本實(shí)用新型涉及一種高壓直流傳輸線路(線路)。

背景技術(shù)：

例如西門子公司的信息手冊(cè)“High Voltage Direct Current Transmission -Proven Technology for Power Exchange”，因特網(wǎng)上在http://www.energy.siemens. com/hq/pool/hq/power-transmission/HVDC/HVDC_Proven_Technology.pdf可以找到，示出了與高壓直流傳輸尤其是配置相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。其中也描述了不同開(kāi)關(guān)，例如HSNBS、HSGS和MRTB類型的功能。

為了將電能經(jīng)過(guò)大于1500km從發(fā)電廠傳輸?shù)酱蟮某鞘蟹秶?，例如采用超高壓范圍的高壓直流傳?UHVDC)。

如果為此使用具有兩個(gè)接頭的通常的直流配置，則需要相應(yīng)地設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線連接的交流電網(wǎng)(也稱為AC系統(tǒng))，以便能夠相應(yīng)地耐受系統(tǒng)的干擾。

目前存在具有多個(gè)接頭的兩種不同的系統(tǒng)：

按照并聯(lián)配置，將一個(gè)極的變流器對(duì)于所有接頭在0V和全直流電壓之間并聯(lián)。按照串聯(lián)配置，所有變換器在0V和全直流電壓之間串聯(lián)。

在此缺陷是，該配置對(duì)于特定使用范圍是麻煩的、不靈活的和昂貴的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，避免前面提到的缺陷并且尤其是提供一種成本低和靈活的替換方案。

該技術(shù)問(wèn)題按照本實(shí)用新型的特征來(lái)解決。還給出了優(yōu)選的實(shí)施方式。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提出了一種高壓直流傳輸線路(“線路”)，

-具有第一站，其與高壓直流傳輸線路的第一極相連，

-具有第二站，其與高壓直流傳輸線路的第二極相連，

-其中，第一站與第二站經(jīng)過(guò)兩個(gè)導(dǎo)線相連，

-其中，導(dǎo)線之一與電極相連。

站尤其是具有至少一個(gè)交流系統(tǒng)(也稱為“AC系統(tǒng)”)。在此優(yōu)選地是交流系統(tǒng)經(jīng)過(guò)整流器和/或變流器的連接。

所述電極是地。

通過(guò)該方案，可以的是，將與線路的兩個(gè)極(導(dǎo)線)相連的兩個(gè)站互相分離地放置，其中在兩個(gè)站之間的連接可以通過(guò)低壓導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)。通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)線的合適的接線或利用，可以的是，例如在故障情況下，實(shí)現(xiàn)電流經(jīng)過(guò)接地或經(jīng)過(guò)兩個(gè)導(dǎo)線放電。

在此優(yōu)點(diǎn)是，可以減小線路對(duì)交流電網(wǎng)的影響，方式是，在線路的兩個(gè)極上的功率可以靈活地劃分到可以設(shè)置在不同的地點(diǎn)的多個(gè)站。

提出了一種具有四個(gè)接頭的配置，其實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的和有效的功率傳輸。

在此指出，站可以具有一個(gè)或多個(gè)組件。站的各部分也可以分別在一個(gè)或多個(gè)組件中實(shí)現(xiàn)。這例如對(duì)于后面解釋的開(kāi)關(guān)也成立：于是例如一個(gè)開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)功能。相反地，多個(gè)開(kāi)關(guān)也可以按照單個(gè)物理開(kāi)關(guān)的形式實(shí)現(xiàn)。

按照一種擴(kuò)展，用于將第一站與第二站相連的兩個(gè)導(dǎo)線中的每一個(gè)是低壓導(dǎo)線，尤其是低壓直流傳輸線。

按照另一種擴(kuò)展，高壓直流傳輸線路的第一極相應(yīng)于第一導(dǎo)線并且第二極相應(yīng)于第二導(dǎo)線，其中，第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線的長(zhǎng)度相同、長(zhǎng)度大約相同或者長(zhǎng)度不同。

