本發(fā)明涉及用于傳輸電能的方法，其中，在兩個電氣單元之間借助于其兩端分別以電流傳導方式連接至所述電氣單元之一的超導電纜系統(tǒng)來傳輸電流，并且其中，還布置了并行于該超導電纜系統(tǒng)的標準傳導電纜系統(tǒng)，其中，超導電纜系統(tǒng)的功能由控制單元監(jiān)控。

背景技術：

超導電纜系統(tǒng)例如用于在市政供電網絡中傳輸電能。在導體的直流電為零的足夠低的溫度下，超導電纜系統(tǒng)可實現(xiàn)電能的虛擬無損耗傳輸。例如，超導電纜系統(tǒng)可以在區(qū)域輸送或配電網絡(例如，110kV的電壓)中使用，或者用于連接城市內部配電網絡(例如，10kV的電壓)中的變壓器單元。超導電纜系統(tǒng)還可以將用戶的連接器連接至市政電網。

超導電纜系統(tǒng)由布置在用于冷卻的低溫恒溫器中的超導電纜構成。低溫恒溫器具有通過其傳導適當?shù)睦鋮s劑(例如，液氦或液氮)的至少一個熱絕緣管。該絕緣管例如由兩個同心布置的金屬管構成，這兩個金屬管彼此之間保持一定距離，并且兩金屬管之間包括真空絕緣材料和其它絕緣材料。在超導電纜系統(tǒng)的端部處，用于連接至電流供應網絡或電氣單元的端蓋被固定。這些端蓋配備有用于從冷卻劑儲存器中抽取冷卻劑的通道。超導電纜系統(tǒng)的端部分別通過電力開關和其它電纜元件(例如，隔離開關)連接至變壓器單元之間的收集軌(collection rail)或其它電氣單元。

電氣單元中的技術部件以及所述電氣單元之間的電力線路通常被設計為冗余的，使得在出現(xiàn)問題(即，部件之一中出現(xiàn)故障或錯誤)的情況下，繼續(xù)確保能量傳輸系統(tǒng)的功能，并且例如避免斷電。除超導電纜系統(tǒng)之外，常規(guī)電纜系統(tǒng)(即，標準傳導(normally conductive)電纜系統(tǒng))也通過電力開關和其它元件連接至變壓器單元。標準傳導電纜系統(tǒng)通常包括例如三相系統(tǒng)中每相一個或多個常規(guī)電纜。在正常操作期間，超導電纜系統(tǒng)和標準傳導電纜系統(tǒng)可以被操作，使得在一個電纜系統(tǒng)中斷的情況下，相應的另外一個電纜系統(tǒng)可以繼續(xù)操作。作為替代，可以在正常操作期間切斷標準傳導電纜系統(tǒng)。

超導電纜系統(tǒng)的功能由控制系統(tǒng)或保護系統(tǒng)監(jiān)控。例如，保護系統(tǒng)測量超導電纜系統(tǒng)的一端或兩端處的電流或阻抗的強度。如果確定了功能缺陷，則關斷超導電纜系統(tǒng)。如果標準傳導電纜系統(tǒng)不與超導電纜系統(tǒng)并行地進行操作，則隨后由一個電纜系統(tǒng)切換至另外一個電纜系統(tǒng)。在標準傳導電纜系統(tǒng)被并行地操作的情況下存在這樣的缺點：電流總是流過該電纜系統(tǒng)，造成增加總系統(tǒng)損耗的損耗。標準傳導電纜系統(tǒng)被長久地接通縮短了其壽命。

在正常操作中切斷標準傳導電纜系統(tǒng)的情況下，存在這樣的缺點：在超導電纜系統(tǒng)被切斷之后且標準傳導電纜系統(tǒng)被接通之前不能確保網絡的電流供應。在Jun Yang et al,Power and Energy Society General Meeting—Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21^st Century,2008IEEE,20July.2008,p.1-5(Jun Yang等，電力和能源學會大會-21世紀電能的轉換和輸送，2008IEEE，2008年7月20日，第1-5頁)中描述了一種高溫超導(HTS)電纜系統(tǒng)，其包括HTS電纜和并行的常規(guī)電纜。在HTS電纜故障的情況下，常規(guī)電纜被切斷，并且隨后立即切斷HTS系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于通過超導電纜系統(tǒng)使得用于傳輸電能的改進方法有效以避免供電中斷的目的。

