，其实现经济的和有效的功率传输。
在此指出，站可以具有一个或多个组件。站的各部分也可以分别在一个或多个组件中实现。这例如对于后面解释的开关也成立：于是例如一个开关可以实现一个或多个开关功能。相反地，多个开关也可以按照单个物理开关的形式实现。
按照一种扩展，用于将第一站与第二站相连的两个导线中的每一个是低压导线，尤其是低压直流传输线。
按照另一种扩展，高压直流传输线路的第一极相应于第一导线并且第二极相应于第二导线，其中，第一导线和第二导线的长度相同、长度大约相同或者长度不同。
尤其是按照一种扩展，第一导线和/或第二导线比所述导线中的至少一个长2至20倍。
此外，按照一种扩展，第一站和第二站互相分离地布置。
尤其是，第一站和第二站可以互相相隔数千米地布置。例如在两个站之间可以存在(几)十或(几)百千米的距离。
此外按照一种扩展，第一站和第二站分别具有
-至少一个交流系统，
-第一开关，借助其可以跨接至少一个交流系统，
-第二开关，借助其可以切换至与电极相连的导线的连接，
-第三开关，借助其可以切换至不与电极相连的另一个导线的连接。
尤其是，每一个站具有用于控制其开关的单元。该单元可以根据状态和/或测量值来控制站的开关，由此激活站中不同的电流路径。
下一个扩展在于，第二开关和/或第三开关是大功率开关。
借助大功率开关，例如可以快速和/或带负载进行切换。
按照一种构造，第一站和第二站具有与地建立连接的开关。
这可以借助高速接地开关(HSGS：“High Speed Ground Switch”)来实现，如果至地电势的路径已被隔离，其可以将站与地相连。
一种实施方式在于，控制第一站的开关，使得断开至与电极相连的导线的连接。
下一个构造是，在检测到第一站的至少一个交流系统中的故障的情况下，断开至与电极相连的导线的连接。
另一种构造是，控制第一站的开关，使得高压直流传输线路的第一极与不与电极相连的导线相连，从而第一站的至少一个交流系统被跨接。
一个扩展在于，控制第二站的开关，使得第二站的至少一个交流系统与不与电极相连的导线相连，并且断开至与电极相连的导线的连接。
例如可以设置一个处理单元，其控制一个或多个站。也可以的是，每个站设置多个处理单元。处理单元可以作为处理器单元和/或至少部分固定接线或逻辑的电路装置来实现。所述处理单元可以是或包括任何种类的处理器或计算机或具有相应所需的外围设备(存储器、输入/输出接口、输入输出设备等)的计算机。
附图说明
上面描述的本实用新型的特征、特点和优点以及实现其的方式通过以下对结合附图详细解释的实施例的示意性描述变得更清楚和容易理解。在此为清楚起见，可以对相同或作用相同的元件设置相同的附图标记。其中：
图1示出了具有四个站的示例性双极配置；
图2示出了图1中的发送侧系统的示例性视图；
图3示出了图1中的接收侧系统的示例性视图。
具体实施方式
图1示意性地示出了具有四个站103至106的示例性双极配置(也称为高压直流传输线路或者线路)。在双极系统中，极107与站103和105对应，并且极108与站104和106对应。站103 和104是系统101(在此也示例性地称为发送器)的部分，并且站 105和106是系统102(在此也示例性地称为接收器)的部分。
站103至106分别具有用于连接交流电网的至少一个转换器(变流器)。例如可以采用所谓的模块化多级变流器(MMC：“Modular Multilevel Converter”)，其基础模块通常是由IGBT和二极管构成的所谓的半桥。该基础模块也称为子模块(也称为：转换器模块)。公知的是，将多个这样的子模块串联，以实现耐高压性能。转换器可以具有整流器和变流器并且布置在站中。相应地，利用附图标记115表示交流系统(AC系统)或至交流电网的连接。在附图中示例性地每个站串联两个AC系统115。这仅相应于象征性的考虑，也可以例如每个站设置仅一个AC系统或任意数量的AC系统。尤其是可以每个站设置不同数量的AC系统。
站103与站105经过导线113相连，并且站104与站106经过导线114相连。导线113和114可以具有相同的长度、大约相同的长度或不同的长度。例如导线113和导线114可以分别具有1500km至2500km的长度。例如导线113也可以具有1500km 至2500km的长度，并且导线114具有1000km至2000km的长度。
与常规的双极直流系统相比，在本情况中，极107、108可以与系统的在位置上互相分离地布置的站相连。站103与站104经过两个导线109相连，其中，导线之一与电极111相连(接地)。站105与站106经过两个导线110相连，其中，导线之一与电极112相连(接地)。
利用附图标记109、110表示的导线尤其分别是低压直流传输线。每个导线例如可以具有一百或数百千米(例如200km至300km)的长度。距离可以基于 AC系统的结构来选择。