尤其是按照一種擴(kuò)展，第一導(dǎo)線和/或第二導(dǎo)線比所述導(dǎo)線中的至少一個(gè)長(zhǎng)2至20倍。

此外，按照一種擴(kuò)展，第一站和第二站互相分離地布置。

尤其是，第一站和第二站可以互相相隔數(shù)千米地布置。例如在兩個(gè)站之間可以存在(幾)十或(幾)百千米的距離。

此外按照一種擴(kuò)展，第一站和第二站分別具有

-至少一個(gè)交流系統(tǒng)，

-第一開(kāi)關(guān)，借助其可以跨接至少一個(gè)交流系統(tǒng)，

-第二開(kāi)關(guān)，借助其可以切換至與電極相連的導(dǎo)線的連接，

-第三開(kāi)關(guān)，借助其可以切換至不與電極相連的另一個(gè)導(dǎo)線的連接。

尤其是，每一個(gè)站具有用于控制其開(kāi)關(guān)的單元。該單元可以根據(jù)狀態(tài)和/或測(cè)量值來(lái)控制站的開(kāi)關(guān)，由此激活站中不同的電流路徑。

下一個(gè)擴(kuò)展在于，第二開(kāi)關(guān)和/或第三開(kāi)關(guān)是大功率開(kāi)關(guān)。

借助大功率開(kāi)關(guān)，例如可以快速和/或帶負(fù)載進(jìn)行切換。

按照一種構(gòu)造，第一站和第二站具有與地建立連接的開(kāi)關(guān)。

這可以借助高速接地開(kāi)關(guān)(HSGS：“High Speed Ground Switch”)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果至地電勢(shì)的路徑已被隔離，其可以將站與地相連。

一種實(shí)施方式在于，控制第一站的開(kāi)關(guān)，使得斷開(kāi)至與電極相連的導(dǎo)線的連接。

下一個(gè)構(gòu)造是，在檢測(cè)到第一站的至少一個(gè)交流系統(tǒng)中的故障的情況下，斷開(kāi)至與電極相連的導(dǎo)線的連接。

另一種構(gòu)造是，控制第一站的開(kāi)關(guān)，使得高壓直流傳輸線路的第一極與不與電極相連的導(dǎo)線相連，從而第一站的至少一個(gè)交流系統(tǒng)被跨接。

一個(gè)擴(kuò)展在于，控制第二站的開(kāi)關(guān)，使得第二站的至少一個(gè)交流系統(tǒng)與不與電極相連的導(dǎo)線相連，并且斷開(kāi)至與電極相連的導(dǎo)線的連接。

例如可以設(shè)置一個(gè)處理單元，其控制一個(gè)或多個(gè)站。也可以的是，每個(gè)站設(shè)置多個(gè)處理單元。處理單元可以作為處理器單元和/或至少部分固定接線或邏輯的電路裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述處理單元可以是或包括任何種類的處理器或計(jì)算機(jī)或具有相應(yīng)所需的外圍設(shè)備(存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、輸入輸出設(shè)備等)的計(jì)算機(jī)。

附圖說(shuō)明

上面描述的本實(shí)用新型的特征、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)其的方式通過(guò)以下對(duì)結(jié)合附圖詳細(xì)解釋的實(shí)施例的示意性描述變得更清楚和容易理解。在此為清楚起見(jiàn)，可以對(duì)相同或作用相同的元件設(shè)置相同的附圖標(biāo)記。其中：

圖1示出了具有四個(gè)站的示例性雙極配置；

圖2示出了圖1中的發(fā)送側(cè)系統(tǒng)的示例性視圖；

圖3示出了圖1中的接收側(cè)系統(tǒng)的示例性視圖。

具體實(shí)施方式

圖1示意性地示出了具有四個(gè)站103至106的示例性雙極配置(也稱為高壓直流傳輸線路或者線路)。在雙極系統(tǒng)中，極107與站103和105對(duì)應(yīng)，并且極108與站104和106對(duì)應(yīng)。站103 和104是系統(tǒng)101(在此也示例性地稱為發(fā)送器)的部分，并且站 105和106是系統(tǒng)102(在此也示例性地稱為接收器)的部分。

