EP3698458A1 - Stromrichterstation und deren betrieb - Google Patents

Stromrichterstation und deren betrieb

Info

Publication number
EP3698458A1
EP3698458A1 EP17816484.4A EP17816484A EP3698458A1 EP 3698458 A1 EP3698458 A1 EP 3698458A1 EP 17816484 A EP17816484 A EP 17816484A EP 3698458 A1 EP3698458 A1 EP 3698458A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power
converter
station
converters
network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17816484.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nicolas Söllner
Johann Messner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3698458A1 publication Critical patent/EP3698458A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/75Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/757Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/7575Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only for high voltage direct transmission link
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/75Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/77Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means arranged for operation in parallel
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4266Arrangements for improving power factor of AC input using passive elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Definitions

  • the invention relates to a converter station with two line-commutated converters and a method for their
  • HVDC high voltage direct current
  • a monopolar HVDC link has only one high-voltage line, at which a high voltage is applied to a ground potential.
  • a bipolar HVDC line has two high-voltage lines, where at one
  • HVDC track High voltage line against the earth potential negative high voltage is applied.
  • the parts of an HVDC track which are assigned to the same voltage polarity are referred to below as poles of the HVDC track.
  • a monopolar HVDC link thus has one pole, a bipolar HVDC link has two poles.
  • a converter station is arranged between the AC grid and one end of the HVDC link, in which the
  • Mains-controlled power converters can not be set independently of each other without further ado.
  • line-commutated power converters can therefore be used without changing the
  • the invention is based on the object, in particular with regard to the reactive power exchange with a
  • AC power system to provide improved converter station on a bipolar high-voltage DC transmission line and an improved reactive power exchange method for the operation of such a converter station.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a converter station with the features of claim 5.
  • Converter station with two line-commutated converters, the two converters in an anti-parallel circuit with the same voltage polarity of a bipolar
  • High voltage DC transmission link electrically connected.
  • One of the converters is operated as a rectifier on an AC mains
  • the other power converters is operated as an inverter to the AC mains and one between the converter station and the
  • the invention thus provides monopolar operation of the two power converters of the converter station in an anti-parallel circuit, that is, on the same voltage polarity of a bipolar HVDC route.
  • One of the converters is operated as a rectifier to the AC mains, that is, this converter takes active power from the
  • the other power converter is called
  • the station reactive power exchanged by the converter station with the alternating current network is identical to that for both converters
  • the invention makes use of the fact that the station active power, which exchanges the converter station with the AC network, is the difference between the converter converter outputs of the two
  • Power converter is because one of the power converters is operated as a rectifier and the other power converter is operated as an inverter, while the station reactive power is the sum of the converter reactive power. Since the power converters are operated with the same power conversion efficiency, the converter efficiencies cancel each other out neglecting the losses, so that the
  • Station active power which is exchanged between the converter station and the AC network, disappears.
  • each converter reactive power depends on a characteristic curve of the respective converter active power, the Stations reactive power by changing the
  • the invention thus enables in addition to the conventional
  • Inverter and are operated at different poles of the HVDC line, another mode of operation in which no station active power is exchanged between the converter station and the AC mains, but with the converter station a network system service
  • Reactive power compensation is provided, similar to self-commutated power converters or a
  • SVC Static Var Compensator
  • Reactive power setpoint is set. This allows the station blind power through the active power specification for the converter output of the power converter to a
  • Converter station and the AC network is changed by connecting or disconnecting at least one AC filter to a grid connection of the converter station to the AC mains.
  • a reactive power jump of the reactive power exchange between the converter station and the AC network caused by a connection or disconnection of at least one AC filter can be achieved by a the reactive power jump counteracting change in
  • Active power input for the converter performance can be reduced at the time of connecting or disconnecting the at least one AC filter.
  • the reactive power exchange between the converter station and the AC network can be additionally controlled by switching AC filters on or off. Without further action causes the switching on and off of
  • This embodiment of the invention makes use of the fact that the opposite operation of the power converters makes it possible for the station blind power through the
  • a power converter station comprises two line-commutated power converters, each optionally as a rectifier or as an inverter on a
  • Voltage polarity of a bipolar high voltage DC transmission link are electrically connected, and a control unit, which is set up between the
  • Converter station and the AC network replaced station blind power by an identical for both converters active power input for
  • Inverters and the AC mains are exchanged to control, if both power converters in one
  • Antiparallelscrien are connected to the same voltage polarity of the high voltage DC transmission link.
  • a converter station according to the invention makes it possible to carry out the method according to the invention with the advantages mentioned above. Compared to a conventional one
  • Converter station with line-commutated converters only a circuit that allows the anti-parallelization of the two converters, and a control unit, the control of the invention
  • Converter output of the antiparallel switched converter is set up needed. If necessary, already existing switching devices of a converter station can be used for the circuit, wherein
  • the device of the control unit can be any type of circuitry.
  • the device of the control unit can be any type of circuitry.
  • the invention may therefore also be used to upgrade existing bipolar converter stations with line-commutated converters.
  • a further embodiment of the invention provides that the AC network is three-phase.
  • each power converter may, for example twelve in one of two
  • each valve unit may in particular comprise at least one thyristor.
  • each power converter can be connected by a transformer unit with the AC power, the one for each phase of the AC power supply
  • Primary winding a first secondary winding and a second secondary winding, wherein the primary windings are connected by a star connection, the first secondary windings are connected by a delta connection and the second secondary windings are connected by a star connection.
  • each winding end of each first secondary winding is connected to a first six-pulse bridge circuit of a power converter and / or one of a star point of the star connection remote winding end of each second secondary winding is connected to a second six-pulse bridge circuit of
  • AC grids and / or power converters of the aforementioned type is limited, but for example, for single-phase AC grids and / or six-pulse converters
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a converter station according to the prior art
