本發(fā)明大體涉及電力傳輸系統(tǒng)的領(lǐng)域，例如高壓直流(hvdc)電力傳輸系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及用于處理通過交流(ac)電力系統(tǒng)與直流(dc)電力系統(tǒng)之間的接口裝置(例如ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換器站)中的斷路器的故障電流中的延遲過零(delayedzerocrossing)的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

由于對電力供給或輸出和互連的電力傳輸與分配系統(tǒng)的不斷增加的需要，hvdc電力傳輸變得越來越重要。諸如電功率分配或傳輸系統(tǒng)等的電力系統(tǒng)通常包含用于保護、監(jiān)測和控制包含在電力系統(tǒng)中的其他組件的操作和/或功能性的保護系統(tǒng)，該其他組件因此可以被稱為受保護單元。這樣的保護系統(tǒng)可以例如能夠檢測電力系統(tǒng)的電力線路、變壓器和/或其他部分或組件中的短路、過電流和過電壓。保護系統(tǒng)可以包含諸如斷路器等的保護設(shè)備，用于通過使斷路器斷開或跳閘而將例如在電力傳輸與分配線路中發(fā)生的任何可能的故障隔離。在例如通過對檢測到故障的組件執(zhí)行修理和/或維護而將故障清除之后，可以通過使斷路器關(guān)合來恢復(fù)功率流。

已知要在ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間連接接口裝置。這樣的裝置典型地包含用于ac電力的到dc電力的轉(zhuǎn)換或反之亦然的諸如電壓源轉(zhuǎn)換器等的轉(zhuǎn)換器。接口裝置具有用于耦合到dc電力系統(tǒng)的dc側(cè)和用于耦合到ac電力系統(tǒng)的ac側(cè)。該裝置往往包含具有連接到ac系統(tǒng)的初級側(cè)和用于耦合到轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的變壓器。

例如在hvdc電力系統(tǒng)中，通常包含有包含了或構(gòu)成了hvdc轉(zhuǎn)換器站的接口裝置，該hvdc轉(zhuǎn)換器站是配置成將高壓dc轉(zhuǎn)換成ac或反之亦然的一種類型的站。hvdc轉(zhuǎn)換器站可以包括諸如轉(zhuǎn)換器自身(或者串聯(lián)或并聯(lián)連接的多個轉(zhuǎn)換器)、一個或多個變壓器、電容器、濾波器和/或其他輔助元件等的多個元件。轉(zhuǎn)換器可以包括諸如半導體器件等的多個基于固態(tài)的器件，并且可以分類為使用例如晶閘管作為開關(guān)的線路換向轉(zhuǎn)換器(line-commutatedconverter)或使用諸如絕緣柵雙極晶體管(igbt)等的晶體管作為開關(guān)(或開關(guān)器件)的電壓源轉(zhuǎn)換器。諸如晶閘管或igbt等的多個固態(tài)半導體器件可以連接到一起(例如串聯(lián))以形成hvdc轉(zhuǎn)換器的構(gòu)建塊或單元。轉(zhuǎn)換器單元可以替代地被稱為(hvdc)轉(zhuǎn)換器閥。

在接口裝置中還可以提供有ac斷路器，其例如可以布置在變壓器的初級繞組與ac電力系統(tǒng)之間，用于在發(fā)生故障的情況下通過將轉(zhuǎn)換器與ac電力系統(tǒng)隔離來保護轉(zhuǎn)換器。然而，在一些情況中，故障電流可能含有相對大的dc分量，這會勢必造成在通過ac斷路器的故障電流過零之前的相對長的延遲，在該延遲期間ac斷路器不能中斷故障電流。這樣的情況一般是不期望的并且可以被稱為延遲過零。延遲過零可能使ac斷路器的斷開困難或者甚至不可能，并可能導致ac斷路器的劣化或者甚至失靈。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

例如在諸如具有不對稱單極配置或雙極配置(其基本上是兩個不對稱單極配置的組合)的轉(zhuǎn)換器站等的接口裝置中，可能存在有在相接地故障期間、特別是當這樣的故障發(fā)生在變壓器與轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)或轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)之間的在ac側(cè)上的電流路徑中時發(fā)生的故障電流中的延遲過零的風險。在一些情況中，在諸如具有對稱單極配置的轉(zhuǎn)換器站等的接口裝置中，也可能存在有在相接地故障期間發(fā)生的、例如在dc極到地故障的發(fā)生之后的故障電流中的延遲過零的風險。

為了減輕故障電流中的延遲過零，可以例如采用變壓器ac側(cè)上的輔助電阻器。輔助電阻器可以經(jīng)由輔助ac斷路器連接到變壓器的ac側(cè)。如果檢測到轉(zhuǎn)換器ac母線故障，則可以使輔助ac斷路器關(guān)合，引起轉(zhuǎn)換器ac母線經(jīng)由電阻器短路到大地(接地)。以該方式，可以將對稱的電流分量添加到故障電流，這可以有助于或確保通過“主”ac斷路器的故障電流中過零的相對快速的出現(xiàn)，允許了主ac斷路器中斷故障電流。優(yōu)選地應(yīng)當在主ac斷路器斷開之前關(guān)合輔助ac斷路器。然而，用于處理故障電流中的延遲過零的這樣的解決方案或類似解決方案一般要求在接口裝置(例如，轉(zhuǎn)換器站)中安裝附加輔助設(shè)備。

鑒于以上情況，本發(fā)明的關(guān)注是提供用于關(guān)于可能在接口裝置中發(fā)生的不同故障的處理提高ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間的接口裝置、例如ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換器站中的“主”ac斷路器的保護的裝置。

本發(fā)明的進一步的關(guān)注是提供用于處理在通過ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間的接口裝置、例如ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換器站中的“主”ac斷路器的故障電流中的延遲過零的裝置。