站103至106分別具有用于連接交流電網(wǎng)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器(變流器)。例如可以采用所謂的模塊化多級(jí)變流器(MMC：“Modular Multilevel Converter”)，其基礎(chǔ)模塊通常是由IGBT和二極管構(gòu)成的所謂的半橋。該基礎(chǔ)模塊也稱為子模塊(也稱為：轉(zhuǎn)換器模塊)。公知的是，將多個(gè)這樣的子模塊串聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)耐高壓性能。轉(zhuǎn)換器可以具有整流器和變流器并且布置在站中。相應(yīng)地，利用附圖標(biāo)記115表示交流系統(tǒng)(AC系統(tǒng))或至交流電網(wǎng)的連接。在附圖中示例性地每個(gè)站串聯(lián)兩個(gè)AC系統(tǒng)115。這僅相應(yīng)于象征性的考慮，也可以例如每個(gè)站設(shè)置僅一個(gè)AC系統(tǒng)或任意數(shù)量的AC系統(tǒng)。尤其是可以每個(gè)站設(shè)置不同數(shù)量的AC系統(tǒng)。

站103與站105經(jīng)過(guò)導(dǎo)線113相連，并且站104與站106經(jīng)過(guò)導(dǎo)線114相連。導(dǎo)線113和114可以具有相同的長(zhǎng)度、大約相同的長(zhǎng)度或不同的長(zhǎng)度。例如導(dǎo)線113和導(dǎo)線114可以分別具有1500km至2500km的長(zhǎng)度。例如導(dǎo)線113也可以具有1500km 至2500km的長(zhǎng)度，并且導(dǎo)線114具有1000km至2000km的長(zhǎng)度。

與常規(guī)的雙極直流系統(tǒng)相比，在本情況中，極107、108可以與系統(tǒng)的在位置上互相分離地布置的站相連。站103與站104經(jīng)過(guò)兩個(gè)導(dǎo)線109相連，其中，導(dǎo)線之一與電極111相連(接地)。站105與站106經(jīng)過(guò)兩個(gè)導(dǎo)線110相連，其中，導(dǎo)線之一與電極112相連(接地)。

利用附圖標(biāo)記109、110表示的導(dǎo)線尤其分別是低壓直流傳輸線。每個(gè)導(dǎo)線例如可以具有一百或數(shù)百千米(例如200km至300km)的長(zhǎng)度。距離可以基于 AC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來(lái)選擇。

圖2示出了包括站103和站104的系統(tǒng)101的示例性視圖

站103經(jīng)過(guò)接頭220與導(dǎo)線113相連。接頭220經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)201 與節(jié)點(diǎn)202相連。節(jié)點(diǎn)202經(jīng)過(guò)包括開(kāi)關(guān)203和兩個(gè)AC系統(tǒng)115的串聯(lián)電路與節(jié)點(diǎn)205相連。節(jié)點(diǎn)205經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)207與節(jié)點(diǎn)206相連，并且節(jié)點(diǎn)206經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)204與節(jié)點(diǎn)202相連。節(jié)點(diǎn)205經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)219接地。節(jié)點(diǎn)206經(jīng)過(guò)導(dǎo)線209 與站104的節(jié)點(diǎn)211相連。節(jié)點(diǎn)205經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)208與導(dǎo)線210相連，導(dǎo)線 210的另一端經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)214與節(jié)點(diǎn)213相連。開(kāi)關(guān)214和節(jié)點(diǎn)213是站104 的一部分。

由此導(dǎo)線209和210將站103與站104相連。兩個(gè)導(dǎo)線209和 210也具有附圖標(biāo)記109。導(dǎo)線209和210尤其分別是低壓直流傳輸線，其例如可以是200km至300km長(zhǎng)。由此站103和104可以互相隔開(kāi)數(shù)百千米布置。站103和104中的每一個(gè)與包括導(dǎo)線113和114的系統(tǒng)的一個(gè)極相連。此外導(dǎo)線210與電極111相連(接地)。

此外，在站104中，節(jié)點(diǎn)211經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)217與節(jié)點(diǎn)222相連。節(jié)點(diǎn) 211經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)212與節(jié)點(diǎn)213相連。節(jié)點(diǎn)213經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)215接地。節(jié)點(diǎn)213經(jīng)過(guò)包括兩個(gè)AC系統(tǒng)115和開(kāi)關(guān)216的串聯(lián)電路與節(jié)點(diǎn)222相連。節(jié)點(diǎn)222經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)218與接頭221相連，經(jīng)過(guò)所述接頭，站104與導(dǎo)線114相連。

