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限制DC電網(wǎng)中故障影響的電流限制系統(tǒng)和操作電流限制系統(tǒng)的方法與流程

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限制DC電網(wǎng)中故障影響的電流限制系統(tǒng)和操作電流限制系統(tǒng)的方法與流程
本發(fā)明涉及電力傳輸?shù)念I(lǐng)域,并且更具體地涉及使用高壓直流(HVDC)技術(shù)的電力傳輸。

背景技術(shù):
長(zhǎng)距離電力傳輸可以使用HVDC傳輸線而有利地進(jìn)行。在AC傳輸系統(tǒng)中,傳輸損耗取決于有功和無(wú)功功率傳遞兩者。對(duì)于長(zhǎng)的傳輸線,由于無(wú)功功率傳遞引起的損耗將是明顯的。另一方面,在HVDC傳輸系統(tǒng)中,僅傳遞有功功率。HVDC傳輸線中的損耗從而將低于具有相同長(zhǎng)度的AC傳輸線中的損耗。對(duì)于長(zhǎng)距離傳輸,HVDC系統(tǒng)中必需的轉(zhuǎn)換設(shè)備的較高投入通常是合理的。與AC傳輸相比,DC傳輸?shù)娜秉c(diǎn)是故障電流的中斷更困難。AC系統(tǒng)中的故障電流固有地展現(xiàn)頻率零交叉,這便于快速電流中斷。在DC系統(tǒng)中,沒(méi)有出現(xiàn)固有的零交錯(cuò)。為了阻斷DC電流,DC電流的零交叉大體上必須強(qiáng)加于系統(tǒng)。此外,在AC系統(tǒng)中,故障電流將受到傳輸線的電抗的限制。另一方面,在DC系統(tǒng)中,傳輸線的電抗將僅在瞬態(tài)階段有關(guān)系。當(dāng)瞬態(tài)(相當(dāng)快地)減少時(shí),僅線路的電抗將限制DC側(cè)上的故障電流的水平。從而,故障電流可以在DC電網(wǎng)中非常快地增長(zhǎng)。因此期望故障電流的快速阻斷。此外,來(lái)自AC側(cè)的電力將饋送到在DC側(cè)上出現(xiàn)的故障。典型地,這暗指故障電流在DC側(cè)上是高的,而在故障情況下DC電壓在整個(gè)DC電網(wǎng)中將是低的,從而使得在出故障的時(shí)段期間有組織的功率傳遞變得不可能。在則會(huì)轉(zhuǎn)換器中的至少一些是基于電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)技術(shù)時(shí)特別明顯,因?yàn)閂SC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)典型地將必須在電流上升到某一水平之上時(shí)被阻斷,從而使VSC轉(zhuǎn)換器基本上作為二極管橋而操作。該水平在這里轉(zhuǎn)換器阻斷水平。連接到DC電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換器越多,故障中的DC電流越高。具有受抑制的DC電壓的情形(沒(méi)有隨之的功率傳遞能力)如果持續(xù)很久的話可對(duì)AC系統(tǒng)穩(wěn)定性具有嚴(yán)重影響。AC系統(tǒng)不穩(wěn)定將導(dǎo)致燈火管制,這對(duì)于社會(huì)成本非常高。為了防止AC系統(tǒng)不穩(wěn)定,AC系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)成具有極大的保存?zhèn)鬟f能力。然而,AC系統(tǒng)的這樣的過(guò)大尺寸成本很高并且大體上不是期望的。因此,在DC電壓已經(jīng)崩潰之前,期望DC故障電流的快速阻斷。從而,為了限制線路故障的影響,HVDC斷路器應(yīng)該非??斓仄鸱磻?yīng),典型地在故障電流仍在增加時(shí)以及DC電壓已經(jīng)崩潰太多之前的瞬態(tài)階段中。已經(jīng)投入開(kāi)發(fā)快速且可靠的HVDC斷路器,并且當(dāng)前提供電流的最快中斷的HVDC斷路器基于半導(dǎo)體技術(shù)。半導(dǎo)體HVDC斷路器例如在EP0867998中公開(kāi)。然而,半導(dǎo)體HVDC斷路器經(jīng)歷比在機(jī)械斷路器中的更高的功率損耗。此外,設(shè)計(jì)成阻斷大電流的半導(dǎo)體HVDC斷路器比機(jī)械斷路器明顯要貴。然而,現(xiàn)有的機(jī)械斷路器無(wú)法提供足夠的阻斷速度。從而,在DC電網(wǎng)中需要有成本且能量有效的故障電流處理。EP0867998進(jìn)一步公開(kāi)HVDC電流限制器,其包括多個(gè)串聯(lián)連接的并聯(lián)電路,其中,并聯(lián)電路中的每個(gè)包括與浪涌分流器并聯(lián)連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所涉及的問(wèn)題是如何高效地限制DC電網(wǎng)中出現(xiàn)的故障的消極后果。該問(wèn)題由用于在DC電網(wǎng)(DC連接形成其的一部分)中出現(xiàn)故障的情況下限制通過(guò)DC連接的電流的電流限制系統(tǒng)而解決。電流限制系統(tǒng)包括用于串聯(lián)連接到DC連接內(nèi)的電流限制器,和用于控制該電流限制器的電流限制強(qiáng)度的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括布置成測(cè)量通過(guò)電流限制器的電流的電流測(cè)量裝置,并且該控制系統(tǒng)能操作成檢測(cè)故障。該控制系統(tǒng)進(jìn)一步能操作成響應(yīng)于檢測(cè)故障而采用使得如果通過(guò)斷路器的電流超出第一電流閾值(Imax)則電流限制強(qiáng)度增加并且如果通過(guò)斷路器的電流下降到第二電流閾值(Imin)以下則電流限制強(qiáng)度減小這樣的方式來(lái)調(diào)整電流限制器的電流限制強(qiáng)度。問(wèn)題進(jìn)一步由操作用于在DC電網(wǎng)(DC連接形成其的一部分)中出現(xiàn)故障的情況下限制通過(guò)DC連接的電流的電流限制系統(tǒng)的方法而解決。該方法包括在電流限制系統(tǒng)中檢測(cè)故障。該方法進(jìn)一步包括響應(yīng)于檢測(cè)故障而采用使得如果通過(guò)斷路器的電流超出第一電流閾值(Imax)則電流限制強(qiáng)度增加并且如果通過(guò)斷路器的電流下降到第二電流閾值(Imin)以下則電流限制強(qiáng)度減小這樣的方式來(lái)調(diào)整電流限制器的電流限制強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施例中,第一電流閾值位于額定傳輸電流以下。該實(shí)施例例如在電流限制器在AC/DC轉(zhuǎn)換器的DC側(cè)處連接來(lái)限制從AC/DC轉(zhuǎn)換器流入DC電網(wǎng)中的故障內(nèi)的電流時(shí)可是有利的。通過(guò)將來(lái)自AC/DC轉(zhuǎn)換器的故障電流限制在額外電流以下的水平,從AC/DC轉(zhuǎn)換器到DC電網(wǎng)的有功功率傳遞將保持在AC/DC轉(zhuǎn)換器的額定功率以下,從而允許從AC/DC轉(zhuǎn)換器向在AC/DC轉(zhuǎn)換器的AC側(cè)處連接的AC電力系統(tǒng)提供無(wú)功功率。在另一個(gè)實(shí)施例中,第二電流閾值位于額定傳輸電流以上(這時(shí)第一電流閾值位于在不存在電流限制器情況下出現(xiàn)的故障電流以下)。該實(shí)施例例如在清除故障時(shí)傳輸線的快速再充電的時(shí)候可是有利的。例如如果電流限制系統(tǒng)用于將DC電網(wǎng)分成至少兩個(gè)區(qū)以便防止區(qū)中的故障的影響向該區(qū)外擴(kuò)散,則可以是這樣的。故障電流調(diào)節(jié)到位于下降到額定電流以下或以上的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可以依靠在面向故障的電流限制器側(cè)處的電壓測(cè)量并且依靠通過(guò)電流限制器的電流的測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。故障電流調(diào)節(jié)到位于下降到額定電流以上的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可以依靠通過(guò)電流限制器的電流來(lái)進(jìn)行。操作電流限制器的方法然后可以因?yàn)椴恍枰妷簻y(cè)量而簡(jiǎn)化。在一個(gè)實(shí)施例中,電流限制器包括串聯(lián)連接的獨(dú)立可控?cái)嗦菲鞫?,其中斷路器段包括并?lián)連接的非線性電阻器和關(guān)斷型半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)??刂葡到y(tǒng)在該實(shí)施例中能操作成向斷路器段的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)發(fā)送阻斷和/或開(kāi)通信號(hào)以便調(diào)整電流限制器的電流限制強(qiáng)度。通過(guò)該實(shí)施例所實(shí)現(xiàn)的是實(shí)現(xiàn)電流限制器的電流限制強(qiáng)度的高效調(diào)整。在該實(shí)施例的一個(gè)實(shí)現(xiàn)中,控制系統(tǒng)進(jìn)一步能操作成估計(jì)非線性電阻器當(dāng)前能量吸收能力;并且依靠不同的非線性電阻器當(dāng)前能量吸收能力來(lái)選擇應(yīng)該斷開(kāi)或閉合哪個(gè)(些)斷路器段(如有的話)。從而實(shí)現(xiàn)電流限制器的能量吸收能力的高效利用。在該實(shí)施例中,電流限制器可以包括轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),其在正常操作期間閉合并且在故障情況下斷開(kāi)來(lái)使到串聯(lián)連接的斷路器段的電流換向。通過(guò)使用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(其中功率損耗低于串聯(lián)連接的斷路器段中的),電流限制器中的功率損耗可以在正常操作期間減少。電流限制器可以是能夠阻斷至少額定電壓處的電流的電流限制斷路器。電流限制系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括自保護(hù)控制系統(tǒng),其能操作成如果電流限制器有熱損壞的風(fēng)險(xiǎn)則生成損壞指示并且響應(yīng)于這樣的損壞指示生成命令電流限制器或保護(hù)電流限制器的斷路器阻斷電流的跳閘信號(hào)。這樣的損壞指示例如可以基于在電流限制器包括串聯(lián)連接的斷路器段時(shí)非線性電阻器當(dāng)前能量吸收能力的估計(jì)。