  • FIG. 2 shows schematically two converter stations, which are connected via an HVDC route
  • FIG. 3 shows a network connection of a converter station to an AC network
  • AC filter, 6 shows a third embodiment of a
  • the converter station 1 shows a circuit diagram of a converter station 1 according to the prior art for energy transmission via a bipolar HVDC path 30.
  • Each power converter 4, 5 has twelve valve units 7 which are arranged in a twelve-pulse bridge circuit 26 consisting of two six-pulse bridge circuits 26.2, 26.2.
  • Each valve unit 7 has one or more thyristors connected in series or in parallel.
  • a surge arrester 9 is connected in parallel.
  • Each power converter 4, 5 is connected by a
  • each transformer unit 11 has a primary winding 13, a first secondary winding 15 and a second secondary winding 17 for each phase of the AC network 27.
  • the primary windings 11 of each transformer unit 11 are connected to each other by a star connection
  • the first secondary windings 15 are connected to each other by a delta connection
  • the second secondary windings 17 are connected to each other by a star connection.
  • Each winding end of each first secondary winding 15 is connected to one of six valve units 7
  • each second secondary winding 17 facing away from a star point 19 of the star connection is connected to one of the other six valve units 7 of the respective
  • Power converters 4, 5 formed second six-pulse bridge circuit 26.2 connected.
  • a first power converter 4 is connected to a first pole 21 of the HVDC track 30.
  • the second six-pulse bridge circuit 26.2 of the first power converter 4 is connected to the first pole 21 of the HVDC track 30.
  • Power converter 5 is connected to the second pole 23 of the HVDC track 30. For this, the second six-pulse
  • Bridge circuit 26.2 of the second power converter 5 connected to the second pole 23 of the HVDC track 30. Further, the two power converters 4, 5 via a medium voltage
  • FIG. 2 schematically shows two converter stations 1, 2 which are connected to one another via a HVDC link 30 on the DC side.
  • AC side is a first
  • Converter station 1 is connected to a first AC mains 27, and the second converter station 2 is connected to a second AC network 28.
  • the HVDC path 30 is formed bipolar with a first pole 21 and a second pole 23 and high voltage lines 32, 34 between the two converter stations 1, 2.
  • Each converter station 1, 2 is like that in FIG. 1
  • Converter station 1, 2 via a pole connecting line 36 are connected to each other.
  • the outputs of a converter station 1, 2 which are each connected to a pole 21, 23 can also be connected, for example, via (not shown).
  • Pole connection line 36 of each converter station 1, 2 is further via a reconfiguration switch 40 with the
  • Converter stations 1, 2 are over a
  • Converter station 1, 2, 3 has a control unit 46, through which the valve units 7 of their power converters 4, 5 are driven.
  • Pole connection line 36 connected to each other and separated from the HVDC route 30.
  • the converter stations 1, 2 are thus each monopolar and in a stand-alone operation, that is, at the same,spolartician and decoupled from the HVDC line 30, operated.
  • one of the power converters 4, 5 will be any one of the power converters 4, 5. Further, one of the power converters 4, 5 will be any one of the power converters 4, 5.
  • Converter station 1, 2 operated as an inverter, that is, it transmits a converter active power PI, P2 in the AC network connected to him 27, 28.
  • the other power converter 5 of the converter station 1, 2 is called
  • Rectifier operated, that is, he takes the
  • Power converter 4, 5 each converter station 1, 2 with
  • Power converter 4 a first converter station 1 as
  • Inverter operated, that is, he transmits the
  • Converter active power PI in the first AC mains 27 The second converter 5 of the first converter station 1 is operated as a rectifier, that is, it takes the converter active power PI from the first
  • the first power converter 4 of the second power converter station 2 is operated as a rectifier, that is, it takes the power converter active power P2 from the second
  • the second power converter 5 of the second power converter station 2 is operated as an inverter, that is to say it transmits the power converter active power P2 into the second AC power network 28.
  • Each converter station 1, 2 exchanges with the
  • Station blind power of the first converter station 1 and Q2 denotes the station blind power of the second
  • the station blind power Ql of the first converter station 1 is the sum of
  • Converter power ratings Qll, Q12 which are respectively exchanged between the converters 4, 5 of the first converter station 1 and the first AC network 27.
  • the station blind power Q2 of the second converter station 2 is the sum of
  • Converter power ratings Q21, Q22 which are respectively exchanged between the power converters 4, 5 of the second converter station 2 and the second AC network 28.
  • the Direction of each active and reactive power flow is shown in Figure 2 by an arrow. If the two
  • the converter active power PI, P2 of the power converters 4, 5 of a converter station 1, 2 are by means of
  • Control unit 46 of the converter station 1, 2 controlled by an identical for both converters 4, 5 active power specification for the converter active power PI, P2. Because the
  • Power converter active power PI, P2 of the power converters 4, 5 of the converter station 1, 2 are controlled.
  • the station blind power Ql, Q2 can be increased by increasing the power converter efficiencies PI, P2.
  • the method according to the invention therefore makes it possible, with a converter station 1,
  • the network system service can of course also be provided with only one of the converter stations 1, 2 for the AC network 27, 28 connected to it, the other converter station 1, 2 being switched off, for example is or exchanges electrical power with another (not shown) converter station via a HVDC line.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a
  • Power supply 50 a converter station 1 to a
  • the power converter station 1 is like one of the power converter stations 1, 2 shown in FIG.
  • the power connection 50 has several
  • Circuit breaker 56 are interconnected. By switching on and off of AC filters 54, an offset of the reactive power exchange between the converter station 1 and the AC network 27 is changed. It can be provided that a reactive power jump of
  • Switching off at least one AC filter 54 is caused by the reactive power jump counteracting change in the converter performance PI of the converters 4, 5 of the converter station 1 at the time of switching on or off the at least one AC filter 54 is reduced.
  • Power converter active power PI changed so that this change compensates for the reactive power jump at least partially.
  • FIGS. 4 to 6 show circuit diagrams of various
  • FIG. 4 shows an AC filter 54 with a capacitor 60 and a parallel connection of a coil 62 and a capacitor connected in series with the capacitor 60
  • AC filter 54 also includes a grounded filter surge arrester 66.
  • FIG. 5 shows an AC filter 54, which differs from the AC filter 54 shown in FIG. 4 only in that a series connection of a coil 62 and a resonant circuit 68 runs parallel to the resistor 64
  • FIG. 6 shows an AC filter 54, which differs from the AC filter 54 shown in FIG. 4 only in that a series connection of a coil 62 and two oscillating circuits 68 runs parallel to the resistor 64

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromrichterstation (1) mit zwei netzgeführten Stromrichtern (4, 5) und ein Verfahren zum Betrieb der Stromrichterstation (1). Die beiden Stromrichter (4, 5) werden in einer Antiparallelschaltung mit derselben Spannungspolarität einer bipolaren Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke (30) elektrisch verbunden. Einer der Stromrichter (4, 5) wird als Gleichrichter an einem Wechselstromnetz (27) betrieben, der andere Stromrichter (4,) wird als Wechselrichter an dem Wechselstromnetz (27) betrieben. Eine zwischen der Stromrichterstation (1) und dem Wechselstromnetz (27) ausgetauschte Stationsblindleistung (Q1) wird durch eine für beide Stromrichter (4, 5) identische Wirkleistungsvorgabe für Stromrichterwirkleistungen (P1) gesteuert, die jeweils zwischen einem Stromrichter (4, 5) und dem Wechselstromnetz (27) ausgetauscht werden.

