[发明专利]用于高压直流电网的互连设备

说明书

本发明涉及一种用于高压直流电网的互连设备(2)，其包括：‑用于连接到高压直流电网的第一和第二线路的第一和第二端子(201、202)，用于连接到高压电网的线路或本地站的第三端子(203)；‑连接到第一到第三端子(201‑203)的节点(204)；‑串联连接在第一端子和所述节点之间的第一受控开关(261)和第一超导限流器(251)；‑串联连接在第二端子和所述节点之间的第二受控开关和第二超导限流器；‑串联连接在第三端子和所述节点之间的第三受控开关和第三超导限流器；‑以及被配置为将电流注入到所述节点中的装置。

本发明涉及高压直流传输和/或配电网，通常由首字母缩略词HVDC表示。本发明尤其涉及在面临短路的节点处的选择性和断开时间。

随着可再生能源的发展，HVDC网络尤其被用来解决不同的或不同步的电力生产站点的互连问题。因为线路损耗较低并且不受长距离网络寄生电容的影响，HVDC网络，而不是交流技术，尤其被考虑用于海上风电场所生产的能量的传输和分配。这样的网络通常具有大约50kV及以上的电压水平。

对于电力的点对点传输，能够通过配备有断路器的线路末端转换器(end-of-lineconverter)来产生分段。相比之下，在多点或多节点传输中，这种分段不能再由这种转换器来产生。在这样的网络中，直流的断开是直接决定这样的网络的可行性和发展的关键问题。实际上，节点短路的出现在整个网络中传播非常迅速。在不能相当快的断开节点的情况下，短路电流持续增长，并且能够在几毫秒内达到几十千安。这样短路电流就可能超过不同节点的直流断路器的断流容量。短路电流也可能损坏交流/直流转换器中使用的电力电子设备。

一种已知的解决方案在于将非常快速的深度直流断路器与电抗器串联，以限制短路电流的增长速率并在非常短的时间内切断短路电流。对断路器的本地电压和电流进行测量使得可以在出现短路的情况下控制断路器打开。

这种解决方案会引起不可忽视的损耗，且依赖于断路器的快速水平，这意味着断路器的成本特别高。此外，用这种解决方案在短路情况下获得令人满意的断开的选择性是有缺陷的，并且没有证实这种解决方案为多节点传输提供保护。

由Justine Descloux等人于2013年6月16日在2013年格勒诺布尔的IEEE会议发表的题为“Protection system for meshed HVDC network using superconducting faultcurrent limiters”(使用超导故障限流器的网状HVDC网络的保护系统)的文献的第1至5页中描述了用于高压直流网络的互连设备。该设备具有用于连接到高压网络的线路的第一和第二端子、用于连接到本地站的第三端子以及连接到这些端子的节点。一个断路器连接在第一端子和节点之间，另一个断路器连接在第二端子和节点之间。超导限流器连接在第三端子和节点之间。这种系统既不能定位故障也不能迅速隔离故障。

文献EP2908398描述了一种用于高压网络的串联开关结构。该开关包括与超导限流器串联的受控开关。

文献WO2012/123015描述了一种位于高压直流网络的子分段之间的交叉点处的限流器，以避免故障在整个网络中传播。

本发明旨在解决这些缺点中的一个或更多个。本发明因此涉及如权利要求1所限定的用于高压直流网络的互连设备。

本发明还涉及从属权利要求的主题。从属权利要求的各种特征也能够独立地与权利要求1的特征组合，而不构成中位概括。

本发明还涉及一种高压直流电网络，包括：

-高压线路；

-至少三个如所要求保护的互连设备，所述互连设备中的每一个的第一和第二端子经由所述高压线路互连。

本发明的其他特征和优点将从下面参考附图以示意性而非限制性的方式给出的描述中清楚地显现，在附图中：

-图1示出了根据本发明实现互连设备的高压直流网络的简化示意图，该高压直流网络与交流网络相关联；