問(wèn)題進(jìn)一步由AC/DC轉(zhuǎn)換器站(其包括AC/DC轉(zhuǎn)換器、到DC電網(wǎng)的連接以及電流限制系統(tǒng))來(lái)解決,其中電流限制系統(tǒng)的電流限制器在到DC電網(wǎng)的連接中串聯(lián)連接。該問(wèn)題還由DC電網(wǎng)(100)(其包括經(jīng)由DC連接而互連的至少兩個(gè)AC/DC轉(zhuǎn)換器以及根據(jù)上面的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的至少一個(gè)電流限制系統(tǒng))來(lái)解決,其中電流限制系統(tǒng)的電流限制器在DC連接中串聯(lián)連接。在DC電網(wǎng)的一個(gè)實(shí)施例中,DC電網(wǎng)憑借至少一個(gè)電流限制系統(tǒng)采用使得電流限制器在DC線路中的每個(gè)中連接這樣的方式而分成至少兩個(gè)區(qū),這兩個(gè)區(qū)通過(guò)DC線路而互連。本發(fā)明的另外的方面在下面的詳細(xì)描述以及附上的權(quán)利要求中闡述。附圖說(shuō)明圖1是DC電網(wǎng)示例的示意圖。圖2是圖1的DC電網(wǎng)的示意圖,其中電流限制器已經(jīng)在HVDC轉(zhuǎn)換器與DC開(kāi)關(guān)站之間的連接中串聯(lián)連接。圖3示意地圖示DC電網(wǎng),其中電流限制器用于將電網(wǎng)分成兩個(gè)區(qū),并且其中一個(gè)區(qū)的HVDC轉(zhuǎn)換器經(jīng)由電流限制器連接到DC電網(wǎng)。圖4a圖示基于串聯(lián)連接的獨(dú)立可控?cái)嗦菲鞫蔚碾娏飨拗破鞯氖纠?。圖4b圖示包括轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的電流限制器的示例。圖5圖示電流限制系統(tǒng)的示例,該電流限制系統(tǒng)包括電流限制器和布置成控制電流限制器的電流限制強(qiáng)度的控制系統(tǒng),其中該控制系統(tǒng)包括限制確定系統(tǒng)。圖6a是圖示對(duì)于在調(diào)節(jié)范圍位于額定傳輸電流以上時(shí)的情況確定需要的電流限制器的電流限制強(qiáng)度的方法的實(shí)施例的流程圖。圖6b是圖示對(duì)于在調(diào)節(jié)范圍的最大電流位于額定傳輸電流以上或以下時(shí)的情況確定需要的電流限制器的電流限制強(qiáng)度的方法的實(shí)施例的流程圖。圖7是其中電流限制器與電抗器串聯(lián)連接以在調(diào)節(jié)電流限制強(qiáng)度時(shí)減少電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的配置的示例。圖8a是圖示控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的方法的示例的流程圖。圖8b示出這樣的流程圖,其圖示控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的方法的另一個(gè)示例。圖9示出這樣的流程圖,其圖示用于一旦已經(jīng)確定需要的電流限制強(qiáng)度則生成控制信號(hào)來(lái)發(fā)送給電流限制器的過(guò)程的實(shí)施例。圖10示意地示出在圖5中示出的限制確定系統(tǒng)的備選圖示。圖11a-d圖示從對(duì)于確定需要的電流限制器的電流限制強(qiáng)度的方法的不同實(shí)施例作為時(shí)間的函數(shù)的電流和電壓方面來(lái)看的事件序列。具體實(shí)施方式圖1是對(duì)于高壓DC(HVDC)傳輸?shù)腄C電網(wǎng)100的示例的示意圖示。該DC電網(wǎng)100包括五個(gè)不同的高壓AC/DC轉(zhuǎn)換器105(在這里稱為HVDC轉(zhuǎn)換器105),其經(jīng)由DC開(kāi)關(guān)場(chǎng)120和DC線路115(在這里稱為HVDC線路115)而互連用于高壓傳輸。HVDC轉(zhuǎn)換器105在一端處連接到AC電力系統(tǒng)(未示出),并且在另一端處經(jīng)由連接110連接到DC開(kāi)關(guān)場(chǎng)120。在圖1中,為了說(shuō)明目的,DC開(kāi)關(guān)場(chǎng)120已經(jīng)示出為具有單個(gè)母線配置,但備選地可使用其他配置,例如雙母線、兩個(gè)斷路器開(kāi)關(guān)場(chǎng)、一個(gè)半斷路器開(kāi)關(guān)場(chǎng)等。HVDC線路115可以是電纜或架空線路或其組合。連接110和HVDC線路115可以是雙極或單極的。轉(zhuǎn)換器105例如可以是電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)或電流源轉(zhuǎn)換器(CSC)。近些年來(lái),已經(jīng)開(kāi)發(fā)基于點(diǎn)到點(diǎn)HVDC傳輸系統(tǒng)的電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)。除其他事物外,VSC技術(shù)對(duì)于建造DC電網(wǎng)特別有利,因?yàn)閂SC技術(shù)允許通過(guò)簡(jiǎn)單地進(jìn)行DC電流反向的功率反向。高壓DC電網(wǎng)中的連接110典型地在高壓DC斷路器130i(在下文稱為HVDC斷路器130i)上連接到DC開(kāi)關(guān)場(chǎng)120。HVDC轉(zhuǎn)換器105與AC開(kāi)關(guān)場(chǎng)(在HVDC轉(zhuǎn)換器105的另一側(cè)處)之間的連接典型地在AC斷路器(未示出)上進(jìn)行。HVDC斷路器130ii典型地在HVDC線路115到DC開(kāi)關(guān)場(chǎng)120的連接處提供,使得每個(gè)HVDC線路115配備有兩個(gè)HVDC斷路器130ii,其定位在HVDC線路115的相應(yīng)端處。在下面,當(dāng)大體上提及HVDC斷路器時(shí),將使用術(shù)語(yǔ)HVDC斷路器130。各種HVDC斷路器130i和130ii可以采用相同的方式實(shí)現(xiàn)(如期望的話),并且標(biāo)號(hào)中的差異僅指示DC電網(wǎng)拓?fù)渲械奈稽c(diǎn)中的差異。保護(hù)系統(tǒng)135典型地在每個(gè)開(kāi)關(guān)場(chǎng)120處提供,保護(hù)系統(tǒng)135設(shè)計(jì)成檢測(cè)故障情形并且如需要的話則將跳閘信號(hào)發(fā)送給適合的HVDC斷路器130。從而,在HVDC線路115上有故障的情況下,HVDC線路115的每個(gè)端處的HVDC斷路器130ii將從這樣的保護(hù)系統(tǒng)135接收跳閘信號(hào)。線路故障可以是例如極接地故障或極到極故障,或其組合。相似地,如果在連接110上或在HVDC轉(zhuǎn)換器105中檢測(cè)到故障,HVDC斷路器130i將接收跳閘信號(hào)。在后面的這些情景中,AC側(cè)上的AC斷路器也將接收跳閘信號(hào)。然而,在下面,為了便于描述,將僅參考HVDC斷路器130的跳閘。保護(hù)系統(tǒng)135典型地設(shè)計(jì)成在故障情況下僅去除有故障的設(shè)備件,從而在故障清除后使余下的系統(tǒng)完好無(wú)損。保護(hù)系統(tǒng)在本領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的,并且典型地包括測(cè)量設(shè)備和用于確定故障存在的軟件算法。這樣的算法例如可以基于電壓和電流測(cè)量、它們采用各種組合的幅值和/或它們的導(dǎo)數(shù),和/或基于所謂的差動(dòng)保護(hù),其基于物體(例如HVDC線路115或HVDC轉(zhuǎn)換器105)的每個(gè)側(cè)處的電流比較。圖1的DC電網(wǎng)100僅是示范性的,并且DC電網(wǎng)100在這里可以包括采用任何樣式互連的任何數(shù)量(N)的HVDC轉(zhuǎn)換器105,其中N≥2。DC電網(wǎng)100典型地包括另外的設(shè)備(例如測(cè)量裝置、DC電抗器、濾波器等),其還未在圖1中示出。當(dāng)僅兩個(gè)HVDC轉(zhuǎn)換器105在點(diǎn)到點(diǎn)傳輸線中互連時(shí),將不必提供DC開(kāi)關(guān)場(chǎng)120。故障的清除將通過(guò)使環(huán)繞有故障物體的適合的HVDC斷路器130跳閘而進(jìn)行。這樣的跳閘典型地將由監(jiān)測(cè)有故障物體的保護(hù)系統(tǒng)135發(fā)起。其中可能出現(xiàn)故障的物體例如可以是HVDC線路115、HVDC轉(zhuǎn)換器105、連接110或DC開(kāi)關(guān)場(chǎng)120。如上文提到的,HVDC斷路器130操作所處的速度將確定在DC電網(wǎng)110斷開(kāi)之前故障電流在它之中上升得有多高。大體上期望使阻斷速度保持為盡可能高?,F(xiàn)今,基于半導(dǎo)體技術(shù)的HVDC斷路器可以變得足夠快,其具有低至μs標(biāo)度的阻斷速度。然而,因?yàn)榛诠β孰娮蛹夹g(shù)的半導(dǎo)體HVDC斷路器與速度較低的備選物相比典型地成本很高,在使用操作更慢的HVDC斷路器時(shí),將期望高效地限制在DC電網(wǎng)100中出現(xiàn)的故障的消極后果的方法。根據(jù)本發(fā)明,提供用于在DC電網(wǎng)中限制通過(guò)連接110或HVDC線路115的電流的電流限制器。還提供用于控制電流限制器的電流限制強(qiáng)度的控制系統(tǒng),該電流限制器和控制系統(tǒng)形成電流限制系統(tǒng)。電流限制器具有用于串聯(lián)連接到連接110或HVDC線路115的接口。在下面,當(dāng)共同提及連接110和HVDC線路115時(shí),將使用術(shù)語(yǔ)HVDC連接,術(shù)語(yǔ)DC連接包括DC線路115和將AC/DC轉(zhuǎn)換器105連接到DC電網(wǎng)100的連接110兩者。通過(guò)使用快速電流限制器,DC電網(wǎng)100內(nèi)的其他HVDC斷路器130可以具有提供更慢操作的設(shè)計(jì)。通過(guò)將故障電流限制在低于如果不存在電流限制器則故障電流將會(huì)是的水平,可以使用具有相當(dāng)?shù)妥钄嗨俣鹊臄嗦菲?30。此外,因?yàn)橐钄嗟碾娏鲗⒏停词钩霈F(xiàn)故障情形也如此),DC電網(wǎng)100中的至少一些HVDC斷路器130的阻斷能力可以降低。根據(jù)提供快速電流限制器所在的DC電網(wǎng)100中的哪些位置以及提供HVDC斷路器130所在的什么位置,由電流限制器提供的電流限制的積極影響將使不同的HVDC斷路器130在DC電網(wǎng)中的不同位置處受益。