Description

Beschreibung
Stromrichterstation und deren Betrieb
Die Erfindung betrifft eine Stromrichterstation mit zwei netzgeführten Stromrichtern und ein Verfahren zu deren
Betrieb .
Elektrische Energie wird zwischen Wechselstromnetzen über große Entfernungen häufig mit hoher Gleichspannung
übertragen, da die Energieübertragung mit Gleichspannung über große Entfernungen gegenüber einer Energieübertragung mit Wechselspannung verlustärmer und kostengünstiger ist. Diese Art der Energieübertragung wird als Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) bezeichnet. Die
Energieübertragung kann dabei über eine monopolare oder eine bipolare Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke (HGÜ- Strecke) erfolgen. Eine monopolare HGÜ-Strecke weist nur eine Hochspannungsleitung auf, an der eine Hochspannung gegenüber einem Erdpotential anliegt. Eine bipolare HGÜ-Strecke weist zwei Hochspannungsleitungen auf, wobei an einer
Hochspannungsleitung eine gegenüber einem Erdpotential positive Hochspannung anliegt und an der anderen
Hochspannungsleitung eine gegenüber dem Erdpotential negative Hochspannung anliegt. Die der gleichen Spannungspolarität zugeordneten Teile einer HGÜ-Strecke werden im Folgenden als Pole der HGÜ-Strecke bezeichnet. Eine monopolare HGÜ-Strecke weist somit einen Pol auf, eine bipolare HGÜ-Strecke weist zwei Pole auf.
Um eine HGÜ-Strecke mit einem Wechselstromnetz zu verbinden, ist zwischen dem Wechselstromnetz und einem Ende der HGÜ- Strecke eine Stromrichterstation angeordnet, in der die
Umwandlung zwischen Wechselstrom und Wechselspannung des Wechselstromnetzes in Gleichstrom und Gleichspannung der HGÜ erfolgt. Stromrichterstationen weisen für jeden mit ihr verbundenen Pol der HGÜ-Strecke einen Stromrichter auf, der häufig als ein netzgeführter Stromrichter (LCC = Line Commutated Converter) auf Thyristorbasis ausgeführt ist. Im Unterschied zu einem selbstgeführten Stromrichter (VSC = Voltage Sourced Converter) benötigt ein netzgeführter
Stromrichter zu seinem Betrieb Blindleistung aus dem
Wechselstromnetz. Die von einem netzgeführten Stromrichter mit dem Wechselstromnetz ausgetauschte Blindleistung ist prinzipbedingt gemäß einer die Blindleistung mit der
Wirkleistung in Beziehung setzenden Kennlinie von der
Wirkleistung abhängig, die von dem Stromrichter übertragen wird. Blind- und Wirkleistung können daher bei einem
netzgeführten Stromrichter nicht ohne Weiteres unabhängig voneinander eingestellt werden. Insbesondere lassen sich netzgeführte Stromrichter daher ohne Veränderung des
Wirkleistungsflusses auch nur sehr eingeschränkt zu einer Blindleistungskompensation im Wechselstromnetz verwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere hinsichtlich des Blindleistungsaustausches mit einem
Wechselstromnetz verbesserte Stromrichterstation an einer bipolaren Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke und ein hinsichtlich des Blindleistungsaustausches verbessertes Verfahren zu dem Betrieb einer derartigen Stromrichterstation anzugeben .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Stromrichterstation mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer
Stromrichterstation mit zwei netzgeführten Stromrichtern werden die beiden Stromrichter in einer Antiparallelschaltung mit derselben Spannungspolarität einer bipolaren
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke elektrisch verbunden. Einer der Stromrichter wird als Gleichrichter an einem Wechselstromnetz betrieben, der andere Stromrichter wird als Wechselrichter an dem Wechselstromnetz betrieben und eine zwischen der Stromrichterstation und dem
Wechselstromnetz ausgetauschte Stationsblindleistung wird durch eine für beide Stromrichter identische
Wirkleistungsvorgabe für Stromrichterwirkleistungen
gesteuert, die jeweils zwischen einem Stromrichter und dem Wechselstromnetz ausgetauscht werden.
Die Erfindung sieht also vor, die beiden Stromrichter der Stromrichterstation in einer Antiparallelschaltung monopolar, das heißt an derselben Spannungspolarität einer bipolaren HGÜ-Strecke zu betreiben. Einer der Stromrichter wird als Gleichrichter an dem Wechselstromnetz betrieben, das heißt dieser Stromrichter entnimmt Wirkleistung aus dem
Wechselstromnetz. Der andere Stromrichter wird als
Wechselrichter an dem Wechselstromnetz betrieben, das heißt dieser Stromrichter überträgt Wirkleistung in das
Wechselstromnetz. Dabei wird die von der Stromrichterstation mit dem Wechselstromnetz ausgetauschte Stationsblindleistung durch eine für beide Stromrichter identische
Wirkleistungsvorgabe für deren Stromrichterwirkleistungen gesteuert, das heißt beide Stromrichter werden mit derselben Stromrichterwirkleistung betrieben .
Die Erfindung nutzt aus, dass die Stationswirkleistung, die die Stromrichterstation mit dem Wechselstromnetz austauscht, die Differenz der Stromrichterwirkleistungen der beiden
Stromrichter ist, da einer der Stromrichter als Gleichrichter betrieben wird und der andere Stromrichter als Wechselrichter betrieben wird, während die Stationsblindleistung die Summe der Stromrichterblindleistungen ist. Da die Stromrichter mit gleichen Stromrichterwirkleistungen betrieben werden, heben sich die Stromrichterwirkleistungen unter Vernachlässigung der Verluste gegeneinander auf, so dass die
Stationswirkleistung, die zwischen der Stromrichterstation und dem Wechselstromnetz ausgetauscht wird, verschwindet. Da außerdem jede Stromrichterblindleistung gemäß einer Kennlinie von der jeweiligen Stromrichterwirkleistung abhängt, kann die Stationsblindleistung durch eine Änderung der
Wirkleistungsvorgabe für die Stromrichterwirkleistungen gesteuert werden. Beispielsweise kann die
Stationsblindleistung erhöht werden, indem die
Stromrichterwirkleistungen für Gleich- und Wechselrichter um denselben Betrag erhöht werden.
Die Erfindung ermöglicht also neben dem herkömmlichen
Betriebsmodus der Stromrichterstation, in dem die
netzgeführten Stromrichter beide als Gleich- oder als
