[发明专利]直流电能传输系统和方法

说明书

技术领域

本发明公开的实施方式涉及直流电能传输系统和方法，特别涉及一种应用于海下的直流电能传输系统和方法。

背景技术

对于长距离电能传输而言，至少从成本和效率两个角度来看，直流电能传输系统已经被证明可以取代交流电能传输系统。针对海下直流电能传输应用场合，一个典型的直流电能传输系统包括在岸（onshore）电能变换装置（例如，交流/直流变换器），该在岸电能变换装置可以将从电源接收的交流电能转换成直流电能，然后，该直流电能沿着直流电能传输线路（也称为脐带线）传输至离岸（offshore）变电站，该离岸变电站一般位于海床上。在该离岸变电站处，该直流电能可以被转换回交流电能，并被进一步分配给海下负载（例如，电机等）。

但是，传统的直流电能传输系统遇到的一个问题是离岸变电站可能会占据比较大的体积，而这样的海下变电站，在对体积有严格限制的场合缺点明显。传统的直流电能传输系统遇到的另外一个问题是其离岸变电站的拓扑结构的现有配置方式，不方便在该直流电能传输系统发生故障时对其进行维护。

因此，有必要提供一种改进的系统和方法来解决现有的系统和方法所存在的技术问题或者满足上述技术需求。

发明内容

有鉴于上面提及之技术问题或者技术需求，本发明的一个方面在于提供一种应用于海下的模块化变电站。该模块化变电站包括多个模块化直流/交流变换器，该多个模块化直流/交流变换器被配置成将沿直流电传输线路传输的直流电能转换成交流电能，并将该交流电能提供给多个海下负载。其中，该多个模块化直流/交流变换器的输入端与该直流电传输线路串联连接，该多个模块化直流/交流变换器的输出端与交流电分配网络并联连接。其中，该多个模块化直流/交流变换器中的至少第一模块化直流/交流变换器被配置成可以选择性地与该直流电传输线路和交流电分配网络失去电性连接并且失去机械连接，以方便对该至少第一模块化直流/交流变换器进行维护，同时该交流电分配网络持续提供交流电能给该多个海下负载的至少一者。

本发明的另一个方面在于提供一种直流电能传输系统，该直流电能传输系统包括发送端和接收端。该发送端包括至少一个电能变换装置，该至少一个电能变换装置被配置成将从至少一个能量源接收的输入电能转换成直流电能。该接收端通过直流电传输线路与该发送端电连接，该接收端被配置成接收由该直流电传输线路传输的直流电能。该接收端包括多个逆变器模块和交流电分配网络，每个逆变器模块具有直流侧和交流侧，该直流侧可拆卸地与该直流传输线路相连接，该交流侧用于输出从该直流侧转换得到的交流电能。该交流电分配网络可拆卸地与每一个逆变器模块的交流侧连接，该交流电分配网络被配置成将从该多个逆变器模块接收的交流电能分配给多个负载。

本发明的另一个方面在于提供一种控制直流电能传输系统的方法，该方法至少包括如下步骤：将由位于第一位置的能量源产生的并由直流电传输线路传输的直流电能传输至位于第二位置的模块化变电站；通过多个模块化变换器将该直流电能转换成交流电能；通过交流电分配网络将该交流电能分配至位于该第二位置附近的多个负载；以及选择性地将一个或者多个模块化变换器与该直流电传输线路和该交流电分配网络隔离，并且同时持续提供交流电能至该多个负载中的至少一者。

本发明提供的模块化变电站，直流电能传输系统，以及相关方法等，通过模块化结构的变换器，可以方便在直流电能传输系统发生故障时对其进行维护，既实现了变电站的小型化，也使其具有高可靠性。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为直流电能传输系统的一种实施方式的模块示意图；

图2所示为保护和旁路电路的一种实施方式的电路结构示意图；

图3所示为保护和旁路电路的另一种实施方式的电路结构示意图；

图4所示为模块化直流/交流变换器的一种实施方式的电路结构示意图；

图5所示为图1所示的直流电能传输系统的工作状态的的一种实施方式示意图；

图6所示为直流电能传输系统的另一种实施方式的模块示意图；

图7所示为控制施加至海下模块化变电站直流输入电压的一种实施方式的模块示意图；以及

图8所示为控制直流电能传输系统运行的方法的一种实施方式的流程图。

具体实施方式