本發(fā)明的進一步的關(guān)注是提供用于處理在通過ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間的接口裝置、例如ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換器站中的“主”ac斷路器的故障電流中的延遲過零同時不要求或至少較少要求安裝在接口裝置中的附加輔助設(shè)備的裝置。

本發(fā)明的進一步的關(guān)注是提供用于在發(fā)生相接地故障(這很可能發(fā)生在變壓器與轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)或轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)之間的ac側(cè)上的電流路徑中)的情況下提高ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間的接口裝置、例如ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換器站中的“主”ac斷路器的保護的裝置。

本發(fā)明的進一步的關(guān)注是提供用于在發(fā)生相接地故障(這很可能發(fā)生在變壓器與轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)或轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)之間的ac側(cè)上的電流路徑中)的情況下處理在通過ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間的接口裝置、例如ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換器站中的“主”ac斷路器的故障電流中的延遲過零的裝置。

為了解決這些關(guān)注中的至少一個和其他關(guān)注，提供了依照獨立權(quán)利要求的接口裝置中的控制與處理模塊、計算機程序產(chǎn)品、方法和接口裝置。優(yōu)選實施例由從屬權(quán)利要求限定。

根據(jù)第一方面，提供有一種用于在接口裝置中使用的控制與處理模塊，接口裝置被配置成將ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)耦合，或反之亦然。接口裝置包括至少一個轉(zhuǎn)換器，用于ac電力的到dc電力的轉(zhuǎn)換，或反之亦然。至少一個轉(zhuǎn)換器包括用于轉(zhuǎn)換器的到dc電力系統(tǒng)的耦合的dc側(cè)，和用于轉(zhuǎn)換器的到ac電力系統(tǒng)的耦合的ac側(cè)。接口裝置包括斷路器，其布置在至少一個轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)與ac電力系統(tǒng)之間的電流路徑中。斷路器被配置成在斷路器的觸頭的斷開時可控制地實現(xiàn)電流路徑中的電流的流動的停止。接口裝置包括故障感測單元，其被配置成感測發(fā)生在接口裝置中的故障。故障感測單元被通信地耦合至控制與處理模塊?？刂婆c處理模塊被配置成至少關(guān)于斷路器的斷開控制斷路器的操作，其中控制與處理模塊被配置成如果確定有發(fā)生在接口裝置中的故障則使斷路器的觸頭斷開。控制與處理模塊被配置成，如果由故障感測單元感測到的在接口裝置中的故障發(fā)生在接口裝置的預(yù)定部分內(nèi)，則與如果該故障在接口裝置的不同于預(yù)定部分的部分內(nèi)相比以選定延遲時間周期使斷路器的觸頭的斷開延遲。

例如在接口裝置根據(jù)不對稱單極配置或雙極配置而配置的情況下，可能存在有至少在存在有接口裝置中的相接地故障的情況下發(fā)生的、例如在ac側(cè)上的變壓器與轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)或轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)之間的在ac側(cè)上的電流路徑中發(fā)生的在故障電流中的延遲過零的風險。

第一方面提供了用于處理可能發(fā)生的通過斷路器的故障電流中的任何延遲過零。借助于第一方面，如果通過斷路器的故障電流中的延遲過零的確發(fā)生了，則可能較少有或沒有對斷路器造成損傷或斷路器的功能的劣化的風險。

一般地，在存在有發(fā)生在接口裝置的預(yù)定部分中的故障的情況下，可能存在有故障電流中的延遲過零的風險。如上面提到的，預(yù)定部分可以例如包含在ac側(cè)上的變壓器與轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)或轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)之間的在ac側(cè)上的電流路徑或由它構(gòu)成。因此在存在有在這樣預(yù)定部分(該預(yù)定部分因此可以與在通過斷路器的故障電流中發(fā)生延遲過零的(很可能是顯著的)風險相關(guān)聯(lián))中的故障的情況下，可以使斷路器(的觸頭)的斷開與如果發(fā)生任何其他故障、即如果故障發(fā)生在接口裝置中別的地方相比延遲。

根據(jù)用于說明本發(fā)明的實施例的原理的一個示例，斷路器可以配置有單獨的相控制。也就是，斷路器能夠獨立于其他相或電流路徑在斷路器的觸頭的斷開時可控制地實現(xiàn)多個相或電流路徑中的每一個中的電流的流動的停止。如果故障發(fā)生在接口裝置的預(yù)定部分中(例如在ac側(cè)上的變壓器與轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)或轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)之間)，則可能存在有在通過斷路器的故障電流中發(fā)生延遲過零的風險。如果對于多個導體中的至少一個導體感測這樣的故障，則可以以選定延遲時間周期使斷路器的斷開或跳閘延遲以便實現(xiàn)在至少一個導體中的電流的流動的停止。延遲是與如果故障在接口裝置的不同于預(yù)定部分的部分內(nèi)相比的。對于其他導體(其可能沒有故障發(fā)生)，可以在斷路器的斷開或跳閘中沒有延遲以便實現(xiàn)相應(yīng)導體中的電流的流動的停止。

如上面指出的，接口裝置的預(yù)定部分可以在ac側(cè)上的變壓器與轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)或轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)之間。借助于電力系統(tǒng)模擬(例如，使用由加拿大馬尼托巴省溫尼伯馬尼托巴hvdc研究中心211商業(yè)驅(qū)動開發(fā)的pscadr3p1a3(pscaddevelopedbymanitobahvdcresearchcentre,211commercedrive,winnipeg,manitoba,canadar3p1a3))已確認，如果接口裝置中的故障發(fā)生在接口裝置的預(yù)定部分內(nèi)，通過以選定延遲時間周期使斷路器的觸頭的斷開延遲，可以確保斷路器的觸頭之間的電弧放電的持續(xù)時間不超過兩個(電流)周期。這可以保障斷路器的操作并且減輕或甚至避免斷路器的功能的劣化。由此，如果接口裝置中的故障發(fā)生在接口裝置的預(yù)定部分內(nèi)，通過以選定延遲時間周期使斷路器的觸頭的斷開延遲，可以在故障電流中的延遲過零發(fā)生的情況下保護斷路器和例如轉(zhuǎn)換器。