Wechselrichter und an verschiedenen Polen der HGÜ-Strecke betrieben werden, einen weiteren Betriebsmodus, in dem zwischen der Stromrichterstation und dem Wechselstromnetz keine Stationswirkleistung ausgetauscht wird, sondern mit der Stromrichterstation eine Netzsystemdienstleistung der
Blindleistungskompensation erbracht wird, ähnlich wie mit selbstgeführten Stromrichtern oder einem
Blindleistungskompensator (SVC = Static Var Compensator) .
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein
Blindleistungssollwert für die Stationsblindleistung
vorgegeben wird und durch die Wirkleistungsvorgabe eine Summe von Stromrichterblindleistungen, die von den Stromrichtern mit dem Wechselstromnetz ausgetauscht werden, auf den
Blindleistungssollwert eingestellt wird. Dies ermöglicht, die Stationsblindleistung durch die Wirkleistungsvorgabe für die Stromrichterwirkleistungen der Stromrichter auf einen
Sollwert einzustellen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Offset eines Blindleistungsaustausches zwischen der
Stromrichterstation und dem Wechselstromnetz durch Zuschalten oder Abschalten wenigstens eines Wechselstromfilters an einem Netzanschluss der Stromrichterstation an das Wechselstromnetz verändert wird. Dabei kann ein durch ein Zuschalten oder Abschalten wenigstens eines Wechselstromfilters verursachter Blindleistungssprung des Blindleistungsaustausches zwischen der Stromrichterstation und dem Wechselstromnetz durch eine dem Blindleistungssprung entgegenwirkende Änderung der
Wirkleistungsvorgabe für die Stromrichterwirkleistungen zum Zeitpunkt des Zuschaltens oder Abschaltens des wenigstens einen Wechselstromfilters reduziert werden. Dadurch kann der Blindleistungsaustausch zwischen der Stromrichterstation und dem Wechselstromnetz zusätzlich durch Zu- oder Abschalten von Wechselstromfiltern gesteuert werden. Ohne weitere Maßnahmen verursacht das Zuschalten und Abschalten von
Wechselstromfiltern jedoch einen Blindleistungssprung des Blindleistungsaustausches zwischen der Stromrichterstation und dem Wechselstromnetz. Dieser Blindleistungssprung kann durch eine Änderung der Stromrichterwirkleistungen zum
Zeitpunkt des Zuschaltens oder Abschaltens vorteilhaft reduziert werden. Auch diese Ausgestaltung der Erfindung nutzt aus, dass der entgegensetzte Betrieb der Stromrichter es ermöglicht, die Stationsblindleistung durch die
Stromrichterwirkleistungen zu beeinflussen.
Eine erfindungsgemäße Stromrichterstation umfasst zwei netzgeführte Stromrichter, die jeweils wahlweise als ein Gleichrichter oder als ein Wechselrichter an einem
Wechselstromnetz betreibbar und mit derselben
Spannungspolarität einer bipolaren Hochspannungs-Gleichstrom übertragungsstrecke elektrisch verbindbar sind, und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, eine zwischen der
Stromrichterstation und dem Wechselstromnetz ausgetauschte Stationsblindleistung durch eine für beide Stromrichter identische Wirkleistungsvorgabe für
Stromrichterwirkleistungen, die jeweils zwischen einem
Stromrichter und dem Wechselstromnetz ausgetauscht werden, zu steuern, wenn beide Stromrichter in einer
Antiparallelschaltung mit derselben Spannungspolarität der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke verbunden sind.
Eine erfindungsgemäße Stromrichterstation ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den oben genannten Vorteilen. Gegenüber einer herkömmlichen
Stromrichterstation mit netzgeführten Stromrichtern werden lediglich eine Schaltung, die die Antiparallelisierung der beiden Stromrichter ermöglicht, sowie eine Steuereinheit, die zur erfindungsgemäßen Steuerung der
Stromrichterwirkleistungen der antiparallel geschalteten Stromrichter eingerichtet ist, benötigt. Für die Schaltung können gegebenenfalls bereits vorhandene Schaltvorrichtungen einer Stromrichterstation verwendet werden, wobei
erforderlichenfalls ein Isolationspegel dieser
Schaltvorrichtungen auf ein Hochspannungspotential erhöht werden muss. Die Einrichtung der Steuereinheit kann
beispielsweise durch eine entsprechende Programmierung realisiert werden. Daher ist der zusätzliche Hardwareaufwand für eine erfindungsgemäße Stromrichterstation gegenüber einer herkömmlichen Stromrichterstation mit netzgeführten
Stromrichtern relativ gering. Die Erfindung kann daher gegebenenfalls auch zur Aufrüstung existierender bipolarer Stromrichterstationen mit netzgeführten Stromrichtern genutzt werden .
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Wechselstromnetz dreiphasig ist. In diesem Fall kann jeder Stromrichter beispielsweise zwölf in einer aus zwei
Sechspuls-Brückenschaltungen bestehenden Zwölfpuls- Brückenschaltung angeordnete Ventileinheiten aufweisen, wobei jede Ventileinheit insbesondere wenigstens einen Thyristor aufweisen kann. Ferner kann dabei jeder Stromrichter durch eine Transformatoreinheit mit dem Wechselstromnetz verbunden sein, die für jede Phase des Wechselstromnetzes eine
Primärwicklung, eine erste Sekundärwicklung und eine zweite Sekundärwicklung aufweist, wobei die Primärwicklungen durch eine Sternschaltung miteinander verbunden sind, die ersten Sekundärwicklungen durch eine Dreieckschaltung miteinander verbunden sind und die zweiten Sekundärwicklungen durch eine Sternschaltung miteinander verbunden sind. Bei einer
derartigen Ausbildung der Stromrichter ist vorzugsweise jedes Wicklungsende jeder ersten Sekundärwicklung mit einer ersten Sechspuls-Brückenschaltung eines Stromrichters verbunden und/oder ein von einem Sternpunkt der Sternschaltung abgewandtes Wicklungsende jeder zweiten Sekundärwicklung ist mit einer zweiten Sechspuls-Brückenschaltung eines
Stromrichters verbunden. Die vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung beziehen sich auf die vorherrschende Ausbildung von HGÜ-Strecken zwischen dreiphasigen Wechselstromnetzen. In diesen Fällen haben sich insbesondere Stromrichterstationen mit zwölfpulsigen Stromrichtern und den weiteren vorgenannten Eigenschaften bewährt, die daher auch vorteilhafte
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung darstellen. Es sei jedoch betont, dass die Erfindung nicht auf dreiphasige