DC電網(wǎng)100中的HVDC斷路器130上的阻斷速度要求例如取決于電流限制器205可以操作成使電流持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間地保持在可接受水平處;AC系統(tǒng)的穩(wěn)定性;電流限制器205將電流控制在哪個(gè)電流水平;以及HVDC斷路器130上的電流阻斷能力。合適的具有較低阻斷速度的HVDC斷路器的設(shè)計(jì)的示例是例如在“Cigrétechnicalbrochure114,Circuit-breakersformeshedmultiterminalHYDCsystems(Cigré技術(shù)手冊(cè)114,網(wǎng)狀多端HVDC系統(tǒng)的斷路器)”中描述的那些等機(jī)械HVDC斷路器設(shè)計(jì),其的阻斷速度在AC斷路器的范圍內(nèi),例如30-60ms??焖匐娏飨拗破鬟€可以用于便于DC電網(wǎng)100具有很少或沒(méi)有HVDC斷路器130。通過(guò)在故障情況下限制故障電流,故障清除可以至少部分由連接到HVDC轉(zhuǎn)換器105的AC側(cè)的AC斷路器進(jìn)行。在DC電網(wǎng)100的該實(shí)現(xiàn)中,與如果DC電網(wǎng)中的每個(gè)物體憑借HVDC斷路器130而受保護(hù)的情況相比,故障的影響大體上將在DC電網(wǎng)100的更大的地理區(qū)域上擴(kuò)散。然而,與提供用于保護(hù)不同物體(例如HVDC線路和HVDC轉(zhuǎn)換器)的HVDC斷路器130有關(guān)的成本可以減少或避免。通過(guò)憑借HVDC斷路器130而受保護(hù)的物體的示例是HVDC線路115、連接110和HVDC轉(zhuǎn)換器105。電流限制器可以有利地在HVDC轉(zhuǎn)換器105的DC側(cè)處的連接110中串聯(lián)連接。當(dāng)提供DC開(kāi)關(guān)場(chǎng)120時(shí),電流限制器的該位點(diǎn)將在HVDC轉(zhuǎn)換器105與最近的DC開(kāi)關(guān)場(chǎng)120之間的連接110中。在DC電網(wǎng)100的該實(shí)施例中,電流限制器可以高效地限制由它所連接的HVDC轉(zhuǎn)換器105對(duì)進(jìn)入DC電網(wǎng)100的故障電流的貢獻(xiàn)。從而,當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),在電流限制器激活與由環(huán)繞故障的HVDC斷路器阻斷電流之間的時(shí)段內(nèi),自HVDC轉(zhuǎn)換器105流入故障的電流將受到限制。此外,轉(zhuǎn)換器105的DC側(cè)處的電壓將憑借電流限制器而被保持,從而使故障對(duì)在HVDC轉(zhuǎn)換器105的AC側(cè)處連接的AC系統(tǒng)的影響降低。DC電網(wǎng)(其中電流限制器205在HVDC轉(zhuǎn)換器105的DC側(cè)處串聯(lián)連接)的示例示意圖在圖2中圖示。在圖2中,電流限制器205已經(jīng)在DC電網(wǎng)100的所有HVDC轉(zhuǎn)換器105的DC側(cè)處連接。在HVDC轉(zhuǎn)換器105的DC側(cè)處連接的HVDC轉(zhuǎn)換器105、連接110和電流限制器205可以視為HVDC轉(zhuǎn)換器站的一部分。在DC電網(wǎng)的另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中,不到全部的HVDC轉(zhuǎn)換器105(例如僅一個(gè)HVDC轉(zhuǎn)換器105)可以具有在它的DC側(cè)上連接的電流限制器205。在圖2中,在提供有電流限制器205的連接110中未示出HVDC斷路器130i。然而,可以額外地提供與電流限制器205串聯(lián)的HVDC斷路器130i。這樣的HVDC斷路器130i例如可以是有益的,以便如果使用單向電流限制器205則限制連接110中或HVDC轉(zhuǎn)換器105中的故障對(duì)DC電網(wǎng)100的影響。因?yàn)?,在DC電網(wǎng)100中的任何地方有故障的情況下,電流將在從HVDC轉(zhuǎn)換器105朝DC電網(wǎng)(除非故障在HVDC轉(zhuǎn)換器105與電流限制器205之間出現(xiàn))的方向上流動(dòng),這是其中電流限制將最有益的電流方向。因此,連接110中的電流限制器205可以是單向的(其中性能被維持),從而與雙向電流限制器205相比節(jié)省部件。然而,也可以使用雙向電流限制器205。此外,為了說(shuō)明目的,在圖2中未示出保護(hù)系統(tǒng)135,但典型地將存在這樣的保護(hù)系統(tǒng)。HVDC線路115上的線路故障200已經(jīng)在圖2中示出。線路故障僅是不同故障的示例,電流限制器可以減輕其的影響。如上文提到的,通過(guò)使用連接110中的電流限制器205,從HVDC轉(zhuǎn)換器105流入DC電網(wǎng)的電流可以保持在較低的水平,從而使DC電網(wǎng)100的部件上(例如將用于清除故障的HVDC斷路器130上)的應(yīng)力降低。此外,如將關(guān)于圖6a和6b進(jìn)一步論述的,連接110中的電流限制器205的效應(yīng)對(duì)于HVDC轉(zhuǎn)換器105以及連接到HVDC轉(zhuǎn)換器105的AC側(cè)的AC電力系統(tǒng)的操作也具有很大的益處。電流限制器在DC電網(wǎng)100中的其他位點(diǎn)處也是有用的。圖3圖示DC電網(wǎng)100的示例,其中電網(wǎng)已經(jīng)通過(guò)使電流限制器205在每個(gè)HVDC線路115z中串聯(lián)連接而分成兩個(gè)區(qū)300(區(qū)300:1和區(qū)300:2),這兩個(gè)區(qū)300通過(guò)每個(gè)HVDC線路115z而互連。在圖3中,分區(qū)電流限制器205示出為取代HVDC斷路器130i。然而,可以提供與分區(qū)電流限制器205串聯(lián)連接的額外的HVDC斷路器130i。如果電流限制器205不具有阻斷故障電流的能力,則這例如可以是有益的。分區(qū)電流限制器205可以有利地是雙向的,以便允許限制流入通過(guò)電流限制器205而互連的區(qū)300中的任一個(gè)的故障電流。通過(guò)將DC電網(wǎng)分成憑借電流限制器而互連的不同區(qū),DC電網(wǎng)中故障的影響可以受到限制。如果故障在第一區(qū)中出現(xiàn),使該第一區(qū)300與它的相鄰區(qū)互連的電流限制器將限制在故障持續(xù)期期間從相鄰區(qū)流入故障的故障電流,從而使其中出現(xiàn)故障的區(qū)中的故障電流減少。通過(guò)向通過(guò)分區(qū)HVDC線路115z的故障電流提供有限的貢獻(xiàn),在清除故障之后,來(lái)自多個(gè)區(qū)300(其環(huán)繞有故障區(qū)300)的電流將有助于有故障區(qū)中的電纜和/或架空線路的充電。從而,一旦有故障物體已經(jīng)被斷開(kāi),正常操作也可以出現(xiàn)故障的區(qū)中快速恢復(fù)。此外,故障電流的限制將減輕環(huán)繞有故障區(qū)的健康區(qū)中的影響。如果允許故障電流不受干擾地流動(dòng),環(huán)繞區(qū)300中的DC電壓將崩潰,從而使得持續(xù)的電力傳輸幾乎不可能。除非已經(jīng)采取措施,這樣的電壓崩潰典型地將在出現(xiàn)故障后非常快地達(dá)到大的地理分布。通過(guò)限制第一區(qū)中的故障引起的故障電流,環(huán)繞區(qū)300中的DC電壓基本上可以不受干擾,并且環(huán)繞區(qū)300中的電力傳輸可在沒(méi)有較大中斷的情況下繼續(xù)。因此,故障對(duì)AC系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響可以在控制下很好地保持。也就是說(shuō),功率傳遞可以在DC電網(wǎng)100的大部分中維持,即使DC電網(wǎng)中已經(jīng)出現(xiàn)故障也如此。從而,連接的AC系統(tǒng)中的反向傳遞能力與其中在DC電網(wǎng)中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)電流限制器205的系統(tǒng)相比大致上可以減小。另外,具有受抑制電壓并且不能在有故障區(qū)中傳遞功率的故障持續(xù)期可以被允許更長(zhǎng),并且從而,較慢且不太昂貴的HVDC斷路器130可以在區(qū)300內(nèi)使用。通過(guò)將連接110中的電流限制可能性與DC電網(wǎng)100成不同區(qū)300的劃分組合,其中出現(xiàn)故障的區(qū)300中的故障電流可以被高效控制在可接受水平。一旦故障電流已經(jīng)憑借電流限制器205而受到限制,在有故障物體周圍連接的HVDC斷路器130可以清除故障。開(kāi)始閉合斷路器段400的指令將由相應(yīng)電流限制器205的控制系統(tǒng)而本地生成,如在下文進(jìn)一步描述的。布置成激活電流限制器205的電流限制的控制系統(tǒng)有利地獨(dú)立于保護(hù)系統(tǒng)135,并且反之亦然。HVDC斷路器130響應(yīng)于故障的跳閘從而將獨(dú)立于電流限制器205的激活。根據(jù)實(shí)現(xiàn),HVDC斷路器130的跳閘將與電流限制器205的激活同時(shí)、在這之前或之后發(fā)起。電流限制器205的激活和控制可以有利地依靠在電流限制器205的位點(diǎn)處獲得的電壓和/或電流的局部測(cè)量而觸發(fā)。在圖2和3中示出的DC電網(wǎng)100中,電流限制器205已經(jīng)在HVDC連接(其中已經(jīng)連接電流限制器205)的一端處取代HVDC斷路器130。如果HVDC連接中的故障在這樣的配置中出現(xiàn),電流限制器205可以有利地操作成阻斷電流以便中斷流入故障的電流。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中,提供保護(hù)系統(tǒng)135,其布置成命令電流限制器205在該情形中阻斷電流。進(jìn)一步關(guān)于圖5論述的用于控制電流限制器205的限制強(qiáng)度的控制系統(tǒng)應(yīng)該有利地獨(dú)立于這樣的保護(hù)系統(tǒng)135,以便提高DC電網(wǎng)100的安全操作。在備選配置中,除電流限制器205外,在其中提供電流限制器205的HVDC連接還可以配備有兩個(gè)HVDC斷路器130。在該配置中,如果HVDC連接中出現(xiàn)故障,電流限制器205將足以提供足夠的電流限制來(lái)減少故障的影響。高速半導(dǎo)體電流限制器已經(jīng)在EP0867998中描述,并且這樣的電流限制器205的示例在圖4a中示出。圖4a的電流限制器205包括一組n個(gè)串聯(lián)連接的斷路器段400,其中每個(gè)斷路器段包括并聯(lián)連接的非線性、電壓依賴型電阻器410和關(guān)斷型半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405。