根據本發(fā)明滿足該目的，本發(fā)明中，

在正常操作期間，標準傳導電纜的僅一端被連接；

在由超導電纜系統(tǒng)中的第一信號導致問題的情況下，首先使標準傳導電纜系統(tǒng)的另一端導通地連接，使得標準傳導電纜系統(tǒng)變?yōu)殡娏鲗?，并?/p>

隨后通過電氣單元中的至少一個的控制單元的第二信號來切斷超導電纜系統(tǒng)。

根據本發(fā)明的方法實現(xiàn)了電流網絡中電能傳輸系統(tǒng)的有效利用。永久地接通標準傳導電纜系統(tǒng)的一端尤其實現(xiàn)了電纜系統(tǒng)的無故障功能的監(jiān)控。因此，整個系統(tǒng)的功能安全性相對于用于電能傳輸?shù)囊阎到y(tǒng)和相應的方法而言提高了。在正常操作期間，標準傳導電纜系統(tǒng)僅通過負載電流來承載。由于這不能產生大電流，因此電流負載僅導致了低到可以忽略的損耗發(fā)生。這大幅地降低了傳輸總損耗。而且，延長了標準傳導電纜系統(tǒng)的壽命。由控制單元控制的傳輸系統(tǒng)的開關序列確保所連接的電氣單元(例如，變壓器單元)不間斷地供電。在超導電纜系統(tǒng)中斷的情況下，標準傳導電纜系統(tǒng)總是在超導電纜系統(tǒng)切斷之前接通。這通過發(fā)送第一信號和發(fā)送第二信號之間相應延時而實現(xiàn)?？刂茊卧梢韵蛳鄳碾娏﹂_關例如首先發(fā)送第一信號，隨后發(fā)送具有時間延遲的第二信號。作為替代，包含兩個信號的開關序列也可以一次性被發(fā)送至電力開關，其中第二信號與相應的延遲相關聯(lián)。

附圖說明

借助于附圖解釋根據本發(fā)明的方法及相對應的傳輸系統(tǒng)。附圖中：

圖1是用于傳輸電能的系統(tǒng)的示意圖；以及

圖2示出了用于傳輸電能的方法的實施例。

具體實施方式

在圖1中，示出了電站的兩個連接元件2、3，在這兩個連接元件2、3之間傳輸電能。連接元件2、3可以是例如應歸入變壓器單元的三相電流系統(tǒng)的連接軌(connecting rail)。超導電纜系統(tǒng)4將連接元件2、3彼此連接。超導電纜系統(tǒng)4的端部通過電力開關6、7連接至連接元件2、3。

與超導電纜系統(tǒng)4并行的標準傳導電纜系統(tǒng)5的端部通過電力開關8、9連接至連接元件2、3之一。標準傳導電纜系統(tǒng)5包括每相至少一個標準傳導電纜5a，然而優(yōu)選地，每相多個標準傳導電纜5a。在圖1中示出了每相兩個電纜5a。

在正常操作中(即，在與傳輸系統(tǒng)1的正確操作一致的操作中)，僅超導電纜系統(tǒng)4用于傳導用于能量傳輸?shù)碾娏?。標準傳導電纜系統(tǒng)5不傳輸電流。屬于超導電纜系統(tǒng)4的電力開關6、7閉合。標準傳導電纜系統(tǒng)5被構造為在超導電纜系統(tǒng)4中出現(xiàn)問題的情況下的冗余系統(tǒng)。標準傳導電纜系統(tǒng)5僅連接至連接元件2、3中的一個的端部。因此，在電氣單元之一和標準傳導電纜系統(tǒng)之間建立了電流傳導連接，但是在兩個電氣單元之間沒有產生電流傳導連接。