Wechselstromnetze und/oder Stromrichter der vorgenannten Art eingeschränkt ist, sondern beispielsweise auch für einphasige Wechselstromnetze und/oder sechspulsige Stromrichter
anwendbar ist.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
FIG 1 einen Schaltplan einer Stromrichterstation gemäß dem Stand der Technik,
FIG 2 schematisch zwei Stromrichterstationen, die über eine HGÜ-Strecke verbunden sind,
FIG 3 einen Netzanschluss einer Stromrichterstation an ein Wechselstromnetz,
FIG 4 eine erste Ausführungsform eines
Wechselstromfilters ,
FIG 5 eine zweite Ausführungsform eines
Wechselstromfilters , FIG 6 eine dritte Ausführungsform eines
Wechselstromfilters .
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt einen Schaltplan einer Stromrichterstation 1 gemäß dem Stand der Technik für eine Energieübertragung über eine bipolare HGÜ-Strecke 30. Die Stromrichterstation 1 umfasst zwei netzgeführte Stromrichter 4, 5 (LCC = Line
Commutated Converter), die jeweils wahlweise als ein
Gleichrichter oder als ein Wechselrichter an einem
dreiphasigen Wechselstromnetz 27, 28 betreibbar sind.
Jeder Stromrichter 4, 5 weist zwölf Ventileinheiten 7 auf, die in einer aus zwei Sechspuls-Brückenschaltungen 26.2, 26.2 bestehenden Zwölfpuls-Brückenschaltung 26 angeordnet sind. Jede Ventileinheit 7 weist einen Thyristor oder mehrere in Reihe oder parallel geschaltete Thyristoren auf. Zu jeder Ventileinheit 7 ist ein Überspannungsableiter 9 parallel geschaltet .
Jeder Stromrichter 4, 5 ist durch eine
Transformatoreinheit 11 mit dem Wechselstromnetz 27
verbunden, die für jede Phase des Wechselstromnetzes 27 eine Primärwicklung 13, eine erste Sekundärwicklung 15 und eine zweite Sekundärwicklung 17 aufweist. Die Primärwicklungen 11 jeder Transformatoreinheit 11 sind durch eine Sternschaltung miteinander verbunden, die ersten Sekundärwicklungen 15 sind durch eine Dreieckschaltung miteinander verbunden und die zweiten Sekundärwicklungen 17 sind durch eine Sternschaltung miteinander verbunden.
Jedes Wicklungsende jeder ersten Sekundärwicklung 15 ist mit einer von sechs Ventileinheiten 7 gebildeten ersten
Sechspuls-Brückenschaltung 26.1 verbunden. Ein von einem Sternpunkt 19 der Sternschaltung abgewandtes Wicklungsende jeder zweiten Sekundärwicklung 17 ist mit einer von den anderen sechs Ventileinheiten 7 des jeweiligen
Stromrichter 4, 5 gebildeten zweiten Sechspuls- Brückenschaltung 26.2 verbunden.
Ein erster Stromrichter 4 ist mit einem ersten Pol 21 der HGÜ-Strecke 30 verbunden. Dazu ist die zweite Sechspuls- Brückenschaltung 26.2 des ersten Stromrichters 4 mit dem ersten Pol 21 der HGÜ-Strecke 30 verbunden. Der zweite
Stromrichter 5 ist mit dem zweiten Pol 23 der HGÜ-Strecke 30 verbunden. Dazu ist die zweite Sechspuls-
Brückenschaltung 26.2 des zweiten Stromrichters 5 mit dem zweiten Pol 23 der HGÜ-Strecke 30 verbunden. Ferner sind die beiden Stromrichter 4, 5 über eine auf Mittelspannung
ausgelegte Stromrichterverbindungsleitung 25 miteinander verbunden. Dazu sind die ersten Sechspuls- Brückenschaltungen 26.1 beider Stromrichter 4, 5 mit der Stromrichterverbindungsleitung 25 verbunden.
Figur 2 zeigt schematisch zwei Stromrichterstationen 1, 2, die gleichstromseitig miteinander über eine HGÜ-Strecke 30 verbunden sind. Wechselstromseitig ist eine erste
Stromrichterstation 1 mit einem ersten Wechselstromnetz 27 verbunden, und die zweite Stromrichterstation 2 ist mit einem zweiten Wechselstromnetz 28 verbunden.
Die HGÜ-Strecke 30 ist bipolar mit einem ersten Pol 21 und einem zweiten Pol 23 und Hochspannungsleitungen 32, 34 zwischen den beiden Stromrichterstationen 1, 2 ausgebildet.
Jede Stromrichterstation 1, 2 ist wie die in Figur 1
dargestellte Stromrichterstation 1 ausgebildet, wobei die mit jeweils einem Pol 21, 23 verbundenen Ausgänge jeder
Stromrichterstation 1, 2 über eine Polverbindungsleitung 36 miteinander verbindbar sind. Die mit jeweils einem Pol 21, 23 verbundenen Ausgänge einer Stromrichterstation 1, 2 können ferner beispielsweise über (nicht dargestellte)
Polwendeschaltungen miteinander verbindbar sein. Die
Polverbindungsleitung 36 jeder Stromrichterstation 1, 2 ist ferner über einen Umkonfigurationsschalter 40 mit der
Stromrichterverbindungsleitung 25 der Stromrichterstation 1,
2 verbindbar und weist zwischen ihrer Verbindung mit dem Umkonfigurationsschalter 40 und jedem Stromrichter 4, 5 der Stromrichterstation 1, 2 einen Unterbrechungsschalter 42 auf. Die Stromrichterverbindungsleitungen 25 der
Stromrichterstationen 1, 2 sind über eine
Mittelspannungsleitung 44 miteinander verbunden. Jede
Stromrichterstation 1, 2, 3 weist eine Steuereinheit 46 auf, durch die die Ventileinheiten 7 ihrer Stromrichter 4, 5 angesteuert werden.
In dem in Figur 2 dargestellten Fall werden beide
Stromrichterstationen 1, 2 gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren betrieben. Dabei werden die beiden Stromrichter 4,
5 jeder Stromrichterstation 1, 2 in einer
Antiparallelschaltung mit derselben Spannungspolarität der HGÜ-Strecke 30 verbunden, wobei die polseitigen Ausgänge jeder Stromrichterstation 1, 2 über deren
Polverbindungsleitung 36 miteinander verbunden und von der HGÜ-Strecke 30 getrennt werden. Alternativ können die
polseitigen Ausgänge jeder Stromrichterstation 1, 2
beispielsweise über eine Polwendeschaltung miteinander verbunden werden. Die Stromrichterstationen 1, 2 werden also jeweils monopolar und in einem Stand-Alone-Betrieb, das heißt an derselben Spannungspolarität und von der HGÜ-Strecke 30 entkoppelt, betrieben.
Ferner wird einer der Stromrichter 4, 5 jeder
Stromrichterstation 1, 2 als Wechselrichter betrieben, das heißt er überträgt eine Stromrichterwirkleistung PI, P2 in das mit ihm verbundene Wechselstromnetz 27, 28. Der andere Stromrichter 5 der Stromrichterstation 1, 2 wird als
Gleichrichter betrieben, das heißt er entnimmt die
Stromrichterwirkleistung PI, P2 aus dem jeweiligen
Wechselstromnetz 27, 28. Dabei werden die beiden
Stromrichter 4, 5 jeder Stromrichterstation 1, 2 mit