在本申請的上下文中，關(guān)于通信地耦合的兩個實體是指在兩個實體之間存在有允許兩個實體之間傳送信息、數(shù)據(jù)、信號等等的通信路徑。通信路徑可以是有線和/或無線的，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的有線或無線通信技術(shù)來實施。

根據(jù)第二方面，提供有一種計算機程序產(chǎn)品，其被配置成要在用于在接口裝置中使用的控制與處理模塊中執(zhí)行，接口裝置被配置成將ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)耦合，或反之亦然。接口裝置包括：至少一個轉(zhuǎn)換器，用于ac電力的到dc電力的轉(zhuǎn)換，或反之亦然。至少一個轉(zhuǎn)換器包括用于轉(zhuǎn)換器的到dc電力系統(tǒng)的耦合的dc側(cè)，和用于轉(zhuǎn)換器的到ac電力系統(tǒng)的耦合的ac側(cè)。接口裝置包括斷路器，其布置在至少一個轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)與ac電力系統(tǒng)之間的電流路徑中。斷路器被配置成在斷路器的觸頭的斷開時可控制地實現(xiàn)電流路徑中的電流的流動的停止。接口裝置包括故障感測單元，其被配置成感測發(fā)生在接口裝置中的故障。故障感測單元被通信地耦合至控制與處理模塊。計算機程序產(chǎn)品包括攜帶計算機程序代碼的計算機可讀裝置，計算機程序代碼被配置成當在控制與處理模塊中執(zhí)行時：至少關(guān)于斷路器的斷開控制斷路器的操作，其中如果確定有發(fā)生在接口裝置中的故障則使斷路器的觸頭斷開。計算機程序代碼被配置成，當在控制與處理模塊中執(zhí)行時，如果由故障感測單元感測到的在接口裝置中的故障發(fā)生在接口裝置的預(yù)定部分內(nèi)，則與如果故障在接口裝置的不同于預(yù)定部分的部分內(nèi)相比以選定延遲時間周期使斷路器的觸頭的斷開延遲。

根據(jù)第三方面，提供有一種用于在接口裝置中使用的方法，接口裝置被配置成將ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)耦合，或反之亦然。接口裝置包括：至少一個轉(zhuǎn)換器，用于ac電力的到dc電力的轉(zhuǎn)換，或反之亦然。至少一個轉(zhuǎn)換器包括用于轉(zhuǎn)換器的到dc電力系統(tǒng)的耦合的dc側(cè)和用于轉(zhuǎn)換器的到ac電力系統(tǒng)的耦合的ac側(cè)。接口裝置包括斷路器，其布置在至少一個轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)與ac電力系統(tǒng)之間的電流路徑中。斷路器被配置成在斷路器的觸頭的斷開時可控制地實現(xiàn)電流路徑中的電流的流動的停止?？梢愿袦y發(fā)生在接口裝置中的故障。至少關(guān)于斷路器的斷開控制斷路器的操作。如果確定有發(fā)生在接口裝置中的故障則使斷路器的觸頭斷開。如果感測到接口裝置中的故障發(fā)生在接口裝置的預(yù)定部分內(nèi)，則與如果故障在接口裝置的不同于預(yù)定部分的部分內(nèi)相比以選定延遲時間周期使斷路器的觸頭延遲。

根據(jù)第四方面，提供有一種接口裝置，其被配置成將ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)耦合，或反之亦然。接口裝置包括：至少一個轉(zhuǎn)換器，用于ac電力的到dc電力的轉(zhuǎn)換，或反之亦然。至少一個轉(zhuǎn)換器包括用于轉(zhuǎn)換器的到dc電力系統(tǒng)的耦合的dc側(cè)，和用于轉(zhuǎn)換器的到ac電力系統(tǒng)的耦合的ac側(cè)。接口裝置包括布置在至少一個轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)與ac電力系統(tǒng)之間的電流路徑中的斷路器。斷路器被配置成在斷路器的觸頭的斷開時可控制地實現(xiàn)電流路徑中的電流的流動的停止。接口裝置包括故障感測單元，其被配置成感測發(fā)生在接口裝置中的故障。接口裝置包括根據(jù)第一方面的控制與處理模塊，其通信地耦合至故障感測單元。

根據(jù)第五方面，提供有一種轉(zhuǎn)換器站，其被配置成將ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)耦合。轉(zhuǎn)換器站包含根據(jù)第四方面的接口裝置或由其構(gòu)成。

根據(jù)第六方面，提供有一種電力系統(tǒng)，其包含ac電力系統(tǒng)和dc電力系統(tǒng)。根據(jù)第六方面的電力系統(tǒng)包括根據(jù)第四方面的接口裝置，配置成將ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)耦合。

接口裝置可以包括變壓器，變壓器包括用于變壓器的到ac電力系統(tǒng)的耦合的初級側(cè)和用于變壓器的到至少一個轉(zhuǎn)換器的耦合的次級側(cè)。斷路器可以例如被布置在變壓器與ac電力系統(tǒng)之間的電流路徑中。根據(jù)示例，接口裝置的預(yù)定部分可以包括在變壓器的次級側(cè)與至少一個轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)之間的電流路徑。