開(kāi)關(guān)208和214例如是MRTB(“Metallic Return Transfer Breaker(金屬回路轉(zhuǎn)換斷路器)”)類型的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)207和212例如是MRS(“Metallic Return Switch(金屬回路開(kāi)關(guān))”)類型的開(kāi)關(guān)，并且開(kāi)關(guān)219和215例如是HSGS(“高速接地開(kāi)關(guān)”)類型的開(kāi)關(guān)。

圖3示出了包括站105和站106的系統(tǒng)102的示例性視圖

站105經(jīng)過(guò)接頭301與導(dǎo)線113相連。接頭301經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)302 與節(jié)點(diǎn)303相連。節(jié)點(diǎn)303經(jīng)過(guò)包括開(kāi)關(guān)304、兩個(gè)AC系統(tǒng)115和開(kāi)關(guān)305的串聯(lián)電路與節(jié)點(diǎn)306相連。節(jié)點(diǎn)306經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)307與導(dǎo)線313相連，其另一個(gè)端經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)316與節(jié)點(diǎn)318相連。開(kāi)關(guān)316和節(jié)點(diǎn)318是站106的部分。節(jié)點(diǎn)306經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)308接地。節(jié)點(diǎn)303經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)312與節(jié)點(diǎn)311相連。節(jié)點(diǎn)306 經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)310與節(jié)點(diǎn)311相連。節(jié)點(diǎn)311與導(dǎo)線314相連，其另一端與站 106的節(jié)點(diǎn)315相連。

由此導(dǎo)線313和314將站105與站106相連。兩個(gè)導(dǎo)線313和 314也具有附圖標(biāo)記110。導(dǎo)線313和314尤其分別是低壓直流傳輸線，其例如可以是200km至300km長(zhǎng)。由此站313和314可以互相隔開(kāi)數(shù)百千米設(shè)置。站105和106中的每一個(gè)與包括導(dǎo)線113和114的系統(tǒng)的一個(gè)極相連。此外導(dǎo)線313與電極112相連(接地)。

此外，在站106中，節(jié)點(diǎn)318經(jīng)過(guò)包括開(kāi)關(guān)319、兩個(gè)AC系統(tǒng)115 和開(kāi)關(guān)326的串聯(lián)電路與節(jié)點(diǎn)325相連。節(jié)點(diǎn)315經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)317與節(jié)點(diǎn)318相連。節(jié)點(diǎn)318經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)321接地。節(jié)點(diǎn)315經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)322與節(jié)點(diǎn)325相連。節(jié)點(diǎn)325經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)324與接頭323相連，經(jīng)過(guò)所述接頭，站106與導(dǎo)線114相連。

開(kāi)關(guān)305和319例如是HSNBS(“High Speed Neutral Bus Switch(高速中性總線開(kāi)關(guān))”)類型的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)308和321例如是HSGS(“高速接地開(kāi)關(guān)”)類型的開(kāi)關(guān)。

根據(jù)所提出的解決方案可以的是，除了雙極運(yùn)行模式之外，在使用系統(tǒng)的兩個(gè)極的條件下(例如在至少一個(gè)AC系統(tǒng)的故障情況下)也保證單極運(yùn)行模式。單極運(yùn)行模式的例子是：

-GR模式：經(jīng)過(guò)電極(地電勢(shì))放電，這也稱為“Ground Return Operation (接地回路操作)”，和

-MR模式：經(jīng)過(guò)導(dǎo)線而不是經(jīng)過(guò)電極放電，這也稱為“Metallic Return Operation(金屬回路操作)”。

在GR模式和MR模式之間的切換有利地得到保證，方式是，例如關(guān)于圖2，開(kāi)關(guān)207和212是MRS類型的，并且開(kāi)關(guān)208和214是MRTB類型的。

以下示例性地關(guān)于圖2描述運(yùn)行模式：

(1)雙極運(yùn)行模式：

在站103中，開(kāi)關(guān)201、203和208閉合，開(kāi)關(guān)204、207和219斷開(kāi)。在站104中，開(kāi)關(guān)214、216和218閉合，開(kāi)關(guān)212、215和217斷開(kāi)。

由此電流經(jīng)過(guò)如下連接流動(dòng)：導(dǎo)線114、節(jié)點(diǎn)222、站104的 AC系統(tǒng)115、節(jié)點(diǎn)213、開(kāi)關(guān)214、導(dǎo)線210、開(kāi)關(guān)208、站103的AC系統(tǒng)115、開(kāi)關(guān)203、開(kāi)關(guān)201、導(dǎo)線113。