控制單元10監(jiān)控超導電纜系統(tǒng)4和標準傳導電纜系統(tǒng)5的功能?？刂茊卧?0是有利地對電纜系統(tǒng)4、5處的物理值(電流、電壓和阻抗)中的一個或多個執(zhí)行連續(xù)測量的保護系統(tǒng)。測量還可以被定期地執(zhí)行。控制單元10適于通過信號閉合和斷開電力開關6至9。

控制單元10可由如圖1中所示的部件構成。在這種情況下，控制單元10通信地連接至電力開關6至9中的每一個。作為替代，控制單元10可以由兩個部分組成，其中每個部分總是通信地連接至電氣單元之一。在這種情況下，控制單元10的一部分總是通信地連接至電氣單元的電力開關6至9中的一個?？刂茊卧?0中的兩個部分又可以彼此通信地連接?？刂茊卧?0還可以由多個部分組成，其中多個部分之一連接至電力開關之一。

根據替代實施例，超導電纜系統(tǒng)4和標準傳導電纜系統(tǒng)5還可以由相對應的保護系統(tǒng)監(jiān)控。在這種情況下，這兩個保護系統(tǒng)彼此通信地連接以形成控制單元。

在能量傳輸系統(tǒng)1的操作期間，由控制單元10通過例如測量超導電纜系統(tǒng)4的兩個端部處的電流并比較它們的值(差動保護)來監(jiān)控超導電纜系統(tǒng)4的功能或無故障操作。在電流值不相同的情況下，觸發(fā)指示錯誤。還可以僅在超導電纜系統(tǒng)4的一端處測量電流，以便確定該電流值是過高還是正確。通過測量標準傳導系統(tǒng)5的一個連接端處的電壓來監(jiān)控標準傳導系統(tǒng)5的功能。以這種方式，可以確定電纜中的一個是否例如被街道施工裝置扯裂或損壞。

根據本發(fā)明的方法的實施例被示意性示出為如圖2中的流程圖。該方法由圖1中示出的傳輸系統(tǒng)1執(zhí)行。超導電纜系統(tǒng)(SCCS)的操作由控制單元10監(jiān)控(參照標號20)。如果檢測到故障或問題(參照標號22)，則必須迅速地將其與網絡分離。控制單元10生成通過其將用于連接標準傳導系統(tǒng)(NCCS)5的第二電力開關8、9閉合的第一信號12(參照標號24)。在閉合第二電力開關(PS)8、9之后，通過標準傳導電纜系統(tǒng)5的電氣單元之間的連接是電流傳導的。在發(fā)送第一信號(參照標號24)之后，通過相應的第二信號11(參考標號28)將電力開關6、7(通過其將超導系統(tǒng)4連接至電氣單元之一)中的至少一個斷開，使得通過電氣單元之一將超導電纜系統(tǒng)4切斷?，F(xiàn)在不再有通過超導電纜系統(tǒng)4的電流傳導連接。

優(yōu)選地，超導電纜系統(tǒng)4中的兩個電力開關6、7均被斷開。

由于在超導電纜系統(tǒng)4出現(xiàn)故障的情況下必須盡快將其切斷，所以，所述開關序列必須在很快的時間內發(fā)生。超導電纜系統(tǒng)4的切斷和標準傳導電纜系統(tǒng)5的接通之間的時間間隔(Δt)僅為幾毫秒。例如，在用于接通標準傳導系統(tǒng)5的信號12之后的1ms至20ms內發(fā)生用于切斷超導電纜系統(tǒng)4的信號11。這可以通過在發(fā)送第一信號12之后以適當時間間隔發(fā)送第二信號11來實現(xiàn)。如果標準傳導電系統(tǒng)5發(fā)生故障，則通過由電力開關8、9的控制單元生成的信號來將利用其將標準傳導系統(tǒng)5連接至電氣單元的電力開關8、9斷開。標準傳導電纜系統(tǒng)5現(xiàn)在完全切斷并且可以被修復，以便糾正故障。