图2示出了包括站103和站104的系统101的示例性视图
站103经过接头220与导线113相连。接头220经过开关201 与节点202相连。节点202经过包括开关203和两个AC系统115的串联电路与节点205相连。节点205经过开关207与节点206相连，并且节点206经过开关204与节点202相连。节点205经过开关219接地。节点206经过导线209 与站104的节点211相连。节点205经过开关208与导线210相连，导线 210的另一端经过开关214与节点213相连。开关214和节点213是站104 的一部分。
由此导线209和210将站103与站104相连。两个导线209和 210也具有附图标记109。导线209和210尤其分别是低压直流传输线，其例如可以是200km至300km长。由此站103和104可以互相隔开数百千米布置。站103和104中的每一个与包括导线113和114的系统的一个极相连。此外导线210与电极111相连(接地)。
此外，在站104中，节点211经过开关217与节点222相连。节点 211经过开关212与节点213相连。节点213经过开关215接地。节点213经过包括两个AC系统115和开关216的串联电路与节点222相连。节点222经过开关218与接头221相连，经过所述接头，站104与导线114相连。
开关208和214例如是MRTB(“Metallic Return Transfer Breaker(金属回路转换断路器)”)类型的开关，开关207和212例如是MRS(“Metallic Return Switch(金属回路开关)”)类型的开关，并且开关219和215例如是HSGS(“高速接地开关”)类型的开关。
图3示出了包括站105和站106的系统102的示例性视图
站105经过接头301与导线113相连。接头301经过开关302 与节点303相连。节点303经过包括开关304、两个AC系统115和开关305的串联电路与节点306相连。节点306经过开关307与导线313相连，其另一个端经过开关316与节点318相连。开关316和节点318是站106的部分。节点306经过开关308接地。节点303经过开关312与节点311相连。节点306 经过开关310与节点311相连。节点311与导线314相连，其另一端与站106的节点315相连。
由此导线313和314将站105与站106相连。两个导线313和 314也具有附图标记110。导线313和314尤其分别是低压直流传输线，其例如可以是200km至300km长。由此站313和314可以互相隔开数百千米设置。站105和106中的每一个与包括导线113和114的系统的一个极相连。此外导线313与电极112相连(接地)。
此外，在站106中，节点318经过包括开关319、两个AC系统115 和开关326的串联电路与节点325相连。节点315经过开关317与节点318相连。节点318经过开关321接地。节点315经过开关322与节点325相连。节点325经过开关324与接头323相连，经过所述接头，站106与导线114相连。
开关305和319例如是HSNBS(“High Speed Neutral Bus Switch(高速中性总线开关)”)类型的开关，开关308和321例如是HSGS(“高速接地开关”)类型的开关。
根据所提出的解决方案可以的是，除了双极运行模式之外，在使用系统的两个极的条件下(例如在至少一个AC系统的故障情况下)也保证单极运行模式。单极运行模式的例子是：
-GR模式：经过电极(地电势)放电，这也称为“Ground Return Operation (接地回路操作)”，和
-MR模式：经过导线而不是经过电极放电，这也称为“Metallic ReturnOperation(金属回路操作)”。
在GR模式和MR模式之间的切换有利地得到保证，方式是，例如关于图2，开关207和212是MRS类型的，并且开关208和214是MRTB类型的。
以下示例性地关于图2描述运行模式：
(1)双极运行模式：
在站103中，开关201、203和208闭合，开关204、207和219断开。在站104中，开关214、216和218闭合，开关212、215和217断开。
由此电流经过如下连接流动：导线114、节点222、站104的 AC系统115、节点213、开关214、导线210、开关208、站103的AC系统115、开关203、开关201、导线113。
可选地，电流的一部分可以经过电极111流入和流出。
(2)GR模式(“接地回路操作”)：
假定在站103的AC系统115中出现故障。在这种情况下，没有电流流过具有AC系统的路径，可选地，开关203可以断开。
开关208断开，在(1)下描述的连接中断并且电流经过电极111流出。