derselben Stromrichterwirkleistung PI, P2 betrieben. Dadurch heben sich die Stromrichterwirkleistungen PI, P2 der
Stromrichter 4, 5 jeder Stromrichterstation 1, 2 unter
Vernachlässigung der Verluste gegenseitig auf, so dass die Stationswirkleistung jeder Stromrichterstation 1, 2
verschwindet .
In dem in Figur 2 dargestellten Beispiel wird der erste
Stromrichter 4 einer ersten Stromrichterstation 1 als
Wechselrichter betrieben, das heißt er überträgt die
Stromrichterwirkleistung PI in das erste Wechselstromnetz 27. Der zweite Stromrichter 5 der ersten Stromrichterstation 1 wird als Gleichrichter betrieben, das heißt er entnimmt die Stromrichterwirkleistung PI aus dem ersten
Wechselstromnetz 27.
Der erste Stromrichter 4 der zweiten Stromrichterstation 2 wird als Gleichrichter betrieben, das heißt er entnimmt die Stromrichterwirkleistung P2 aus dem zweiten
Wechselstromnetz 28. Der zweite Stromrichter 5 der zweiten Stromrichterstation 2 wird als Wechselrichter betrieben, das heißt er überträgt die Stromrichterwirkleistung P2 in das zweite Wechselstromnetz 28.
Jede Stromrichterstation 1, 2 tauscht mit dem
Wechselstromnetz 27, 28, mit dem sie verbunden ist, eine Stationsblindleistung Ql, Q2 aus, wobei Ql die
Stationsblindleistung der ersten Stromrichterstation 1 bezeichnet und Q2 die Stationsblindleistung der zweiten
Stromrichterstation 2 bezeichnet. Die Stationsblindleistung Ql der ersten Stromrichterstation 1 ist die Summe der
Stromrichterblindleistungen Qll, Q12, die jeweils zwischen den Stromrichtern 4, 5 der ersten Stromrichterstation 1 und dem ersten Wechselstromnetz 27 ausgetauscht werden.
Entsprechend ist die Stationsblindleistung Q2 der zweiten Stromrichterstation 2 die Summe der
Stromrichterblindleistungen Q21, Q22, die jeweils zwischen den Stromrichtern 4, 5 der zweiten Stromrichterstation 2 und dem zweiten Wechselstromnetz 28 ausgetauscht werden. Die Richtung jedes Wirk- und Blindleistungsflusses ist in Figur 2 durch einen Pfeil dargestellt. Wenn die beiden
Stromrichter 4, 5 jeder Stromrichterstation 1, 2 gleichartig ausgebildet sind, gilt Qll = Q12 und Q21 = Q22.
Die Stromrichterwirkleistungen PI, P2 der Stromrichter 4, 5 einer Stromrichterstation 1, 2 werden mittels der
Steuereinheit 46 der Stromrichterstation 1, 2 durch eine für beide Stromrichter 4, 5 identische Wirkleistungsvorgabe für die Stromrichterwirkleistungen PI, P2 gesteuert. Da die
Stromrichterblindleistung Qll bis Q22 eines Stromrichters 4,
5 gemäß einer Kennlinie von der Stromrichterwirkleistung PI, P2 des Stromrichters 4, 5 abhängt, kann die
Stationsblindleistung Ql, Q2 einer Stromrichterstation 1, 2 durch die Wirkleistungsvorgabe für die
Stromrichterwirkleistungen PI, P2 der Stromrichter 4, 5 der Stromrichterstation 1, 2 gesteuert werden. Beispielsweise kann die Stationsblindleistung Ql, Q2 erhöht werden, indem die Stromrichterwirkleistungen PI, P2 erhöht werden.
Erfindungsgemäß wird ein Blindleistungssollwert der
Stationsblindleistung Ql, Q2 vorgegeben und die
Stationsblindleistung Ql, Q2 wird durch die
Wirkleistungsvorgabe für die Stromrichterwirkleistungen PI,
P2 der Stromrichterstation 1, 2 auf den
Blindleistungssollwert eingestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher, mit einer Stromrichterstation 1,
2 für ein Wechselstromnetz 27, 28 eine
Netzsystemdienstleistung der Blindleistungskompensation zu erbringen, ähnlich wie mit selbstgeführten Stromrichtern oder einem Blindleistungskompensator (SVC = Static Var
Compensator) .
Statt mit beiden Stromrichterstationen 1, 2 eine derartige Netzsystemdienstleistung der Blindleistungskompensation zu erbringen, kann die Netzsystemdienstleistung natürlich auch mit nur einer der Stromrichterstationen 1, 2 für das mit ihr verbundene Wechselstromnetz 27, 28 erbracht werden, wobei die andere Stromrichterstation 1, 2 beispielsweise abgeschaltet ist oder elektrische Leistung mit einer weiteren (nicht dargestellten) Stromrichterstation über eine HGÜ-Strecke austauscht .
Eine Weitergestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht sich auf das Zuschalten oder Abschalten von
Wechselstromfiltern 54 an einem Netzanschluss 50 einer
Stromrichterstation 1, 2 an ein Wechselstromnetz 27, 28.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines
Netzanschlusses 50 einer Stromrichterstation 1 an ein
Wechselstromnetz 27. Die Stromrichterstation 1 ist wie eine der in Figur 2 gezeigten Stromrichterstationen 1, 2
ausgebildet. Der Netzanschluss 50 weist mehrere
Sammelschienen 52, Sammelschienenabgänge 53 und
Wechselstromfilter 54 auf, die miteinander durch
Leistungsschalter 56 verschaltbar sind. Durch das Zuschalten und Abschalten von Wechselstromfiltern 54 wird ein Offset des Blindleistungsaustausches zwischen der Stromrichterstation 1 und dem Wechselstromnetz 27 geändert. Dabei kann vorgesehen sein, dass ein Blindleistungssprung der
Stationsblindleistung Ql, der durch ein Zuschalten oder
Abschalten wenigstens eines Wechselstromfilters 54 verursacht wird, durch eine dem Blindleistungssprung entgegenwirkende Änderung der Stromrichterwirkleistungen PI der Stromrichter 4, 5 der Stromrichterstation 1 zum Zeitpunkt des Zuschaltens oder Abschaltens des wenigstens einen Wechselstromfilters 54 reduziert wird. Mit anderen Worten wird die
Stationsblindleistung Ql der Stromrichterstation 1 zum
Zeitpunkt des Zuschaltens oder Abschaltens des wenigstens einen Wechselstromfilters 54 durch eine Änderung der
Stromrichterwirkleistungen PI derart geändert, dass diese Änderung den Blindleistungssprung wenigstens teilweise kompensiert .
Die Figuren 4 bis 6 zeigen Schaltpläne verschiedener
Ausführungsformen von Wechselstromfiltern 54, die an einem Netzanschluss 50 verwendet werden können. Figur 4 zeigt einen Wechselstromfilter 54 mit einem Kondensator 60 und einer zu dem Kondensator 60 in Reihe geschalteten Parallelschaltung einer Spule 62 und eines
Widerstands 64. Der Wechselstromfilter 54 weist außerdem einen geerdeten Filterüberspannungsableiter 66 auf.
Figur 5 zeigt einen Wechselstromfilter 54, der sich von dem in Figur 4 gezeigten Wechselstromfilter 54 nur dadurch unterscheidet, dass eine Reihenschaltung einer Spule 62 und eines Schwingkreises 68 parallel zu dem Widerstand 64