可選地，電流的一部分可以經(jīng)過(guò)電極111流入和流出。

(2)GR模式(“接地回路操作”)：

假定在站103的AC系統(tǒng)115中出現(xiàn)故障。在這種情況下，沒(méi)有電流流過(guò)具有AC系統(tǒng)的路徑，可選地，開(kāi)關(guān)203可以斷開(kāi)。

開(kāi)關(guān)208斷開(kāi)，在(1)下描述的連接中斷并且電流經(jīng)過(guò)電極111流出。

(3)MR模式(“金屬回路操作”)：

又假定在站103的AC系統(tǒng)115中出現(xiàn)故障。在這種情況下，沒(méi)有電流通過(guò)具有AC系統(tǒng)的路徑流動(dòng)，可選地，開(kāi)關(guān)203可以斷開(kāi)。

開(kāi)關(guān)214斷開(kāi)，并且開(kāi)關(guān)212和204閉合。由此站104的AC系統(tǒng) 115經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)212、導(dǎo)線209以及開(kāi)關(guān)204與導(dǎo)線113相連。由此兩個(gè)導(dǎo)線113、114而不是僅一個(gè)導(dǎo)線113在GR模式中被使用。

在此優(yōu)點(diǎn)是，不需要如常規(guī)配置中的高成本的旁路開(kāi)關(guān)或快速高壓開(kāi)關(guān)。

由此提出了，使高壓直流傳輸線路的一個(gè)極以站結(jié)束，由此對(duì)于高壓直流傳輸線路的兩個(gè)極設(shè)置兩個(gè)站，所述兩個(gè)站經(jīng)過(guò)低壓導(dǎo)線互相連接，其中，低壓導(dǎo)線之一具有電極。由此高壓直流傳輸線路的各個(gè)極可以靈活地放置在不同的地點(diǎn)，然后這些極經(jīng)過(guò)低壓導(dǎo)線互相連接。這種架構(gòu)尤其對(duì)于長(zhǎng)的導(dǎo)線具有優(yōu)勢(shì)，并且避免了這樣的長(zhǎng)導(dǎo)線的全部功率僅到達(dá)唯一一個(gè)地點(diǎn)。

盡管通過(guò)示出的至少一個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)示出和描述了本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從中導(dǎo)出其他變形，而不脫離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

附圖標(biāo)記列表

101 系統(tǒng)

102 系統(tǒng)

103 站

104 站

105 站

106 站

107 極

108 極

109 兩個(gè)導(dǎo)線(低壓直流傳輸線)

110 兩個(gè)導(dǎo)線(低壓直流傳輸線)

111 電極

112 電極

113 導(dǎo)線

114 導(dǎo)線

115 AC系統(tǒng)

201 開(kāi)關(guān)

202 節(jié)點(diǎn)

203 開(kāi)關(guān)

204 開(kāi)關(guān)

205 節(jié)點(diǎn)

206 節(jié)點(diǎn)

207 開(kāi)關(guān)

208 開(kāi)關(guān)

209 導(dǎo)線

210 導(dǎo)線

211 節(jié)點(diǎn)

212 開(kāi)關(guān)

213 節(jié)點(diǎn)

214 開(kāi)關(guān)

215 開(kāi)關(guān)

216 開(kāi)關(guān)

217 開(kāi)關(guān)

218 開(kāi)關(guān)

219 開(kāi)關(guān)

220 接頭

221 接頭

222 節(jié)點(diǎn)

301 接頭

302 開(kāi)關(guān)

303 節(jié)點(diǎn)

304 開(kāi)關(guān)

305 開(kāi)關(guān)

306 節(jié)點(diǎn)

307 開(kāi)關(guān)

308 開(kāi)關(guān)

310 開(kāi)關(guān)

311 節(jié)點(diǎn)

312 開(kāi)關(guān)

313 導(dǎo)線

314 導(dǎo)線

315 節(jié)點(diǎn)

316 開(kāi)關(guān)

317 開(kāi)關(guān)

318 節(jié)點(diǎn)

319 開(kāi)關(guān)

321 開(kāi)關(guān)

322 開(kāi)關(guān)

323 接頭

324 開(kāi)關(guān)

325 節(jié)點(diǎn)

326 開(kāi)關(guān)