(3)MR模式(“金属回路操作”)：
又假定在站103的AC系统115中出现故障。在这种情况下，没有电流通过具有AC系统的路径流动，可选地，开关203可以断开。
开关214断开，并且开关212和204闭合。由此站104的AC系统 115经过开关212、导线209以及开关204与导线113相连。由此两个导线113、114而不是仅一个导线113在GR模式中被使用。
在此优点是，不需要如常规配置中的高成本的旁路开关或快速高压开关。
由此提出了，使高压直流传输线路的一个极以站结束，由此对于高压直流传输线路的两个极设置两个站，所述两个站经过低压导线互相连接，其中，低压导线之一具有电极。由此高压直流传输线路的各个极可以灵活地放置在不同的地点，然后这些极经过低压导线互相连接。这种架构尤其对于长的导线具有优势，并且避免了这样的长导线的全部功率仅到达唯一一个地点。
尽管通过示出的至少一个实施例进一步详细示出和描述了本实用新型，但是本实用新型不限于此，本领域技术人员可以从中导出其他变形，而不脱离本实用新型的保护范围。
附图标记列表
101 系统
102 系统
103 站
104 站
105 站
106 站
107 极
108 极
109 两个导线(低压直流传输线)
110 两个导线(低压直流传输线)
111 电极
112 电极
113 导线
114 导线
115 AC系统
201 开关
202 节点
203 开关
204 开关
205 节点
206 节点
207 开关
208 开关
209 导线
210 导线
211 节点
212 开关
213 节点
214 开关
215 开关
216 开关
217 开关
218 开关
219 开关
220 接头
221 接头
222 节点
301 接头
302 开关
303 节点
304 开关
305 开关
306 节点
307 开关
308 开关
310 开关
311 节点
312 开关
313 导线
314 导线
315 节点
316 开关
317 开关
318 节点
319 开关
321 开关
322 开关
323 接头
324 开关
325 节点
326 开关
Claims (8)
1.一种高压直流传输线路，其特征在于，
-具有第一高压直流传输站(103)，其与高压直流传输线路的第一极(107)相连，
-具有第二高压直流传输站(104)，其与高压直流传输线路的第二极(108)相连，
-其中，第一高压直流传输站(103)与第二高压直流传输站(104)经过两个导线(109；209，210)相连，
-其中，导线之一与电极(111)相连，
-其中，第一高压直流传输站和第二高压直流传输站分别具有用于连接交流电网的至少一个转换器。
2.根据权利要求1所述的高压直流传输线路，其特征在于，用于将第一与第二高压直流传输站相连的两个导线中的每一个是低压导线。
3.根据权利要求1所述的高压直流传输线路，其特征在于，高压直流传输线路的第一极相应于第一高压直流传输导线，并且第二极相应于第二高压直流传输导线，其中，第一高压直流传输导线和第二高压直流传输导线具有相同的长度、大约相同的长度或不同的长度。
4.根据权利要求3所述的高压直流传输线路，其特征在于，第一高压直流传输导线和/或第二高压直流传输导线比高压直流传输导线中的至少一个长2至20倍。
5.根据权利要求1所述的高压直流传输线路，其特征在于，第一高压直流传输站和第二高压直流传输站互相分离地布置。
6.根据权利要求1所述的高压直流传输线路，其特征在于，第一高压直流传输站(103)和第二高压直流传输站(104)分别具有
-至少一个交流系统(115)，
-第一开关(204，217)，借助其能够跨接至少一个交流系统，
-第二开关(208，213)，借助其能够切换至与电极(111)相连的导线(210)的连接，
-第三开关(207，212)，借助其能够切换至不与电极(111)相连的另一个导线(209)的连接。
7.根据权利要求1所述的高压直流传输线路，其特征在于，第二开关和/或第三开关是大功率开关。
8.根据上述权利要求中任一项所述的高压直流传输线路，其特征在于，第一高压直流传输站(103)和第二高压直流传输站(104)具有与地建立连接的开关(219，215)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211223 Address after: Munich, Germany Patentee after: Siemens energy Global Ltd. Address before: Munich, Germany Patentee before: SIEMENS AG |
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