geschaltet ist.
Figur 6 zeigt einen Wechselstromfilter 54, der sich von dem in Figur 4 gezeigten Wechselstromfilter 54 nur dadurch unterscheidet, dass eine Reihenschaltung einer Spule 62 und zweier Schwingkreise 68 parallel zu dem Widerstand 64
geschaltet ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der
Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1, 2 StromrichterStation
4, 5 Stromrichter
7 Ventileinheit
9 Überspannungsableiter
11 Transformatoreinheit
13 Primärwicklung
15, 17 Sekundärwicklung
19 sekundärseitiger Sternpunkt
21, 23 Pol
25 Stromrichterverbindungsleitung
26 Zwölfpuls-BrückenSchaltung
26.1, 26.2 Sechspuls-Brückenschaltung
27 bis 29 Wechselstromnetz
30 Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke
32, 34 Hochspannungsleitung
36 Polverbindungsleitung
40 UmkonfigurationsSchalter
42 UnterbrechungsSchalter
44 Mittelspannungsleitung
46 Steuereinheit
50 Netzanschluss
52 Sammelschiene
53 Sammelschienenabgang
54 Wechselstromfilter
56 LeistungsSchalter
60 Kondensator
62 Spule
64 Widerstand
66 Filterüberspannungsableiter
68 Schwingkreis
PI, P2 Stromrichterwirkleistung Ql, Q2 Stationsblindleistung
Qll bis Q22 Stromrichterblindleistung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Stromrichterstation (1) mit zwei netzgeführten Stromrichtern (4, 5), wobei
- die beiden Stromrichter (4, 5) in einer
Antiparallelschaltung mit derselben Spannungspolarität einer bipolaren Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke (30) elektrisch verbunden werden,
- einer der Stromrichter (4, 5) als Gleichrichter an einem Wechselstromnetz (27) betrieben wird,
- der andere Stromrichter (4, 5) als Wechselrichter an dem Wechselstromnetz (27) betrieben wird und
- eine zwischen der Stromrichterstation (1) und dem
Wechselstromnetz (27) ausgetauschte
Stationsblindleistung (Ql) durch eine für beide
Stromrichter (4, 5) identische Wirkleistungsvorgabe für Stromrichterwirkleistungen (PI), die jeweils zwischen einem Stromrichter (4, 5) und dem Wechselstromnetz (27)
ausgetauscht werden, gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Blindleistungssollwert für die Stationsblindleistung (Ql) vorgegeben wird und durch die Wirkleistungsvorgabe eine Summe von
Stromrichterblindleistungen (Qll, Q12), die zwischen den Stromrichtern (4, 5) und dem Wechselstromnetz (27)
ausgetauscht werden, auf den Blindleistungssollwert
eingestellt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Offset eines
Blindleistungsaustausches zwischen der
Stromrichterstation (1) und dem Wechselstromnetz (27) durch Zuschalten oder Abschalten wenigstens eines
Wechselstromfilters (54) an einem Netzanschluss (50) der Stromrichterstation (1) an das Wechselstromnetz (27)
verändert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass ein durch ein Zuschalten oder Abschalten wenigstens eines Wechselstromfilters (54)
verursachter Blindleistungssprung des
Blindleistungsaustausches zwischen der
Stromrichterstation (1) und dem Wechselstromnetz (27) durch eine dem Blindleistungssprung entgegenwirkende Änderung der Wirkleistungsvorgabe für die Stromrichterwirkleistungen (Pli, P12) zum Zeitpunkt des Zuschaltens oder Abschaltens des wenigstens einen Wechselstromfilters (54) reduziert wird.
5. Stromrichterstation (1) umfassend
- zwei netzgeführte Stromrichter (4, 5), die jeweils
wahlweise als ein Gleichrichter oder als ein Wechselrichter an einem Wechselstromnetz (27) betreibbar und mit derselben Spannungspolarität einer bipolaren Hochspannungs-Gleichstrom übertragungsstrecke (30) elektrisch verbindbar sind,
- und eine Steuereinheit (46), die eingerichtet ist, eine zwischen der Stromrichterstation (1) und dem
Wechselstromnetz (27) ausgetauschte
Stationsblindleistung (Ql) durch eine für beide
Stromrichter (4, 5) identische Wirkleistungsvorgabe für
Stromrichterwirkleistungen (PI), die jeweils zwischen einem Stromrichter (4, 5) und dem Wechselstromnetz (27)
ausgetauscht werden, zu steuern, wenn beide Stromrichter (4, 5) in einer Antiparallelschaltung mit derselben
Spannungspolarität der Hochspannungs-Gleichstrom
übertragungsstrecke (30) verbunden sind.
6. Stromrichterstation (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselstromnetz (27) dreiphasig ist.
7. Stromrichterstation (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromrichter (4, 5) zwölf in einer aus zwei Sechspuls-Brückenschaltungen (26.1, 26.2) bestehenden Zwölfpuls-Brückenschaltung (26) angeordnete
Ventileinheiten (7) aufweist.
8. Stromrichterstation (1) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass jede Ventileinheit (7)
wenigstens einen Thyristor aufweist.
9. Stromrichterstation (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromrichter (4, 5) durch eine Transformatoreinheit (11) mit dem Wechselstromnetz (27) verbunden ist, die für jede Phase des Wechselstromnetzes (27) eine Primärwicklung (13), eine erste Sekundärwicklung (15) und eine zweite Sekundärwicklung (17) aufweist, wobei die Primärwicklungen (13) durch eine Sternschaltung miteinander verbunden sind, die ersten Sekundärwicklungen (15) durch eine Dreieckschaltung miteinander verbunden sind und die zweiten Sekundärwicklungen (17) durch eine Sternschaltung miteinander verbunden sind.
10. Stromrichterstation (1) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass jedes Wicklungsende jeder ersten Sekundärwicklung (15) mit einer ersten Sechspuls- Brückenschaltung (26.1) eines Stromrichters (4, 5) verbunden ist .
11. Stromrichterstation (1) nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem Sternpunkt (19) der Sternschaltung abgewandtes Wicklungsende jeder zweiten Sekundärwicklung (17) mit einer zweiten Sechspuls- Brückenschaltung (26.2) eines Stromrichters (4, 5) verbunden ist .
EP17816484.4A 2017-11-22 2017-11-22 Stromrichterstation und deren betrieb Withdrawn EP3698458A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2017/080104 WO2019101305A1 (de) 2017-11-22 2017-11-22 Stromrichterstation und deren betrieb