這些斷路器段400可以獨(dú)立于彼此地受到控制。在這里,具有閉合的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405的斷路器段400稱為閉合斷路器段400,并且反之亦然。不同的斷路器段400可以相同,但這不是要求。在圖4a中示出的電流限制器205是雙向的,其中半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405是兩個(gè)關(guān)斷型反并聯(lián)單向開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接,每個(gè)與整流元件(例如,二極管)反并聯(lián)連接??深A(yù)想獲得雙向電流限制器205的其他方法,例如使用雙向405,或使兩個(gè)單向電流限制器反并聯(lián)地串聯(lián)連接來(lái)形成電流限制器205。如上文提到的,單向電流限制器205可以有利地在電流限制器205的一些應(yīng)用中使用,在該情況下半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405可以包括與整流元件反并聯(lián)連接的一個(gè)關(guān)斷型單向開(kāi)關(guān)。關(guān)斷型半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405例如可以是IGBT型(絕緣柵雙極晶體管)或IGCT型(集成門換向晶閘管)或GTO(門極可關(guān)斷型晶閘管)型。所有這些類型術(shù)語(yǔ)具有導(dǎo)通和關(guān)斷能力的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的群組,并且也可以使用屬于該群組的其他開(kāi)關(guān)。(典型地,半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405典型地形成為許多開(kāi)關(guān)單元的串聯(lián)和/或并聯(lián)連接)非線性電阻器410例如可以是止動(dòng)器,并且可以由例如氧化鋅或碳化硅制成。圖4a的電流限制器205的故障電流限制功能性通過(guò)將開(kāi)關(guān)405阻斷在僅n個(gè)段的子集(在下文,其中半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405處于阻斷狀態(tài)中的斷路器段400將稱為斷開(kāi)斷路器段400)中而獲得。斷開(kāi)段400的非線性電阻器410設(shè)置這樣的電壓,其抵消通過(guò)非線性電阻器410的電流的流。斷開(kāi)的段400的數(shù)量越高,電流將越小,其中零電流作為極端。通過(guò)斷開(kāi)n個(gè)串聯(lián)連接的斷路器段400的合適的子集,跨對(duì)應(yīng)止動(dòng)器的反電壓可以變得比阻斷電流所需要的電壓更小,但大到足以將電流限制在合適的水平。然而,只要電流僅受到限制(而不是被阻斷),斷開(kāi)段400的子集中的非線性電阻器410將耗散能量。段400的數(shù)量n和每個(gè)非線性電阻器410的開(kāi)關(guān)脈沖保護(hù)水平(SIPL)將電流可被阻斷所針對(duì)的最大電壓。為了確保故障電流可以被阻斷,段400的數(shù)量n可以有利地達(dá)到或超出用于阻斷標(biāo)稱電壓處的電流所需要的數(shù)量。然而,如果僅期望電流限制性質(zhì),并且未預(yù)期來(lái)自電流限制器205的阻斷操作,可以使用較小數(shù)量的段400。能夠阻斷電流的電流限制器205可以稱為電流限制斷路器。在出現(xiàn)故障時(shí),電流限制器205將使非線性電阻器410接通來(lái)限制流過(guò)電流限制器205的電流使得它下降到某一水平以下。當(dāng)電流限制器205通過(guò)跨斷開(kāi)段的非線性電阻器410建立電壓而使電流減少時(shí),電流限制器205的側(cè)處的電壓將維持在接近正常電壓的電壓處,而不是大幅下降。圖4b示意地圖示高速電流限制器205的備選實(shí)施例,其中圖4b的電流限制器205包括轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415,其與串聯(lián)連接的斷路器段400并聯(lián)連接。該串聯(lián)連接的斷路器段400在該配置中可以稱為主開(kāi)關(guān)417。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415包括串聯(lián)連接的輔助開(kāi)關(guān)425和切斷器420。在正常操作期間,輔助開(kāi)關(guān)425和切斷器420閉合,使得通過(guò)電流限制器205的電流流過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415而不是流過(guò)主開(kāi)關(guān)417。主開(kāi)關(guān)417的段400可以有利地在正常操作期間斷開(kāi)。在激活電流限制器205來(lái)限制或阻斷電流時(shí),輔助開(kāi)關(guān)425將斷開(kāi)使得電流換向到主開(kāi)關(guān)417。在輔助開(kāi)關(guān)425斷開(kāi)之前,主開(kāi)關(guān)417應(yīng)該閉合(如果在正常操作期間未閉合的話)。當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)425已經(jīng)斷開(kāi)來(lái)使電流換向到主開(kāi)關(guān)417時(shí),切斷器420將斷開(kāi),以便使輔助開(kāi)關(guān)與將跨主開(kāi)關(guān)417出現(xiàn)的任何高電壓隔離。合適數(shù)量的斷路器段400然后將被激活,因?yàn)檫@些斷路器段400的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405將采取行動(dòng)來(lái)阻斷電流,從而迫使電流經(jīng)由非線性電阻器410而流動(dòng)。圖4b的電流限制器205的主開(kāi)關(guān)417應(yīng)該直到切斷器420已經(jīng)斷開(kāi)才被激活。從而,具有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415的電流限制器205大體上要比僅具有主開(kāi)關(guān)417的電流限制器205更慢。然而,已經(jīng)出現(xiàn)故障的指示通常將必須作出限制(或阻斷)電流的決定之前被分析。通過(guò)使用接收這樣的故障指示與對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415的預(yù)備斷開(kāi)作出決定之間的時(shí)間,主開(kāi)關(guān)417的激活通??梢栽谝呀?jīng)作出決定時(shí)立即發(fā)生。有利地,轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)415的斷開(kāi)可以在接收故障指示時(shí)進(jìn)行,并且主開(kāi)關(guān)417的激活可以在接收主開(kāi)關(guān)激活決定時(shí)進(jìn)行。如果未接收到這樣的決定,例如在某一時(shí)段內(nèi),轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415可以閉合。用于斷開(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415所需要的額外的時(shí)間對(duì)于基于電壓和/或電流的導(dǎo)數(shù)的保護(hù)算法可是有益的,因?yàn)樵诔霈F(xiàn)電流限制之前,斷開(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415將提供具有快速變化的電流和/或電壓的時(shí)間窗口?;跁r(shí)間導(dǎo)數(shù)的保護(hù)算法然后將給予時(shí)間來(lái)識(shí)別故障并且來(lái)將跳閘信號(hào)發(fā)送到適合的DC斷路器130。當(dāng)未提供轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415時(shí),如期望的話,可以由于此目的引入適合的持續(xù)時(shí)間的時(shí)間延遲。對(duì)于一些保護(hù)算法(例如差動(dòng)保護(hù)算法),這樣的具有快速變化的電流和電壓的時(shí)間窗口沒(méi)有額外的益處。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415的切斷器420優(yōu)選地應(yīng)該是快速的。因?yàn)樵跀嚅_(kāi)時(shí)將沒(méi)有通過(guò)切斷器420的電流,快速機(jī)械切斷器比快速機(jī)械斷路器要稍微容易地設(shè)計(jì)成用于阻斷電流。切斷器420的合適的設(shè)計(jì)示例在EP1377995中公開(kāi)。通過(guò)使電流在正常操作期間流過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415,電流限制器205中的功率損耗與僅具有主開(kāi)關(guān)417的電流限制器205相比要明顯減少。輔助開(kāi)關(guān)425可以明顯小于主開(kāi)關(guān)417,并且從而功耗是明顯少的。然而,關(guān)于本發(fā)明,轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415是最佳的。使用基于串聯(lián)連接的斷路器段400的電流限制器205的優(yōu)勢(shì)是可以容易地調(diào)整電流限制強(qiáng)度。此外,如果提供充足數(shù)量的斷路器段400,這樣的電流限制器205可以操作成阻斷電流。然而,該電流限制器類型僅作為示例而給出,并且可使用其他類型的電流限制裝置,例如超導(dǎo)導(dǎo)體。圖5提供電流限制系統(tǒng)500的示例的圖示,該電流限制系統(tǒng)500包括電流限制器205和用于控制在HVDC連接中連接的電流限制器205的控制系統(tǒng)502??刂葡到y(tǒng)502包括電流測(cè)量裝置505,其布置成測(cè)量通過(guò)電流限制器205的電流并且生成指示測(cè)量電流的信號(hào)I??刂葡到y(tǒng)502進(jìn)一步包括電壓測(cè)量裝置510,其布置在電流限制器205的每個(gè)側(cè)上、布置成測(cè)量電流限制器205的每個(gè)側(cè)上的電壓并且分別生成信號(hào)U1和U2,其分別指示電流限制器的第一和第二側(cè)上的電壓。電流測(cè)量裝置505例如可以是光學(xué)電流互感器(OCT)或DC電流反饋補(bǔ)償互感器(DCCT)或任何其他合適的電流互感器或傳感器。