由故障感測單元感測到的在接口裝置中的故障可以例如是或包括相接地故障。

根據(jù)示例，接口裝置可以包括多相電流路徑，多相電流路徑包括用于將ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)耦合的多個導體。故障感測單元可以被配置成感測多個導體中的任一個中的故障。斷路器可以被配置成獨立于多個導體中的其他導體在斷路器的觸頭的斷開時可控制地實現(xiàn)多個導體中的每一個中的電流的流動的停止?？刂婆c處理模塊可以被配置成，如果對于多個導體中的至少一個導體由故障感測單元感測到的在接口裝置中的故障發(fā)生在接口裝置的預(yù)定部分中的電流路徑中，則與如果故障在接口裝置的不同于預(yù)定部分的部分內(nèi)相比以選定延遲時間周期使斷路器的觸頭的斷開延遲，以便實現(xiàn)在至少一個導體中的電流的流動的停止。選定延遲時間周期可以例如在大約20ms與100ms之間。

故障感測單元可以例如包括電流感測單元。

電流感測單元可以被配置成：感測在至少一個轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)和/或在至少一個轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)的電流，和在與至少一個轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)和/或在至少一個轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)的電流的感測不同的位置處感測在ac電力系統(tǒng)與至少一個轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)之間的電流。根據(jù)示例，電流感測單元可以包括：第一電流傳感器，其被配置成感測在至少一個轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)和/或在至少一個轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)的電流；和第二電流傳感器，其被配置成感測在ac電力系統(tǒng)與至少一個轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)之間的不同于第一電流傳感器的位置處的電流。

故障感測單元可以例如被配置成基于由電流感測單元感測到的電流來確定差別電流。故障感測單元可以被配置成基于差別電流來確定存在有在接口裝置中的故障。根據(jù)示例，故障感測單元可以被配置成在差別電流的幅值超過預(yù)定差別電流閾值預(yù)定時間周期的條件下確定存在有在接口裝置中的故障。

下面借助于示例性實施例來描述本發(fā)明的進一步的目的和優(yōu)點。需注意的是，本發(fā)明涉及權(quán)利要求中記載的特征的所有可能的組合。在研究所附權(quán)利要求書和本文的說明書時，本發(fā)明的進一步的特征和優(yōu)點將變得顯而易見。本領(lǐng)域技術(shù)人員認識到，本發(fā)明的不同特征可以被組合以創(chuàng)建不同于本文所描述的那些的實施例。

附圖說明

下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的接口裝置的示意性電路圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的接口裝置的示意性框圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法的示意性流程圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的攜帶計算機程序代碼的計算機可讀裝置的示意圖。

所有附圖都是示意性的，不一定按比例繪制，并且通常僅示出為了闡明本發(fā)明的實施例所必要的部分，其中可以省略或僅僅提出其他部分。

具體實施方式

現(xiàn)在將在下文中參照附圖來描述本發(fā)明，在圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式來體現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為限于本文所闡述的實施例；而是，這些實施例通過示例的方式提供，使得本公開將本發(fā)明的范圍傳達給本領(lǐng)域技術(shù)人員。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的接口裝置100的示意性電路圖。接口裝置100被配置成將ac電力系統(tǒng)102與dc電力系統(tǒng)103耦合，或反之亦然。接口裝置100、ac電力系統(tǒng)102和dc電力系統(tǒng)103可以被包含在電力系統(tǒng)中或構(gòu)成電力系統(tǒng)。接口裝置100包括用于ac電力的到dc電力的轉(zhuǎn)換或反之亦然的的至少一個轉(zhuǎn)換器，在圖1中用兩個轉(zhuǎn)換器臂或轉(zhuǎn)換器單元表示，通過參考數(shù)字104和105示意性地指示出，各轉(zhuǎn)換器具有分別包含多個串聯(lián)連接的轉(zhuǎn)換器單元108的三相106、107。然而，在本發(fā)明的一個或多個實施例中，轉(zhuǎn)換器單元108中的一些或全部可以另外地或替代地例如彼此并聯(lián)地連接。各轉(zhuǎn)換器臂104、105中的相中的僅一個通過參考數(shù)字106、107指示出。雖然在圖1中的轉(zhuǎn)換器臂104、105的相106、107中的每一個中表示了四個轉(zhuǎn)換器單元108，但應(yīng)理解的是，可以在轉(zhuǎn)換器臂104、105的各個相106、107中包含更大或更小數(shù)量的轉(zhuǎn)換器單元。轉(zhuǎn)換器單元108中的僅一些在圖1中通過參考數(shù)字指示出。雖然圖1圖示出包括用于將ac電力系統(tǒng)102與dc電力系統(tǒng)103耦合的三個導體的三相系統(tǒng)，但應(yīng)理解的是，這是根據(jù)示例的。接口裝置100可以依照本發(fā)明的一個或多個實施例包括具有兩個或三個相或更多的多相布置，或者甚至單相布置。此外，盡管在圖1中描繪了兩個轉(zhuǎn)換器臂104、105，但應(yīng)領(lǐng)會的是，可以設(shè)想另一數(shù)量的轉(zhuǎn)換器臂，例如，單個轉(zhuǎn)換器臂或多于兩個的轉(zhuǎn)換器臂，其中的每一個可以配置成或可以不配置成諸如圖1中圖示出的轉(zhuǎn)換器臂104、105。

各轉(zhuǎn)換器單元108可以包含多個固態(tài)半導體器件，諸如晶閘管或igbt。雖然圖1示出了各轉(zhuǎn)換器臂104、105中的每一個(相106、107)中的轉(zhuǎn)換器單元108的串聯(lián)連接，但需理解的是，各轉(zhuǎn)換器臂104、105中的每一個(相106、107)中的轉(zhuǎn)換器單元108中的至少一些可以例如并聯(lián)地連接到一起以形成轉(zhuǎn)換器臂104、105或單元(的各個相)。