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3698458A1 true EP3698458A1 (de) 2020-08-26

Family

ID=60702604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17816484.4A Withdrawn EP3698458A1 (de) 2017-11-22 2017-11-22 Stromrichterstation und deren betrieb

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3698458A1 (de)
WO (1) WO2019101305A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110912173B (zh) * 2019-11-13 2023-10-10 国网天津市电力公司 一种vsc直流电网控制方法
CN113659577B (zh) * 2021-08-19 2022-09-06 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局 高压换流站及交流滤波器布置结构
CN113890076A (zh) * 2021-08-26 2022-01-04 国家电网公司西南分部 一种提升直流承载能力的直流控制方法
CN114362230B (zh) * 2021-12-09 2024-05-07 南方电网科学研究院有限责任公司 共用接地装置的多变压器并联柔直换流站及其投切方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3829759A (en) * 1973-01-18 1974-08-13 Asea Ab Means for generating reactive power
US4013937A (en) * 1974-07-22 1977-03-22 Westinghouse Electric Corporation Naturally commutated cycloconverter with controlled input displacement power factor
EP0290914B1 (de) * 1987-05-15 1991-12-04 Siemens Aktiengesellschaft Zustandssignalbildung zur Anzeige des Überganges in die Betriebsart "Bypass" bei einer Einrichtung zur Hochspannungsgleichstromübertragung
JPH11252790A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Mitsubishi Electric Corp 直流送電方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019101305A1 (de) 2019-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2898595B1 (de) Modularen multilevel dc/dc wandler für hvdc anwendungen
EP3120451B1 (de) Stromversorgung einer nichtlinearen last mit multilevel-matrixumrichtern
DE112016004548T5 (de) Leistungsmanagement unter Verwenden einer synchronen gemeinsamen Kopplung
EP3005543B1 (de) Modularer multilevel dc/dc wandler für hvdc anwendungen
EP3698458A1 (de) Stromrichterstation und deren betrieb
WO2007028350A1 (de) Vorrichtung für die elektroenergieübertragung
EP3270501A1 (de) Vorrichtung für die elektroenergieübertragung mittels hgü
EP3168708B1 (de) Stufenlos regelbare sättigungs-kompensationsdrosselspule
WO2020079019A1 (de) Mehrphasige umrichtertopologie für mehrphasigen und einphasigen betrieb
EP0166954A1 (de) Verfahren zur Reduzierung von dynamischen Ueberspannungen in einem Wechselstromnetz
WO2016138949A1 (de) Gleichspannungswandler
EP3635851B1 (de) Stromrichtereinheit
EP2928060A1 (de) Modulare Stromrichterschaltung mit Submodulen, die unterschiedliches Schaltvermögen aufweisen
DE102017220599A1 (de) Umrichteranordnung zum Stabilisieren eines Wechselspannungsnetzes
WO2019007502A1 (de) Multilevelstromrichter
EP3698449B1 (de) Energieübertragung über eine bipolare hochspannungs-gleichstrom-übertragungsstrecke
DE102020131349B3 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum Steuern und Freischalten der Verbindung von elektrischen Betriebsmitteln und/oder Netzleitungsabschnitten
EP3180844B1 (de) Stromrichteranordnung mit kurzschlusseinheit sowie verfahren zum trennen einer wechselspannungsleitung
EP3977580B1 (de) Vorrichtung zum verbinden zweier wechselspannungsnetze und verfahren zum betreiben der vorrichtung
EP3639352B1 (de) Stromrichteranordnung mit einer abschaltungsfähigkeit eines fehlerstroms und ein verfahren zur abschaltung eines fehlerstroms bei einer solchen stromrichteranordnung
EP3741023B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum steuern eines lastflusses in einem wechselspannungsnetz
EP3751718A1 (de) Verfahren zur fehlerbehandlung eines fehlers in einer gleichspannungsleitung sowie eine stromrichteranordnung zum durchführen des verfahrens
EP3695504A1 (de) Energieübertragung über eine bipolare hochspannungs-gleichstrom-übertragungsstrecke
EP3379679A1 (de) Elektrisches energieversorgungssystem
WO2014127829A1 (de) Serielle anzapfung mit vorladeeinheit

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20200428

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS ENERGY GLOBAL GMBH & CO. KG

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20211210

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20230320

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20230801