電壓測(cè)量裝置210例如可以是直流分壓器,或任何其他合適的電壓測(cè)量裝置。如將在下文看到的,電壓測(cè)量裝置和用于分別接收信號(hào)U1和U2的輸入在控制系統(tǒng)502的一些實(shí)施例中可以省略。控制系統(tǒng)502進(jìn)一步包括限制確定系統(tǒng)515,其布置成接收信號(hào)I、U1&U2并且生成要輸送到電流限制器205的控制信號(hào)520,該控制信號(hào)520指示要斷開(kāi)/閉合的斷路器段400的數(shù)量。從而,圖5的限制確定系統(tǒng)515的輸入連接到電流測(cè)量裝置505和電壓控制裝置510的相應(yīng)輸出,這時(shí)限制確定系統(tǒng)515的輸出連接到電流限制器205的控制輸入。用于傳送信號(hào)I、U1、U2、520和530的連接典型地是有線連接以便獲得足夠的速度和可靠性,但也可以預(yù)想無(wú)線連接。圖5的限制確定系統(tǒng)515示出為包括限制強(qiáng)度確定機(jī)構(gòu)535和控制信號(hào)發(fā)生器540。該限制強(qiáng)度確定機(jī)構(gòu)535布置成確定電流限制器205的當(dāng)前限制強(qiáng)度是應(yīng)該增加還是減小。為了控制具有如在圖4a和4b中示出的一組串聯(lián)連接的斷路器段400的電流限制器205,限制強(qiáng)度確定機(jī)構(gòu)535布置成確定斷開(kāi)的斷路器段400的數(shù)量k是應(yīng)該增加還是減小。此外,限制強(qiáng)度確定機(jī)構(gòu)535布置成將指示當(dāng)前需要的限制強(qiáng)度(或備選地,需要的限制強(qiáng)度中的變化)的信號(hào)545輸送到控制信號(hào)發(fā)生器540。當(dāng)電流限制器205是具有n個(gè)獨(dú)立可控?cái)嗦菲鞫?00的電流限制器時(shí),信號(hào)545將指示應(yīng)該斷開(kāi)的斷路器段的數(shù)量k(或備選地,數(shù)量k中的變化)??刂菩盘?hào)發(fā)生器540布置成響應(yīng)于指示斷開(kāi)的斷路器段400的期望數(shù)量k中的變化的信號(hào)545而生成控制信號(hào)520。在電流限制器205是基于斷路器段的情況下(與圖4a和4b相比),控制信號(hào)發(fā)生器540此外可以布置成選擇應(yīng)該斷開(kāi)或閉合斷路器段400中的哪個(gè)。控制信號(hào)發(fā)生器540的操作將關(guān)于圖9進(jìn)一步論述。電流限制器205可以有利地進(jìn)一步連接到保護(hù)系統(tǒng)135,如在圖5中示出的。保護(hù)系統(tǒng)135優(yōu)選地獨(dú)立于控制系統(tǒng)502并且布置成檢測(cè)故障200,其將需要電流限制器205斷開(kāi),極電流限制器205阻斷電流。這樣的故障200例如可以是沿HVDC連接(其中連接電流限制器)的線路故障,或電流限制器205所連接的DC開(kāi)關(guān)場(chǎng)120中的故障。在檢測(cè)到這樣的故障時(shí),保護(hù)系統(tǒng)135將響應(yīng)于哪個(gè)電流限制器205將阻斷電流而發(fā)送跳閘信號(hào)530-在圖4a和4b的電流限制器205中,這將牽涉將跳閘信號(hào)發(fā)送到斷路器段400中的每個(gè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405(或至少,在多余的斷路器段400的情況下,發(fā)送到足夠數(shù)量的斷路器段400來(lái)設(shè)置足夠的電壓以阻斷電流)。在其中HVDC連接除電流限制器205外還配備有兩個(gè)HVDC斷路器130的配置中,保護(hù)系統(tǒng)135不必連接到電流限制器205。相反,兩個(gè)HVDC斷路器130都可以連接到保護(hù)系統(tǒng)135。在該配置中,基于段的電流限制器205的段400的數(shù)量不必足以設(shè)置能夠阻斷電流的電壓,但段的數(shù)量可以設(shè)計(jì)成僅對(duì)于電流限制情景。盡管具有任何合適設(shè)計(jì)的電流限制器205可以在本發(fā)明中使用,在下文為了說(shuō)明目的將假設(shè)使用基于獨(dú)立可控?cái)嗦菲鞫?00的電流限制器205?,F(xiàn)在將論述限制強(qiáng)度確定機(jī)構(gòu)535的不同實(shí)施例的操作。電流限制器205的限制強(qiáng)度(其在這里由斷開(kāi)的斷路器段400的數(shù)量k確定)例如可以依靠通過(guò)電流限制器205的當(dāng)前電流I的測(cè)量(即,依靠由信號(hào)I傳達(dá)給限制強(qiáng)度確定機(jī)構(gòu)535的值)而受到控制。確定過(guò)程的示例在圖6a中圖示,其中控制斷開(kāi)的斷路器段400的數(shù)量k來(lái)將通過(guò)電流限制器205的電流I調(diào)節(jié)到位于調(diào)節(jié)范圍內(nèi):。調(diào)節(jié)范圍代表在故障情況下的期望電流范圍-在檢測(cè)到故障的情況下,如果電流位于Imax以上,斷開(kāi)至少一個(gè)斷路器段400(除非所有都已經(jīng)斷開(kāi));并且如果電流位于Imin以下,閉合至少一個(gè)斷路器段400(如果任何一個(gè)斷開(kāi)的話)。在圖6a的步驟600處,過(guò)程因?yàn)橹甘緫?yīng)該斷開(kāi)的斷路器段400的數(shù)量的參數(shù)k設(shè)置成零而發(fā)起。典型地,在對(duì)于正常操作發(fā)起電流限制器205時(shí)首先進(jìn)入該步驟。在步驟605中,則檢查當(dāng)前電流I是否超出代表調(diào)節(jié)范圍的最大電流水平Imax的電流閾值。如果是這樣的話,進(jìn)入步驟606,其中檢查斷開(kāi)的斷路器段400的數(shù)量(由數(shù)量k表示)是否超出零。如果否的話,即如果沒(méi)有斷路器段400斷開(kāi),k設(shè)置成預(yù)定數(shù)量k0,其例如可以選擇使得跨k0個(gè)非線性電阻器410的電壓將近似對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱電壓或額定電壓。因此,如果在進(jìn)入步驟605時(shí)沒(méi)有斷路器段410接通,在步驟607中將開(kāi)關(guān)預(yù)定數(shù)量k0。然后進(jìn)入步驟615a,其中生成指示k的信號(hào)545并且將其發(fā)送到控制信號(hào)發(fā)生器540。然后進(jìn)入步驟620a,其中引入延遲以便使電流水平調(diào)節(jié)到新的電壓情形。在延遲步驟620a后,重新進(jìn)入步驟605。另一方面,如果在步驟606中發(fā)現(xiàn)k已經(jīng)超出零,則進(jìn)入步驟610,其中代表斷開(kāi)的斷路器段400的期望數(shù)量的數(shù)量k增加一。然后進(jìn)入步驟615a。相反如果在步驟605中發(fā)現(xiàn)當(dāng)前電流水平I位于Imax以下,則進(jìn)入步驟625,其中檢查I是否在代表調(diào)節(jié)范圍的最小電流Imin的電流閾值以下。如果否的話,不需要?jiǎng)幼鞑⑶抑匦逻M(jìn)入步驟605。然而,如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前電流水平I位于Imin以下,則進(jìn)入步驟630,其中檢查k是否具有大于0的值。如果否的話,電流限制器205的限制強(qiáng)度無(wú)法進(jìn)一步減少,并且因此重新進(jìn)入步驟605。然而,如果k>0(其指示至少一個(gè)斷路器段400斷開(kāi)),則進(jìn)入步驟640,其中k的值減少一。然后進(jìn)入步驟615b,其中生成指示k的信號(hào)545并且在進(jìn)入延遲步驟620b之前將它發(fā)送到控制信號(hào)發(fā)生器540。在步驟620b后,重新進(jìn)入步驟605。一旦故障已經(jīng)由故障的任一側(cè)上的HVDC斷路器130斷開(kāi),電流限制器205的有故障側(cè)上的DC電壓將開(kāi)始增加并且來(lái)自DC電網(wǎng)100的環(huán)繞部分的故障電流貢獻(xiàn)將趨于降到下閾值Imin以下,這時(shí)斷開(kāi)的斷路器段400將開(kāi)始閉合來(lái)使電流維持在兩個(gè)閾值內(nèi)。一旦所有段閉合,恢復(fù)正常操作。調(diào)節(jié)范圍[Imax,Imin]可以設(shè)置成完全位于額定傳輸電流Irated以上;調(diào)節(jié)范圍可以設(shè)置成完全位于額定電流Irated以下;或調(diào)節(jié)范圍可以設(shè)置成使得Irated下降到調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。額定傳輸電流Irated在這里典型地是其中連接電流限制器205的HVDC連接的額定電流,其取決于DC電網(wǎng)100的部件的尺寸制定。在圖6a中圖示的電流調(diào)節(jié)過(guò)程中,電流I的當(dāng)前水平是是否應(yīng)該更改電流限制器205的限制強(qiáng)度的決定因子。如果I位于調(diào)節(jié)范圍的最小電流以下并且沒(méi)有斷開(kāi)的斷路器段400,則將不采取進(jìn)一步的動(dòng)作來(lái)修改電流。也就是說(shuō),如果電流水平在額定電流處或以下,在調(diào)節(jié)范圍位于額定電流以上時(shí),電流限制器205將采取行動(dòng)來(lái)修改電流水平。因此,如果已經(jīng)出現(xiàn)故障并且其稍后已經(jīng)被清除,圖6a中的過(guò)程將操作成使當(dāng)前電流水平返回到正常操作期間的電流水平。從而,如果額定電流Irated位于調(diào)節(jié)范圍以下,圖6a的電流調(diào)節(jié)過(guò)程是合適的。如可以在圖6a中看到的,不需要關(guān)于電流限制器205的任一側(cè)上的電壓的信號(hào),并且從而,當(dāng)調(diào)節(jié)范圍完全位于額定電流以上時(shí),電壓測(cè)量裝置610可以從控制系統(tǒng)502中省略。然而,如期望的話,電壓測(cè)量以及電流測(cè)量可以用于檢測(cè)故障情形。然而,當(dāng)額定電流位于調(diào)節(jié)范圍以上時(shí),情形是不同的,并且電流已經(jīng)超出調(diào)節(jié)范圍的最大電流這一事實(shí)不是電流限制器205應(yīng)該被激活的適合的指示。在出現(xiàn)故障時(shí),以及在出現(xiàn)任何故障之前&已經(jīng)清除故障后的正常操作期間,在圖6a中圖示的方法將在該情形中將電流調(diào)節(jié)到位于額定電流以下(在調(diào)節(jié)范圍內(nèi))。為了避免正常操作期間這樣的不期望的電流抑制,額外的條件可以包括在圖6a的方法中。