[发明专利]电气组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气组件。

背景技术

在电力传输网络中，交流(AC)电力通常被变换为经由架空线路和/或海底电缆进行传输的直流(DC)电力。这种转换不需要补偿由传输线路或电缆导致的AC电容性负载的影响，并因此降低了线路和/或电缆的每公里成本。当需要长距离传电力传输力时，从AC到DC的变换因而变得有成本效益。

AC电力到DC电力的变换还用于需要互连在不同频率下运行的AC网络的电力传输网络。在任何这种电力传输网络中，在AC电力与DC电力之间的每个交接处需要变换器来实现所需的变换，并且一种此类形式的变换器是电压源型变换器(VSC)。

发明内容

根据本发明的方案，提供一种电气组件，包括：

电压源型变换器，包括第一DC端子和第二DC端子以及至少一个AC端子，所述第一DC端子和第二DC端子分别可连接至第一DC电力传输介质和第二DC电力传输介质，所述第一DC电力传输介质和第二DC电力传输介质连接至DC电网；所述或每个AC端子可连接至AC电网；

DC抽头，包括第一抽头端子和第二抽头端子，所述第一抽头端子和第二抽头端子分别可连接至所述第一DC电力传输介质和第二DC电力传输介质，所述DC抽头包括在所述第一抽头端子与第二抽头端子之间延伸的抽头臂，所述抽头臂具有由第三抽头端子分隔开的第一抽头臂部和第二抽头臂部，每个抽头臂部包括相应的隔直电容器，所述第三抽头端子可连接至电气负载；

电流返回路径，被配置为将所述或每个AC端子电互连至所述第三抽头端子；

变换器单元；以及

控制器，被配置为选择性地控制变换器单元，以在所述或每个AC端子处产生至少一个第一非基频交流分量，以驱动非基频交流电通过所述电流返回路径并在所述第三抽头端子中流动，以及选择性地控制所述电压源型变换器，以修改在所述或每个AC端子处的所述或每个第一非基频交流分量，以便形成在所述第一DC端子与所述第一抽头端子之间流动的第一电流以及形成在所述第二DC端子与所述第二抽头端子之间流动的第二电流，所述第一电流和第二电流中的每一个包括直流分量和至少一个第二非基频交流分量，以便使得所述DC抽头能够从所述DC电网汲取电力，用于供应到所述电气负载。

DC电力传输介质可以是能够在两个或更多个电气元件之间传电力传输力的任何介质。这种介质可以是，但不限于，水下DC电力传输电缆、架空DC电力传输线路或电缆以及地下DC电力传输电缆。这种电气元件可以是，但不限于，DC电源、负载、DC电力网的DC端子或DC电网。

以上述方式配置控制器以选择性地控制变换器单元和电压源型变换器，连同布置电压源型变换器和DC抽头，使得变换器单元和电压源型变换器被控制为使第一和第二电流分别通过第一和第二抽头臂部流动。第一和第二电流的直流分量用于放电，并由此分别减小了第一和第二抽头臂部的隔直电容器的电压。

然而，由于抽头臂被布置为与DC电网并联连接，隔直电容器的结合电压必须被维持在DC电网的DC电压处。因此，充电直流分量从DC电网流入隔直电容器，以便阻止第一和第二电流中的每一个的直流分量，并由此维持隔直电容器的结合电压。这意味着每个隔直电容器，并因此DC抽头，仅经受非基频交流电。充电直流分量从DC电网流入隔直电容器使得DC抽头从DC电网获取电力，以供应到电气负载。

因此，在电气组件中包括变换器单元和DC抽头使得利用在使用中正常运行的电压源型变换器和DC电力传输介质能够提供低电平功率(例如，在20kV处20MW)，以提供高电平功率(例如，在600kV处600MW)。这提供了传输和分配在适合于位于偏远地区终端用户消费的水平下的电力的方式，通过该方式来传递DC电力传输介质。

与此相反，省略变换器单元和DC抽头将需要在每个偏远位置处安装具有高压降压能力的装置(诸如高电压DC到DC变换器)，以降低在DC电力传输介质中传输的电力的电压电平，以便传输和分配在适合于前述终端用户消费的水平下的电力。安装多个这种装置将明显增加硬件尺寸、重量和成本，从而不利地影响了相关电力传输和配电网络的经济可行性。

此外，由于在电气组件中包括变换器单元和DC抽头避免了改变电压源型变换器和DC电力传输介质的额定值以使得它们能够供应低电平功率的需要，所以将变换器单元和DC抽头添加至现有的电压源型变换器和DC电力传输介质以形成电气组件不需要明显地修改现有的电压源型变换器和DC电力传输介质。

在使用中，电压源型变换器被控制以在所述或每个AC端子处产生基频交流分量，以便经由DC电力传输介质传输高电平功率。