至少一個轉(zhuǎn)換器或者如圖1中圖示出的兩個轉(zhuǎn)換器臂104、105包括用于轉(zhuǎn)換器的到dc電力系統(tǒng)103的耦合的dc側(cè)。轉(zhuǎn)換器臂104、105進一步包括用于轉(zhuǎn)換器的到ac電力系統(tǒng)102的耦合的ac側(cè)。根據(jù)圖1中圖示出的本發(fā)明的實施例，轉(zhuǎn)換器的到dc電力系統(tǒng)103的耦合是通過對應(yīng)于兩個轉(zhuǎn)換器臂104、105的端子t2和t3的方式，并且轉(zhuǎn)換器的到ac電力系統(tǒng)102的耦合是通過端子t1的方式。

依照圖1中圖示出的本發(fā)明的實施例，接口裝置100包括變壓器109，其包括用于變壓器109的到ac電力系統(tǒng)102的耦合的初級側(cè)和用于變壓器109的到轉(zhuǎn)換器(臂104、105)的耦合的次級側(cè)。變壓器109的初級側(cè)可以包括布置成耦合到ac電力系統(tǒng)102的一組初級繞組。變壓器109的次級側(cè)可以包括布置成耦合到轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換器臂104、105的一組次級繞組。

接口裝置100包括布置在兩個轉(zhuǎn)換器臂104、105的ac側(cè)或ac母線與ac電力系統(tǒng)102之間的電流路徑中的斷路器110。因此，斷路器110可以是ac斷路器。依照圖1中圖示出的本發(fā)明的實施例，斷路器110布置在變壓器109與ac電力系統(tǒng)102之間的電流路徑中。斷路器110被配置成在斷路器110的觸頭的斷開時可控制地實現(xiàn)電流路徑中的電流的流動的停止。斷路器110的觸頭未示出在圖1中。斷路器110可以例如布置在變壓器109的該組初級繞組與ac電力系統(tǒng)102之間的電流路徑中。

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，接口裝置100可以包括布置在兩個轉(zhuǎn)換器臂104、105的ac側(cè)或ac母線與ac電力系統(tǒng)102之間的電流路徑中的一個或多個附加斷路器，例如用于冗余的目的。

斷路器110可以至少關(guān)于斷路器110的斷開和可能還有的關(guān)合可控。

斷路器110(和可能的任何附加斷路器)可以是過零或零點滅弧斷路器，其在接收斷開或跳閘命令時使觸頭斷開，該斷開或跳閘命令可以在電力系統(tǒng)的某個部件或部分內(nèi)、例如在ac電力系統(tǒng)102與轉(zhuǎn)換器104、105的ac側(cè)之間的故障條件或故障電流的檢測之后產(chǎn)生或發(fā)出。在斷路器110的觸頭的斷開之后，可以在斷路器110的斷開觸頭之間存在電弧直到故障電流波形過零。當故障電流波形過零時，勢能變?yōu)榱悖⑶译娀”幌?，由此可以使通過斷路器110的、并且因此是在斷路器110布置所在的電流路徑中的電流的流動停止。故障電流通常具有dc分量和ac分量。如果dc分量與ac分量相比相對大，則在斷路器110的觸頭已斷開時的時刻與故障電流波形過零時的時刻之間可能存在有相對長的時間。如在前面提到的可以被稱為延遲過零或缺失過零的這樣的狀況可能使斷路器110難以或者甚至不可能斷開而沒有損壞的風險，并且可能導致斷路器110以及例如轉(zhuǎn)換器104、105的功能的劣化。參照圖1中圖示出的本發(fā)明的實施例，可能存在有例如針對相接地故障發(fā)生的(這可能發(fā)生在變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的ac母線或側(cè)之間，或者變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的dc母線或側(cè)之間(例如在接口裝置100中分別靠近端子t2和t3))故障電流中的延遲過零的風險。

在接口裝置100中可以包含有用于感測或檢測接口裝置100中是否發(fā)生故障的設(shè)備或組件，并且還有用于至少關(guān)于斷路器110的斷開而控制斷路器110的操作的設(shè)備或組件。斷路器110的控制操作可以例如包括控制斷路器110使得如果確定有發(fā)生在接口裝置100中的故障則它將斷路器110的觸頭斷開。

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，為了降低或避免在接口裝置100中的故障時發(fā)生的故障電流中的延遲過零的情況下對斷路器110并且可能還有例如轉(zhuǎn)換器104、105造成損壞的風險，可以以選定延遲時間周期使斷路器110的觸頭的斷開(很可能以便實現(xiàn)存在有相接地故障所在的相應(yīng)相中的電流的流動的停止)延遲。

例如在變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的ac母線或ac側(cè)之間的電流路徑中或在變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的dc母線或側(cè)之間的電流路徑中(例如，在相或?qū)w中的一個中)發(fā)生的相接地故障的情況下，斷路器110的觸頭的斷開(很可能以便實現(xiàn)存在有相接地故障所在的相應(yīng)相中的電流的流動的停止)可以被延遲以選定延遲時間周期。

斷路器110的觸頭的斷開中的延遲是與如果將感測或檢測到任何其他故障相比，例如不是發(fā)生在變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的ac母線或側(cè)之間的電流路徑中或變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的dc母線或側(cè)之間的電流路徑中的故障。

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，如果確定、感測或檢測到在接口裝置100的預(yù)定部分內(nèi)存在有發(fā)生在接口裝置100中的故障，則與如果該故障發(fā)生在接口裝置100的不同于預(yù)定部分的部分內(nèi)相比以選定延遲時間周期使斷路器110的觸頭的斷開延遲。