這樣的額外的條件例如可以基于電流限制器205的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)上的電壓水平,其取決于電流限制器是單向還是雙向的。關(guān)于圖6a論述的調(diào)節(jié)過(guò)程(已經(jīng)添加這樣的額外條件的檢查)的實(shí)施例在圖6b中示出。圖6b的實(shí)施例包括步驟603,在步驟600后、在進(jìn)入步驟605之前進(jìn)入該步驟603。在步驟603中,檢查電流限制器的第一側(cè)上的電壓U1和電流限制器205的第二側(cè)上的電壓U2兩者是否都超出較低電壓水平Ulow。如果是這樣的話,推斷沒(méi)有故障出現(xiàn)(這需要電流限制),并且將重新進(jìn)入步驟600。然而,如果在步驟603中發(fā)現(xiàn)電流限制器205的任一側(cè)(或兩側(cè))上的電壓水平已經(jīng)下降到較低電壓水平Ulow以下,這是已經(jīng)出現(xiàn)故障并且電流限制器205應(yīng)該被激活的指示。然后進(jìn)入步驟606。Ulow例如可以位于范圍內(nèi)。在步驟606中,檢查k是否超出零。如果否的話,即如果沒(méi)有斷路器段400斷開(kāi),則k設(shè)置成預(yù)定數(shù)量k0,其例如可以選擇使得跨k0個(gè)非線性電阻器410的電壓將近似對(duì)應(yīng)于額定電壓。然后進(jìn)入步驟615a,其中生成指示k的信號(hào)545并且將其發(fā)送到控制信號(hào)發(fā)生器540。然后進(jìn)入步驟620a,其中引入延遲以便使電流水平調(diào)節(jié)到新的電壓情形。在延遲步驟620a后,重新進(jìn)入步驟603。另一方面,如果在步驟606中發(fā)現(xiàn)k已經(jīng)超出零,則進(jìn)入步驟605,其中代表斷開(kāi)的斷路器段400的期望數(shù)量的數(shù)量k增加一。然后進(jìn)入步驟615a。一旦已經(jīng)進(jìn)入步驟605,程序與圖6a的程序相似。然而,重新進(jìn)入步驟603來(lái)確保故障仍存在,而不是在步驟620a/620b中的延遲后或在步驟625或630中的否定結(jié)論后重新進(jìn)入步驟605。從而,在圖6b的故障電流強(qiáng)度確定方法中,電流限制器205處的電壓水平用作故障情形的指示符,而在圖6a的方法中,通過(guò)電流限制器205的電流水平用作這樣的指示符。如可以看到的,在其中期望故障電流范圍位于額定電流以下的實(shí)施例中,電流限制器205的相應(yīng)側(cè)上的電壓U1和U2的測(cè)量是有用的。如果在步驟603中推斷兩側(cè)上的電壓超出Ulow,這指示故障已經(jīng)被清除,在步驟600中限制強(qiáng)度指示符k設(shè)置成零。從而,電流限制器205失效。在備選實(shí)現(xiàn)中,在步驟603中發(fā)現(xiàn)電壓超出Ulow后,限制強(qiáng)度指示符k將逐漸減少到零。在調(diào)節(jié)范圍包括額定傳輸電流Irated時(shí),圖6b的調(diào)節(jié)方法也是合適的。通過(guò)引入步驟603的條件,確保電流限制器205將在正常操作期間停用。如期望的話,圖6b的調(diào)節(jié)方法也可以在調(diào)節(jié)范圍位于額定電流Irated以下時(shí)使用。如將關(guān)于圖9論述的,調(diào)節(jié)范圍可以包括其中電流被限制為零的極端情況。在圖6a和6b中圖示的調(diào)節(jié)方法中,電流和/或電壓的幅值用作用于確定是否已經(jīng)出現(xiàn)故障并且從而是否限制電流的基礎(chǔ)。另一方面,萬(wàn)一使用雙向電流限制器205,可以有利地使用電流的方向(符號(hào))以便確定在哪個(gè)方向上應(yīng)該阻斷閉合的斷路器段。調(diào)節(jié)通過(guò)電流限制器205的故障電流使得它下降在額定電流水平以上的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)具有這樣的優(yōu)勢(shì):一旦故障已經(jīng)被清除則提供電纜和/或架空線路(其形成DC電網(wǎng)100中的HVDC線路115)的更高電荷。這在電流限制器205作為分區(qū)電流限制器205而連接來(lái)限定區(qū)邊界時(shí)特別有利。另一方面,調(diào)節(jié)通過(guò)電流限制器205的故障電流使得它下降在額定電流水平以下的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)導(dǎo)致電流限制器205中較低的功率損耗,從而允許電流限制器205的不太耐熱的設(shè)計(jì)(例如,在圖4a和4b中示出的電流限制器205的非線性電阻器410的更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì))和/或電流限制器205可以攜帶電流所處的較長(zhǎng)時(shí)段(從而便于使用較慢的HVDC斷路器130)。較低的故障電流水平還對(duì)HVDC斷路器130的電流阻斷能力產(chǎn)生較低的要求。當(dāng)電流限制器205定位在將VSC轉(zhuǎn)換器105連接到DC電網(wǎng)100的連接110中時(shí),調(diào)節(jié)范圍的最大電流Imax可以有利地位于轉(zhuǎn)換器阻斷水平以下,使得VSC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)在故障持續(xù)期期間也可以保持在操作中。此外,當(dāng)電流限制器205定位在VSC轉(zhuǎn)換器105的連接110中時(shí),將調(diào)節(jié)范圍的最大電流布置成位于額定電流以下,這將是有利的。通過(guò)在故障情況下調(diào)節(jié)電流使得它下降在額外電流以下,可以確保在故障期間輸送到DC電網(wǎng)的有功功率下降到VSC轉(zhuǎn)換器的額外功率以下,從而允許VSC轉(zhuǎn)換器在故障持續(xù)期期間也繼續(xù)控制與AC電力系統(tǒng)的無(wú)功功率交換,并且從而提供AC系統(tǒng)電壓的支持。這對(duì)于AC系統(tǒng)穩(wěn)定性將是有益的。HVDC轉(zhuǎn)換器105將能夠輸送給連接的AC電力系統(tǒng)的無(wú)功功率的量將取決于通過(guò)連接110的故障電流與HVDC轉(zhuǎn)換器105的額定電流直接的差-該差越大,可以輸送到連接的AC電力系統(tǒng)的無(wú)功功率的量越高,從而便于采用使得連接的AC電力系統(tǒng)上由DC電網(wǎng)中的故障產(chǎn)生的干擾將被最小化這樣的方式高效控制AC電壓。根據(jù)在電流限制器205的特定應(yīng)用中最期望上文的優(yōu)勢(shì)中的哪個(gè),調(diào)節(jié)范圍可以選擇成位于額定線路電流以上或以下,或包括額定電流Irated。由圖6a和6b圖示的過(guò)程僅是示范性的并且可以采用不同的方式改變。例如,在步驟610中獲得的增加可以與一不同,并且例如可以取決于Imax與當(dāng)前I值之間的差-如果該差是大的,則k可以比如果差是小的增加更高數(shù)量的步驟。相似地,k在步驟640中的減小可以大于一,并且例如可以取決于Imin與當(dāng)前值I之間的差。此外,信號(hào)545可以指示k中的期望變化,而不是k本身。此外,在另一個(gè)類型的電流限制器205中,步驟610(640)可以代表使電流限制器205的限制強(qiáng)度增加(減小)的手段。圖6a中的參數(shù)k用于代表斷開(kāi)的斷路器段400的數(shù)量。然而,在一般情況下,參數(shù)k代表電流限制器205的當(dāng)前限制強(qiáng)度的度量,并且可以稱為限制強(qiáng)度指示符。信號(hào)545可以稱為限制強(qiáng)度信號(hào)545。圖6a和6b的步驟606和607通過(guò)斷開(kāi)預(yù)定數(shù)量的斷路器段而起到開(kāi)啟電流限制的作用。在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中,例如可以在步驟607中對(duì)k賦值,這取決于電流和/或電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。在再另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中,可以省略步驟606和607,并且可以僅在步驟610和640中確定電流限制強(qiáng)度。延遲步驟620a和620b可以實(shí)現(xiàn)為相同的步驟。然而,根據(jù)DC電網(wǎng)100的電感,在使限制強(qiáng)度指示符k增加(620a)和減少(620b)的情況下使用不同的延遲持續(xù)時(shí)間,這可以是有益的。例如在電流位于Imax以上以便確保故障電流未以不期望的速率上升,這可是有益的,而在電流減小時(shí),使用較長(zhǎng)的延遲期使得電流可以穩(wěn)定電流限制強(qiáng)度的不必要接通和切斷,這可是有益的。因此,在一個(gè)實(shí)施例中,步驟620a中的延遲的持續(xù)時(shí)間要短于步驟620b中的。作為非限制性示例,步驟620a和620b中的延遲的持續(xù)時(shí)間可以位于50μs-10ms的范圍內(nèi)。然而,可以使用延遲的其他持續(xù)時(shí)間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)中,電抗器700與電流限制器205串聯(lián)連接,如在圖7中示出的。通過(guò)使電抗器700與電流限制器205串聯(lián)連接,電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)將減少。這例如在故障已經(jīng)在位點(diǎn)中出現(xiàn)使得故障電流路徑的電感是低的并且可用k中沒(méi)有一個(gè)使故障電流保持在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的情景中可以是有益的。與電流限制器205串聯(lián)的電抗器700在該情景中可以防止在不同k值之間開(kāi)關(guān)的高頻率。因?yàn)榘雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)405的開(kāi)關(guān)典型地生成熱,為了冷卻目的使開(kāi)關(guān)頻率保持為低,這可是可取的。電抗器700的電感例如可以位于從大約十至幾百mH的范圍內(nèi)。由在圖6a和6b中示出的限制強(qiáng)度確定機(jī)構(gòu)535進(jìn)行的過(guò)程的不同實(shí)施例僅涉及電流限制器205的主開(kāi)關(guān)417的操作。然而,如關(guān)于圖4a和4b論述的,使用進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415的電流限制器205,這通常是有用的。