[发明专利]电极线监测单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极线监测单元和电极线路监测组件，用于在直流电力传输中使用。

背景技术

在电力传输网络中，交流电(AC)通常转换成直流电(DC)经由架空电线和/或海底电缆进行传输。此转换无需补偿由传输线或电缆所造成的交流容性负载的影响，因此可以减小每公里电线和/或电缆的成本。从AC到DC的转换在需要长距离传输电力时成本效益更高。这种电力传输网络被称为高压直流(HVDC)电力传输系统。

一个HVDC电力传输系统典型地包括一个经由接地电极接地的连接。该接地连接可作为接地基准或HVDC的单极返回路径。使用一个或多个电极线来连接该HVDC系统和接地电极。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于监测电极线的电极线监测单元，其包括：

一通信设备，具有一在使用中发射信号的发射器；和

一电源，具有一功率提取电路，用于在使用中连接到电极线中使得功率提取电路两端产生一电压降，从而提供主电压源来为电极线监测单元的一个或多个其他部件供电，其中所述功率提取电路包括至少一个功率电子器件具有非线性电压-电流特性。

所述电极线可以是架空电极线或埋置电极线。

在使用中，监测或测量电极线的一个或多个特性，以确保电极线及其他与该电极线相关联的电气设备安全可靠运行。

在电极线监测单元中设置通信设备允许，例如，具有关于电极线的每个被监测特性信息的信号在电极线监测单元和终端用户(例如HVDC控制站)之间进行通信。当由于电极线被监测部分位于远离终端用户的远程位置而导致电极线被监测的部分和终端用户之间有相当的距离时，这是很有用的。例如，电极线一端的接地电极通常位于远离连接到电极线另一端的HVDC控制站的远程位置。

然后，所传递的信息用来确定电极线的所述或每个被监测特性是否在正常操作参数内。例如，该信息可以从该电极线的一端传递到在电极线另一端的HVDC控制站，以允许进行端到端直流差分测量，以便检测是否在该电极线中发生了故障。

此外，除了或连同该电极线的所述或每个特征信息，该信号可以包括以下中的一个或多个：控制指令，用以在使用中控制一个或多个电极线监测单元；配置数据，用以在使用中配置一个或多个电极线监测单元；有关一个或多个终端用户和/或一个或多个电极线路监测单元的状态的信息。

在电极线监测单元中包含通信设备允许从终端用户接收到的控制指令和/或配置数据进一步沿电极线传送到另一个电极线监测单元。此外，电极线监测单元的配置允许电极线监测单元的状态信息被定期地发送给终端用户，以验证该电极线监测单元是否正常工作。

电源的设置允许从所述电极线获得电力，从而提供主电压源来为电极线监测单元中的一个或多个其它部件供电。具体是，主电压源用于向通信设备供电。电源对电极线中电流的依赖保证了：只要电流还流过电极线，对电极线监测单元上一个或多个其他部件的电力供应就不会中断，从而为该电极线监测单元提供了可靠的电源。

电极线可能需要在不同的电流条件下进行操作。如果电极线被用作接地基准，则将有一个小的稳态直流接地电流(例如小于5A)流过电极线。如果电极线被用作单极返回路径，则将有一个大的稳态直流电流(例如超过3000A)流过电极线。如果与电极线相关联的系统中有干扰，则该电极线可能携带有相当大的瞬态电流，例如超过18kA。

所述或每个功率电子器件可以是但不限于半导体器件，例如功率二极管或晶闸管。

在功率提取电路中使用至少一个具有非线性电压-电流特性的功率电子器件意味着功率提取电路两端的电压降产生受操作条件变化的影响被最小化，该操作条件的变化将导致电极线上电流的变化。这将使电源提供一个稳定、可靠的电压源来为电极线监测单元中的一个或多个其它部件供电。

此外，功率提取电路从电极线获取电力的方式允许电极线监测单元可被安装在接近电极线一端的接地电极的位置，在该位置上相对地的电压较低。

当结合双极HVDC输电系统使用电极线监测单元时，可以在该电极线监测单元使用时有意引入一个小的不平衡电流到该双极HVDC输电系统中。这是因为，在双极HVDC输电系统中，HVDC控制站将试图在两极平衡该电流水平，从而有效的尝试使该电极线电流为零。然而在实践中，测量的不准确会在电极线中引入小的非零电流。人们发现，这个小的非零电流足以产生一个足够大的压降，其可用于为电极线监测单元的一个或多个其它的小功率部件提供主电压源。