如上面指出的，接口裝置100的預(yù)定部分可以例如是變壓器109的次級側(cè)與轉(zhuǎn)換器104、105的dc母線或側(cè)之間或變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的ac母線或ac側(cè)之間的部分、區(qū)或區(qū)域。在變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的dc母線或側(cè)之間或變壓器109的次級側(cè)與轉(zhuǎn)換器104、105的ac母線或ac側(cè)之間發(fā)生的相接地故障期間，可能存在有通過斷路器110的故障電流中的延遲過零的風險。因此，通過如果確定、感測或檢測到在接口裝置100的預(yù)定部分內(nèi)存在有發(fā)生在接口裝置100中的故障則以選定延遲時間周期使斷路器110的觸頭的斷開延遲，可以保障斷路器110的操作，并且可以減輕或者甚至消除斷路器110的功能的劣化。

用于感測或檢測接口裝置100中是否發(fā)生故障的設(shè)備或組件可以包含故障感測單元(圖1中未示出，參見圖2)，其依照圖1中圖示出的本發(fā)明的實施例可以包括至少一個電流感測單元(圖1中未示出，請見圖2)，并且其被配置成感測在圖1中通過兩個轉(zhuǎn)換器臂104和105表示的轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)和/或在轉(zhuǎn)換器104、105的ac側(cè)的電流。故障感測單元被進一步配置成在與感測出在轉(zhuǎn)換器104、105的dc側(cè)和/或轉(zhuǎn)換器104、105的ac側(cè)的電流的地方不同的位置處感測在ac電力系統(tǒng)102與轉(zhuǎn)換器104、105的dc側(cè)之間的電流。根據(jù)示例，電流感測單元可以包括配置成感測在轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)和/或在轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)的電流的至少第一電流傳感器，和配置成在ac電力系統(tǒng)102與轉(zhuǎn)換器的dc側(cè)之間的與第一電流傳感器不同的位置處感測電流的第二電流傳感器。

例如，對于轉(zhuǎn)換器(臂)104，可以在其ac側(cè)通過對應(yīng)于轉(zhuǎn)換器(臂)104的三個相或?qū)w中的每一個的布置在由120、121和122指示出的位置處的電流傳感器來感測電流。替代地或另外地，對于轉(zhuǎn)換器(臂)104，可以在其dc側(cè)通過對應(yīng)于轉(zhuǎn)換器(臂)104的三個相或?qū)w中的每一個的布置在由123、124、125指示出的位置處的電流傳感器來感測電流。

同樣根據(jù)示例，對于轉(zhuǎn)換器(臂)105，可以在其ac側(cè)通過對應(yīng)于轉(zhuǎn)換器(臂)105的三個相或?qū)w中的每一個的布置在由130、131和132指示出的位置處的電流傳感器來感測電流。替代地或另外地，對于轉(zhuǎn)換器(臂)105，可以在其dc側(cè)通過對應(yīng)于轉(zhuǎn)換器(臂)105的三個相或?qū)w中的每一個的布置在由133、134、135指示出的位置處的電流傳感器來感測電流。

ac電力系統(tǒng)102與轉(zhuǎn)換器104、105的dc側(cè)之間的電流可以根據(jù)示例通過布置在靠近變壓器109的轉(zhuǎn)換器側(cè)或次級側(cè)、例如用140指示出的位置處的電流傳感器來感測。

如前面提到的，如果確定、感測或檢測到在接口裝置100的預(yù)定部分內(nèi)存在有發(fā)生在接口裝置100中的故障，則可以與如果該故障發(fā)生在接口裝置100的不同于預(yù)定部分的部分內(nèi)相比以選定延遲時間周期使斷路器110的觸頭的斷開延遲。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，選定延遲時間周期可以在大約20ms與100ms之間、例如大約25ms或大約30ms。

響應(yīng)于在接口裝置100的預(yù)定部分內(nèi)發(fā)生的故障以選定延遲時間周期使斷路器110的觸頭的斷開延遲可以意味著使例如可以由用于在接口裝置100中使用的保護系統(tǒng)或控制與處理模塊(參見圖2)發(fā)出的指令或命令的發(fā)送延遲。指令或命令可以取決于斷路器110的能力和/或配置而直接發(fā)送給斷路器110或發(fā)送給控制斷路器110的操作的某個實體。替代地，可以使由控制與處理模塊(參見圖2)進行的用于控制斷路器110的這樣的消息或指令的發(fā)送以選定延遲時間周期延遲。根據(jù)另一示例，給斷路器110或給控制斷路器110的操作的某個實體的指令或命令的發(fā)送可以不這樣延遲。在這種情況下，指令或命令可以包含斷路器110的觸頭的斷開應(yīng)該不是在接收時立即執(zhí)行而是基本上僅在跟隨著指令或命令的接收選定延遲時間周期期滿之后執(zhí)行的信息或指令。

斷路器110的觸頭的斷開可以根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例在(基本)所有情況(即，不管是在接口裝置100的預(yù)定部分還是接口裝置100的不同部分中發(fā)生有故障)中以某預(yù)定周期、例如在大約2ms至5ms之間延遲。預(yù)定周期可以是預(yù)留用于識別是否存在有在接口裝置100的預(yù)定部分中發(fā)生的故障、例如是否存在有在變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的ac母線或側(cè)之間或變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的dc母線或側(cè)之間(例如，在接口裝置100中分別靠近端子t2和t3)的電流路徑中發(fā)生的相接地故障的時間的周期。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，故障感測單元可以配置成基于由電流感測單元感測的電流來確定差別電流?；诓顒e電流(其在接口裝置100是多相布置的情況中很可能針對各相或?qū)w而確定的)，可以確定在接口裝置100(中的一個或多個相)中存在有故障、例如相接地故障。例如，基于差別電流，可以確定在變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的ac母線或側(cè)之間的電流路徑中或變壓器109與轉(zhuǎn)換器104、105的dc母線或側(cè)之間的電流路徑中存在有相接地故障。故障感測單元可以被配置成在差動電流的幅值超過預(yù)定差別電流閾值預(yù)定時間周期的條件下確定在接口裝置100中存在有故障。