一旦轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415已經(jīng)斷開(kāi)并且電流已經(jīng)換向到主開(kāi)關(guān)417,由圖6a和6b中的實(shí)施例描述的過(guò)程也適用于具有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415的電流限制器205。用于斷開(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415的過(guò)程的實(shí)施例在圖8a中圖示。圖8a的過(guò)程可以有利地與在圖6a中示出的用于在調(diào)節(jié)范圍位于額定傳輸電流以上時(shí)確定限制強(qiáng)度的過(guò)程一起使用。圖8a的過(guò)程基于轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415應(yīng)該在檢測(cè)到故障的第一指示(其中在比步驟605的故障檢測(cè)更早的階段接收該第一指示)時(shí)斷開(kāi)(其對(duì)應(yīng)于對(duì)電流限制器205“布防”)這一思想。該故障指示因此大體上是不太確定的,但因?yàn)閿嚅_(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415不影響電網(wǎng)100的其他操作(因?yàn)楣脑诙痰臅r(shí)段期間增加),轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的不正確斷開(kāi)是可接受的。在圖8a的步驟600處,參數(shù)k首先布置成零,如在上文關(guān)于圖6a論述的。然后進(jìn)入步驟800,其中檢查當(dāng)前電流水平是否在布防電流水平Iarm以下。如果是這樣的話,重新進(jìn)入步驟800。然而,如果當(dāng)前電流的幅值已經(jīng)上升到Iarm以上,進(jìn)入步驟805,其中轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415斷開(kāi)。在步驟810a中,檢查當(dāng)前電流是否在Iarm以下并且限制強(qiáng)度指示符k是否取零值。如果是這樣的話,轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415閉合,并且重新進(jìn)入步800。如果否的話,進(jìn)入主開(kāi)關(guān)激活決定步驟(與圖6a的步驟605相比),其中開(kāi)始確定電流限制器205的適合的限制強(qiáng)度的過(guò)程。步驟810a在步驟805后被直接進(jìn)入時(shí)可以視為多余的,并且然后可以省略。然而,也可以有利地在步驟630中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)限制強(qiáng)度指示符k是零(這時(shí)電流位于調(diào)節(jié)范圍中的最小電流以下)之后進(jìn)入步驟810。在該情形中,電流限制器205的電流限制功能性不再有效,并且可以有利地進(jìn)行關(guān)于是否應(yīng)該閉合轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415的檢查。在該情形中,如果電流仍位于Iarm以上,使轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415保持在斷開(kāi)狀態(tài),以便很快能夠再次限制電流(如需要的話),這將是有利的。然而,如果Iarm位于調(diào)節(jié)范圍的最小電流以上,或如果不期望轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415的預(yù)防性維持,可以在步驟830中確定k已經(jīng)取零值后直接進(jìn)入步驟815。圖8b圖示用于斷開(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415的過(guò)程(其例如可以與在圖6b中示出的用于在調(diào)節(jié)范圍位于或部分位于額定傳輸電流以下時(shí)確定限制強(qiáng)度的過(guò)程一起使用)的示例。圖8b的過(guò)程與圖8a的相似。在限制強(qiáng)度指示符已經(jīng)在步驟600中布置成零后,進(jìn)入步驟800,其中檢查電流是否位于布防電流Iarm以下。如果是這樣的話,重新進(jìn)入步驟800。如果電流水平大于Iarm,轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在步驟805中斷開(kāi)。然后進(jìn)入步驟810b,其中檢查電流水平是否位于布防電流以下。如果是這樣的話,進(jìn)入步驟815,其中轉(zhuǎn)換開(kāi)閉合合。然后重新進(jìn)入步驟800。然而,如果在步驟810b中發(fā)現(xiàn)電流位于Iarm以下,進(jìn)入主開(kāi)關(guān)激活決定步驟(與圖6b的步驟603相比),其中開(kāi)始確定電流限制器205的適合的限制強(qiáng)度的過(guò)程。與圖8a相似,如果在轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)已經(jīng)在步驟805中斷開(kāi)后直接進(jìn)入步驟810b則可以省略它。然而,也可以有利地在已經(jīng)在步驟603中確定電流限制器205的兩個(gè)側(cè)上的電壓位于較低電壓水平Ulow以上時(shí)進(jìn)入步驟810b。在該情形中,電流限制器205的電流限制功能性應(yīng)該被停用,并且可以有利地進(jìn)行關(guān)于轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415是否應(yīng)該閉合的檢查。在進(jìn)入步驟810b之前可以引入步驟820,從步驟603的y分支進(jìn)入該步驟820。因此,通過(guò)在步驟603中的肯定決定后進(jìn)入步驟820而不是步驟600,在轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415將明確斷開(kāi)的情形中不必進(jìn)行步驟800和805。在圖8b中,步驟810b與圖8a的步驟810a的不同之處在于未進(jìn)行關(guān)于k是否是零的檢查,因?yàn)閗已經(jīng)在步驟820中布置成零。然而,如期望的話,也可以在步驟810b中進(jìn)行k檢查。圖8a和8b的程序僅是示例,并且可以采用不同的方式更改。例如在圖8a的一個(gè)實(shí)現(xiàn)中,省略步驟810a的檢查,并且在步驟630中的否定決定后直接進(jìn)入步驟815。相似地,圖8b中可以省略步驟810b的檢查,并且在步驟603中的肯定決定后可以直接進(jìn)入步驟815-在該實(shí)現(xiàn)中,可以包括步驟820或省略它。在圖8a和8b中,故障的第一指示由當(dāng)前電流水平I(其上升到布防電流水平Iarm以上)表示,Iarm可以是例如在Irated<Iarm<2Irated范圍內(nèi)。故障的第一指示的備選表示可以是電流限制器205的任一側(cè)處的電壓下降到布防電壓水平Uarm以下。Uarm例如可以位于0.5Urated<Uarm<0.8Urated范圍內(nèi)。如期望的話,與用于斷開(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415不同的閾值可以用于閉合轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415,使得在電流用作故障的第一指示時(shí)步驟810a/810b的閾值高于步驟800的,或在電壓用作故障的第一指示時(shí)低于步驟805的。由控制信號(hào)發(fā)生器540進(jìn)行的過(guò)程的實(shí)施例示意地在圖9的流程圖中圖示。在步驟900處,從限制強(qiáng)度確定機(jī)構(gòu)535接收限制強(qiáng)度信號(hào)545。在步驟905處,依靠限制強(qiáng)度信號(hào)(在確定過(guò)程中也可使用其他信息)確定需要的動(dòng)作。當(dāng)電流限制器205基于串聯(lián)連接的斷路器段400時(shí),步驟400牽涉確定應(yīng)該斷開(kāi)的斷路器段400的數(shù)量。確定典型地還包括確定應(yīng)該斷開(kāi)或閉合哪個(gè)(些)斷路器段400。在步驟910中,然后在電流限制器205所連接的限制確定系統(tǒng)515的輸出處生成控制信號(hào)520。當(dāng)電流限制器205包括半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405時(shí),這樣的控制信號(hào)520例如可以包括采用常規(guī)方式的開(kāi)通和/或阻斷信號(hào)(其取決于斷路器段400是應(yīng)該接通還是切斷)的組合,使得應(yīng)該改變其狀態(tài)的每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405將接收開(kāi)通或阻斷信號(hào)。步驟905的確定例如可以基于用于斷開(kāi)/閉合斷路器段400的預(yù)定方案。這樣的預(yù)定方案例如可以操作成在電流限制強(qiáng)度要增加(減?。r(shí)斷開(kāi)(閉合)斷路器段400(其是)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405,其使閉合(斷開(kāi))的斷器段400中最長(zhǎng)的閉合(斷開(kāi))。在這樣的實(shí)施例中,控制信號(hào)發(fā)生器540例如可以包括存儲(chǔ)器,用于存儲(chǔ)關(guān)于不同的斷路器段400在什么時(shí)刻最后被接通或切斷的信息。備選地可以使用其他預(yù)定方案。備選地,在基于斷路器段的電流限制器中,控制信號(hào)發(fā)生器540可以在步驟905中基于不同線性電阻器410的溫度或其中吸收的能量的量的估計(jì)來(lái)確定要斷開(kāi)或閉合哪個(gè)斷路器段400,使得將從具有最低溫度或?qū)?yīng)地最高能量吸收能力的斷路器段400選擇斷開(kāi)的斷路器段400。在故障持續(xù)期期間安全的最高溫度或可以由非線性電阻器410安全吸收的最大能量典型地是已知的(冷卻效應(yīng)典型地可以在故障持續(xù)期期間忽略)。不同線性電阻器410的當(dāng)前能量吸收能力然后例如可以通過(guò)計(jì)算非線性電阻器410中吸收的能量或憑借由溫度傳感器(其將設(shè)計(jì)成將溫度信號(hào)輸送到控制信號(hào)發(fā)生器540)進(jìn)行的測(cè)量而估計(jì)。