應(yīng)領(lǐng)會的是，故障感測單元不限于利用感測電流的故障的檢測或感測，并且也不限于采用基于差別電流的故障檢測或感測。為了實現(xiàn)故障感測單元的感測接口裝置中發(fā)生的故障的能力或功能性，故障感測單元的其他實施是可設(shè)想的并且在本發(fā)明的實施例的范圍內(nèi)。例如，可以在沿著ac電力系統(tǒng)102與dc電力系統(tǒng)103之間的接口裝置100中的電流路徑的適當位置處、例如在電流路徑與接地之間感測電壓。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，接口裝置100中可能發(fā)生的任何故障都可以基于這樣的感測電壓來感測或檢測。

接口裝置100可以被包含在轉(zhuǎn)換器站、例如hvdc轉(zhuǎn)換器站中，或構(gòu)成這樣的站。接口裝置100或轉(zhuǎn)換器站可以例如根據(jù)不對稱單極配置或雙極配置而配置。

需理解的是，可以在接口裝置100中包含圖1中未圖示的各種組件。因此在圖1中未示出的這樣的組件可以例如包含電阻器、電容器、濾波器、附加變壓器和/或其他輔助元件。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的接口裝置100的示意性框圖。

接口裝置100被配置成將ac電力系統(tǒng)102與dc電力系統(tǒng)103耦合，或反之亦然。接口裝置100包括用于ac電力的到dc電力的轉(zhuǎn)換或反之亦然的至少一個轉(zhuǎn)換器140。至少一個轉(zhuǎn)換器140包括用于轉(zhuǎn)換器140的到dc電力系統(tǒng)103的耦合的dc側(cè)，和用于轉(zhuǎn)換器140的到ac電力系統(tǒng)102的耦合的ac側(cè)。接口裝置100包括布置在至少一個轉(zhuǎn)換器140的ac側(cè)與ac電力系統(tǒng)102之間的電流路徑中的在110處示意性地指示出的斷路器。斷路器110被配置成在斷路器110的觸頭(圖2中未示出)的斷開時可控制地實現(xiàn)電流路徑中的電流的流動的停止。

接口裝置150包括配置成感測發(fā)生在接口裝置100中的故障的故障感測單元160，和通信地耦合到故障感測單元160的控制與處理模塊150。

依照圖2中圖示出的本發(fā)明的實施例，故障感測單元160包含電流感測單元，其包括配置成感測在如163處指示出的轉(zhuǎn)換器140的dc側(cè)或dc母線處和在如164處指示出的轉(zhuǎn)換器140的ac側(cè)或ac母線處的電流的第一電流傳感器161。電流感測單元進一步包括第二電流傳感器162，其配置成感測在ac電力系統(tǒng)102與轉(zhuǎn)換器140的dc側(cè)或dc母線之間的如165處指示出的與第一電流傳感器161不同的位置處的電流。例如，位置165可以(基本)在變壓器(圖2中未示出)的轉(zhuǎn)換器140側(cè)處或靠近它。變壓器可以例如布置在斷路器110與轉(zhuǎn)換器140之間。這樣的變壓器可以包括用于變壓器的到ac電力系統(tǒng)102的耦合的初級側(cè)，和用于變壓器的到轉(zhuǎn)換器140的耦合的次級側(cè)，并且在變壓器與ac電力系統(tǒng)102之間的電流路徑中布置有斷路器110。

控制與處理模塊150被配置成至少關(guān)于斷路器110的斷開控制斷路器110的操作?？刂婆c處理模塊110被配置成如果確定(通過故障感測單元160)存在有發(fā)生在接口裝置100中的故障則將斷路器110的觸頭斷開。

控制與處理模塊150被配置成，如果由故障感測單元160感測到的接口裝置100中的故障發(fā)生在接口裝置100的預(yù)定部分內(nèi)，則與如果該故障在接口裝置100的不同于預(yù)定部分的部分內(nèi)相比以選定延遲時間周期使斷路器110的觸頭的斷開延遲。

在本發(fā)明的一個或多個實施例中，接口裝置100的預(yù)定部分可以例如包括變壓器的次級側(cè)與轉(zhuǎn)換器140的ac側(cè)或ac母線之間的電流路徑。

圖2中圖示出的控制與處理模塊150或根據(jù)本發(fā)明的任何其他實施例的控制與處理模塊可以包含例如任何合適的中央處理單元(cpu)、微控制器、數(shù)字信號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)等或其任何組合，或者由它們構(gòu)成?？刂婆c處理模塊可以任選地能夠執(zhí)行存儲在例如呈儲存器形式的計算機程序產(chǎn)品中的軟件指令。存儲器可以例如是隨機存取存儲器(ram)和只讀存儲器(rom)的任何組合。存儲器可以包括持久存儲，其例如可以是磁存儲器、光存儲器、固態(tài)存儲器或遠程安裝的存儲器，或其任何組合。

需理解的是，可以在接口裝置100中包含圖2中未圖示的各種組件。因此圖2中未示出的這樣的組件可以例如包含電阻器、電容器、濾波器、附加變壓器和/其他輔助元件。

現(xiàn)在參見圖3，示出有根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法的示意性流程圖。方法300用于在諸如關(guān)于圖1或圖2在前面描述的接口裝置100等的接口裝置中使用。接口裝置被配置成將ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)耦合，或反之亦然。接口裝置包括用于ac電力的到dc電力的轉(zhuǎn)換或反之亦然的至少一個轉(zhuǎn)換器。至少一個轉(zhuǎn)換器包括用于轉(zhuǎn)換器的到dc電力系統(tǒng)的耦合的dc側(cè)，和用于轉(zhuǎn)換器的到ac電力系統(tǒng)的耦合的ac側(cè)。接口裝置包括布置在至少一個轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)與ac電力系統(tǒng)之間的電流路徑中的斷路器。斷路器被配置成在斷路器的觸頭的斷開時可控制地實現(xiàn)電流路徑中的電流的流動的停止。

依照方法300，感測發(fā)生在接口裝置中的故障，301。至少關(guān)于斷路器的斷開控制斷路器的操作，302，其中如果確定有發(fā)生在接口裝置中的故障則使斷路器的觸頭斷開。如果感測到接口裝置中的故障發(fā)生在接口裝置的預(yù)定部分內(nèi)，則與如果該故障在接口裝置的不同于預(yù)定部分的部分內(nèi)相比以選定延遲時間周期使斷路器的觸頭的斷開延遲，303。

現(xiàn)在參見圖4，示出有根據(jù)本發(fā)明的實施例的攜帶計算機程序代碼的計算機可讀裝置401、402的示意圖。計算機可讀裝置401、402或計算機程序代碼被配置成要在諸如如上面參照圖2描述的控制與處理模塊150等的根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制與處理模塊中執(zhí)行。

例如參照圖2，計算機可讀裝置401、402或計算機程序代碼被配置成要在用于在接口裝置100中使用的控制與處理模塊150中執(zhí)行。接口裝置100被配置成將ac電力系統(tǒng)102與dc電力系統(tǒng)103耦合，或反之亦然。接口裝置100包括用于ac電力的到dc電力的轉(zhuǎn)換或反之亦然的至少一個轉(zhuǎn)換器140。至少一個轉(zhuǎn)換器140包括用于轉(zhuǎn)換器140的到dc電力系統(tǒng)103的耦合的dc側(cè)，和用于轉(zhuǎn)換器140的到ac電力系統(tǒng)102的耦合的ac側(cè)。接口裝置100包括布置在至少一個轉(zhuǎn)換器140的ac側(cè)與ac電力系統(tǒng)102之間的電流路徑中的在110處示意性地指示出的斷路器。斷路器110被配置成在斷路器110的觸頭的斷開時可控制地實現(xiàn)電流路徑中的電流的流動的停止。接口裝置150包括配置成感測發(fā)生在接口裝置100中的故障的故障感測單元160。故障感測單元160被通信地耦合至控制與處理模塊150。

計算機可讀裝置401、402攜帶計算機程序代碼，其配置成當在控制與處理模塊150中執(zhí)行時至少關(guān)于斷路器110的斷開控制斷路器110的操作，其中如果確定有發(fā)生在接口裝置100中的故障則使斷路器110的觸頭斷開。計算機程序代碼被配置成當在控制與處理模塊150中執(zhí)行時如果由故障感測單元150感測到的接口裝置100中的故障發(fā)生在接口裝置100的預(yù)定部分內(nèi)，則與如果該故障在接口裝置100的不同于預(yù)定部分的部分內(nèi)相比以選定延遲時間周期使斷路器110的觸頭的斷開延遲。

圖4中描繪的計算機可讀裝置401、402或計算機可讀存儲介質(zhì)包含數(shù)字通用光盤(dvd)401和軟盤402，這是根據(jù)本發(fā)明的計算機可讀裝置401、402或計算機可讀存儲介質(zhì)的非限制性的示例性示例。雖然在圖4中描繪了兩個特定類型的計算機可讀裝置401、402，但是本發(fā)明涵蓋采用任何其他適當類型的計算機可讀裝置或計算機可讀數(shù)字存儲介質(zhì)的實施例，諸如但不限于非易失性存儲器、硬盤驅(qū)動器、壓縮盤(cd)、閃存、磁帶、通用串行總線(usb)存儲器件，zip驅(qū)動器等等。

總之，公開了用于處理通過斷路器的故障電流中的延遲過零的方法和設(shè)備。接口裝置被配置成將ac電力系統(tǒng)與dc電力系統(tǒng)耦合，或反之亦然。接口裝置包括用于ac電力的到dc電力的轉(zhuǎn)換或反之亦然的至少一個轉(zhuǎn)換器，其包括用于轉(zhuǎn)換器的到dc電力系統(tǒng)的耦合的dc側(cè)和用于轉(zhuǎn)換器的到ac電力系統(tǒng)的耦合的ac側(cè)。斷路器布置在至少一個轉(zhuǎn)換器的ac側(cè)與ac電力系統(tǒng)之間的電流路徑中?？赡艽嬖谟性诮涌谘b置的預(yù)定部分中發(fā)生故障的情況下發(fā)生的故障電流中的延遲過零的風險。如果感測到故障在接口裝置的預(yù)定部分內(nèi)發(fā)生在接口裝置中，則斷路器的觸頭的斷開可以與如果該故障在接口裝置的不同于預(yù)定部分的部分內(nèi)相比以選定延遲時間周期延遲。

雖然已在附圖和前面的描述中說明了本發(fā)明，但是這樣的說明被認為是說明性的或示例性的而不是限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在實踐所要求保護的發(fā)明時通過研究附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求來理解和實現(xiàn)對所公開的實施例做出的其他變型。在所附權(quán)利要求中，單詞“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的事實并不表示這些措施的組合不能有利地使用。權(quán)利要求中的任何附圖標記不應(yīng)被解釋為限制范圍。