例如,下面的表達(dá)式可以用于估計(jì)非線性電阻器410中吸收的能量:(1a)其中是由第i個(gè)非線性電阻器410自在時(shí)間tstart處出現(xiàn)故障以來(lái)的時(shí)間t處吸收的能量;I(t)是通過(guò)電流限制斷路器205的電流,其由電流測(cè)量裝置505測(cè)量并且對(duì)于電流限制系統(tǒng)515是已知的;是非線性電阻器410的已知U-I特性;并且ai(t)是函數(shù),其在第i個(gè)斷路器段的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405閉合時(shí)取0值并且在第i個(gè)斷路器段的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)405斷開(kāi)時(shí)取1值。如期望的話,表達(dá)式(1a)可以細(xì)化成例如包括冷卻效應(yīng)。然而,在故障持續(xù)期期間,冷卻效應(yīng)大體上可以忽略,因?yàn)橛糜诶鋮s的時(shí)間常數(shù)典型地比故障持續(xù)期長(zhǎng)得多。此外,基于跨非線性電阻器的電壓U410,i是恒定的這一假設(shè)的吸收能量的估計(jì)將在大部分的應(yīng)用中給出足夠準(zhǔn)確的估計(jì):(1b)當(dāng)表達(dá)式(1)用于確定要斷開(kāi)或閉合哪些斷路器段400時(shí),在k增加時(shí)要斷開(kāi)的斷路器段400例如可以是具有目前閉合的斷路器段400中的最低的斷路器段400,并且在k減小時(shí)閉合的斷路器段例如可以是具有目前閉合的斷路器段400中的最高的斷路器段400。在清除故障之后,非線性電阻器410中吸收的能量的估計(jì)應(yīng)該有利地調(diào)整反映冷卻,使得萬(wàn)一出現(xiàn)另一個(gè)故障,吸收能量的準(zhǔn)確估計(jì)可獲得。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中,這通過(guò)僅允許在經(jīng)過(guò)自電流限制器205被激活(這時(shí)重新布置成初始值)以來(lái)的冷卻時(shí)段后重新閉合電流限制器205而解決。如果存在電流限制器205可被損壞除非電流實(shí)際上被阻斷而不是被限制這樣的指示,步驟905的確定可以有利地導(dǎo)致斷開(kāi)充足的(典型地,所有的)斷路器段400以便阻斷電流的決定。這樣的損壞指示例如可以基于非線性電阻器410中的吸收能量;基于非線性電阻器410的溫度測(cè)量;或基于這樣的時(shí)間,在該時(shí)間期間非線性電阻器410已經(jīng)在故障持續(xù)期期間接通。在由于過(guò)多的吸收能量而使電流限制器400跳閘時(shí)評(píng)估的程序例如可以基于具有最高吸收能量的斷路器段400。假設(shè)完全阻斷電流將需要所有的斷路器段400,應(yīng)該確保具有最高吸收能量的斷路器段400可以在最后的時(shí)間被接通。從而,在一個(gè)實(shí)施例中,電流限制器205在非線性電阻器410的吸收能量達(dá)到能量閾值時(shí)跳閘,并且如果被切斷的話,另一個(gè)斷路器段400中沒(méi)有非線性電阻器410可以接通來(lái)取代它。能量閾值可以布置成具有到非線性電阻器410將被損壞所處的能量水平的裕度。在斷開(kāi)所有斷路器段400中,由在電流限制器205的另一側(cè)上連接的DC電網(wǎng)的健康部分對(duì)故障的故障電流貢獻(xiàn)將被取消。如果電流限制器205已經(jīng)跳閘以便保護(hù)非線性電阻器以免熱損壞,在一個(gè)實(shí)施例中,控制系統(tǒng)502可以繼續(xù)監(jiān)測(cè)電流限制器205處的電壓U1和U2(或,在單向限制器情況下,僅U1或U2)。在該實(shí)施例中,在這樣的電流限制器205的自保護(hù)性跳閘(其中調(diào)節(jié)范圍的最小電流Imin布置成零)時(shí),可以進(jìn)入例如在圖6b中示出的那個(gè)等過(guò)程。如果DC電網(wǎng)的有故障部分連接到另一個(gè)電流源(例如HVDC轉(zhuǎn)換器105)(其的電流供應(yīng)已經(jīng)被切斷),這將特別有用。在故障被清除時(shí),在故障持續(xù)期期間被抑制的電壓然后將開(kāi)始上升,從而向電流限制器205提供故障已經(jīng)被清除的指示。用于獲得損壞指示的吸收能量估計(jì)例如可以根據(jù)表達(dá)式(1a)或(1b)進(jìn)行。然而,為了確保在最近已經(jīng)清除另一個(gè)故障時(shí)萬(wàn)一出現(xiàn)故障實(shí)際上可以阻斷電流,應(yīng)該有利地考慮非線性電阻器410的冷卻。這例如可以通過(guò)僅允許在經(jīng)過(guò)自電流限制器205被激活以來(lái)的冷卻時(shí)段后重新閉合電流限制器205使得電流限制器205的重新斷開(kāi)可以在不損壞非線性電阻器的情況下進(jìn)行而解決。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中,用于冷卻的時(shí)間常數(shù)可以是大約一小時(shí)。備選地,用于估計(jì)吸收能量的表達(dá)式可以細(xì)化成包括冷卻效應(yīng)。布置成生成損壞指示以及自保護(hù)跳閘信號(hào)(如需要的話)的自保護(hù)控制系統(tǒng)例如可以實(shí)現(xiàn)為控制系統(tǒng)502的一部分,或?qū)崿F(xiàn)為獨(dú)立保護(hù)系統(tǒng)135的一部分。在其中電流限制器205不能阻斷電流的實(shí)施例中,這樣的損壞指示可以用于觸發(fā)HVDC斷路器130的跳閘,從而保護(hù)電流限制器205。為了確保電流限制器205在電流限制器不能在自保護(hù)系統(tǒng)給出跳閘指令時(shí)跳閘的罕見(jiàn)事件中將不受損壞,可以提供多余的電流限制器205,或在電流限制器205基于串聯(lián)連接的斷路器段400時(shí),可以在電流限制器205中提供多余的斷路器段400。備選地,HVDC連接可以短路使得電流限制器205被繞過(guò),從而使電力系統(tǒng)中的別處的HVDC斷路器130或電流限制器205沒(méi)有故障。在圖10中,示出示意地圖示圖5的限制確定系統(tǒng)515的備選方法,其中限制確定系統(tǒng)515通過(guò)使用硬件和軟件的組合而實(shí)現(xiàn)。圖10示出限制確定系統(tǒng)515包括處理工具1000,其連接到采用存儲(chǔ)器形式的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品1005以及接口1010和1015。接口1010布置成接收輸入信號(hào),其包括與限制強(qiáng)度確定相關(guān)的信息。這樣的信號(hào)包括指示當(dāng)前電流水平的信號(hào)I,并且還可以包括例如信號(hào)U1或U2(或兩者,視情況而定)和指示非線性電阻器410的溫度的信號(hào),如在上文論述的。接口1015布置成輸送控制信號(hào)520。存儲(chǔ)器1005存儲(chǔ)采用計(jì)算機(jī)程序1020形式的計(jì)算機(jī)可讀代碼工具,該計(jì)算機(jī)程序1020在由處理工具1000執(zhí)行時(shí)促使限制確定系統(tǒng)515進(jìn)行電流限制控制方法。這樣的方法的不同實(shí)施例在圖6a-b、圖8和圖9中圖示。也就是說(shuō),在該實(shí)施例中,限制確定系統(tǒng)515將憑借一個(gè)或多個(gè)通用處理器或尤其為限制確定系統(tǒng)515而開(kāi)發(fā)的一個(gè)或多個(gè)處理器結(jié)合用于進(jìn)行電流限制控制的軟件1020來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖10中,軟件1020示出為存儲(chǔ)在物理存儲(chǔ)器1005上,然而,軟件1020可以在超過(guò)一個(gè)的物理存儲(chǔ)器1005上劃分。存儲(chǔ)器1005可以是任何類型的非易失性計(jì)算機(jī)可讀工具,例如硬驅(qū)動(dòng)器、閃速存儲(chǔ)器、EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)、DVD盤、CD盤、USB存儲(chǔ)器等。圖11a-11d圖示根據(jù)上文描述的一些實(shí)施例在時(shí)間tf處在第一區(qū)300中出現(xiàn)線路故障并且在時(shí)間tc處清除故障的情形中的事件序列。通過(guò)電流限制器205的電流I以及在朝故障連接的電流限制器205的側(cè)處的電壓(U1)和在連接到DC電網(wǎng)100的健康部分的電流限制器205的另一側(cè)處的電壓(U2)相對(duì)于時(shí)間而標(biāo)繪。圖11a和11b代表其中電流限制器205沒(méi)有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415的實(shí)施例,而圖11c和11d代表其中存在轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)415的實(shí)施例。此外,圖11a和11c代表其中而定電流位于調(diào)節(jié)范圍以下的實(shí)施例,而圖11b和11d代表其中額定電流位于調(diào)節(jié)范圍以上的實(shí)施例。值得注意的是,DC電網(wǎng)的健康部分中的電壓U2基本上不受干擾,從而使得在故障持續(xù)期期間在該部分中也繼續(xù)有組織的功率傳遞成為可能。如上文論述的電流限制器205的應(yīng)用可以適用于單極和雙極HVDC連接兩者。如果HVDC連接由兩極線路組成(其具有正和負(fù)極電壓),HVDC連接將配備有兩個(gè)電流限制器205,而對(duì)于具有或沒(méi)有金屬回路的單極HVDC連接(正或負(fù)極電壓),單個(gè)電流限制器205將典型地在單極連接上使用。備選地可以使用其他配置。已經(jīng)從高壓DC電網(wǎng)方面進(jìn)行上文的描述。然而,本發(fā)明同樣能適用于包括具有任何電壓水平的AC/DC轉(zhuǎn)換器的DC電網(wǎng),該DC電網(wǎng)包括中壓直流(MVDC)電網(wǎng),其包括MVDC轉(zhuǎn)換器、MVDC連接和MVDC斷路器。盡管在附屬的獨(dú)立權(quán)利要求中闡述本發(fā)明的各種方面,本發(fā)明的其他方面包括在上文的描述和/或附屬的權(quán)利要求中呈現(xiàn)的任何特征的組合,而不僅僅是在附屬的權(quán)利要求中明確闡述的組合。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識(shí)到本文呈現(xiàn)的技術(shù)不限于在附圖和前述的詳細(xì)描述中公開(kāi)的實(shí)施例(其僅為了說(shuō)明目的而呈現(xiàn)),但它可以采用許多不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),并且它由下面的權(quán)利要求限定。
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