用于高壓直流輸電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及一種用于高壓直流輸電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)是指電力傳輸方法，在該電力傳輸方法中，由發(fā)送變電站將從發(fā)電廠生成的交流(AC)電力轉(zhuǎn)換成直流(DC)電力并且發(fā)送，以及接著在接收變電站中再將所發(fā)送的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力以供應(yīng)電力。
[0003]HVDC輸電系統(tǒng)應(yīng)用于海底電纜輸電、長距離大量輸電、AC系統(tǒng)間的互連、以及類似物。此外，HVDC輸電系統(tǒng)使能實(shí)現(xiàn)異步互連和具有不同的頻率的系統(tǒng)間互連。
[0004]發(fā)送變電站將AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力。也就是，因?yàn)橥ㄟ^使用海底電纜以及類似物來發(fā)送AC電力的情形非常危險(xiǎn)，所以發(fā)送變電站將AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力并且接著發(fā)送DC電力到接收變電站。
[0005]這樣的HVDC輸電系統(tǒng)通過使用在其中一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處測(cè)量到的電壓/電流值來控制系統(tǒng)。
[0006]典型的HVDC輸電系統(tǒng)通過時(shí)分復(fù)用(TDM)方法來發(fā)送測(cè)量值的數(shù)據(jù)。當(dāng)HVDC輸電系統(tǒng)通過TDM方法來串行地發(fā)送測(cè)量的數(shù)據(jù)時(shí)，光纜的數(shù)量可以最小化，但是TDM方法具有對(duì)傳輸同步敏感的局限性。
[0007]此外，當(dāng)通過TDM方法來發(fā)送測(cè)量的數(shù)據(jù)時(shí)，隨著測(cè)量模塊的數(shù)量增加，信道的瓶頸率增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]實(shí)施例提供了對(duì)傳輸同步不敏感的高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備。
[0009]實(shí)施例還提供了 HVDC輸電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，因?yàn)闇y(cè)量的數(shù)據(jù)通過波分復(fù)用方法并行發(fā)送，即使測(cè)量模塊(或者數(shù)據(jù)單元生成部)的數(shù)量多，該數(shù)據(jù)處理設(shè)備也能夠滿足系統(tǒng)要求。
[0010]實(shí)施例還提供了 HVDC輸電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其中電纜布線的數(shù)量減少并且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備包括:測(cè)量模塊，其測(cè)量HVDC輸電系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的電壓和電流；數(shù)據(jù)處理部，其通過使用從測(cè)量模塊接收的測(cè)量值來生成測(cè)量數(shù)據(jù)單元；以及通信模塊，其通過使用波分復(fù)用方法來將多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)單元發(fā)送到外部。
[0012]數(shù)據(jù)處理部可以包括多個(gè)數(shù)據(jù)單元生成部，并且多個(gè)數(shù)據(jù)單元生成部中的每個(gè)數(shù)據(jù)單元生成部可以通過使用從測(cè)量單元接收的測(cè)量值來生成測(cè)量數(shù)據(jù)單元并且傳送所生成的測(cè)量數(shù)據(jù)單元到通信模塊。
[0013]通信模塊可以通過一根光纖來并行發(fā)送多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)單元。
[0014]通信模塊可以通過將多個(gè)波段分別分配給多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)單元來發(fā)送多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)單元。
[0015]數(shù)據(jù)處理設(shè)備可以進(jìn)一步包括控制部，該控制部對(duì)多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)單元編碼以傳送到外部。
[0016]多個(gè)數(shù)據(jù)單元生成部中的每個(gè)多個(gè)數(shù)據(jù)單元生成部可以預(yù)處理在測(cè)量部處測(cè)量的測(cè)量值以生成經(jīng)預(yù)處理的測(cè)量數(shù)據(jù)單元。
[0017]在所附附圖和以下描述中給出一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。其它特征將從描述和附圖中、以及從權(quán)利要求中顯而易見。
【附圖說明】
[0018]圖1圖示了根據(jù)實(shí)施例的高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)。
[0019]圖2圖示了根據(jù)實(shí)施例的單極型HVDC輸電系統(tǒng)。
[0020]圖3圖示了根據(jù)實(shí)施例的雙極型HVDC輸電系統(tǒng)。
[0021]圖4圖示了根據(jù)實(shí)施例的變壓器與三相閥橋之間的連接。
[0022]圖5為圖示根據(jù)實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的配置的視圖。
[0023]圖6為圖示根據(jù)實(shí)施例的從預(yù)處理部中的每個(gè)預(yù)處理部發(fā)送數(shù)據(jù)的正時(shí)的圖。
[0024]圖7為圖示根據(jù)實(shí)施例的具有來自預(yù)處理部中的每個(gè)預(yù)處理部的數(shù)據(jù)字的數(shù)據(jù)記錄的圖。
[0025]圖8為圖示根據(jù)實(shí)施例的對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)編碼的過程的圖。
[0026]圖9為根據(jù)另一實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的框圖，以及圖10圖示了根據(jù)另一實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的實(shí)際配置。
[0027]圖11為圖示根據(jù)實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的操作方法的流程圖。
[0028]圖12為圖示根據(jù)實(shí)施例的測(cè)量數(shù)據(jù)分組的結(jié)構(gòu)的圖。
[0029]圖13為圖示根據(jù)另一實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的配置的框圖。
[0030]圖14為圖示根據(jù)實(shí)施例的通過波分復(fù)用方法的數(shù)據(jù)傳輸方法的圖。
[0031]圖15圖示了根據(jù)另一實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的示例性實(shí)際配置。
[0032]圖16為圖示根據(jù)另一實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]此后，將參照所附附圖更具體地描述示例性實(shí)施例。這里可互換地使用用于表示組件的后綴“部”、“模塊”以及“單元”以輔助說明書的撰寫，并且因而不應(yīng)該將它們認(rèn)為是具有特定含義或者作用。
[0034]圖1圖示了根據(jù)實(shí)施例的高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)。
[0035]如圖1中圖示的，根據(jù)實(shí)施例的HVDC輸電系統(tǒng)100包括發(fā)電部101、發(fā)送側(cè)交流(AC)部110、發(fā)送側(cè)電力變換部103、直流(DC)電力傳輸部140、用戶側(cè)電力變換部105、用戶側(cè)AC部170、用戶部180、以及控制部190。發(fā)送側(cè)電力變換部103包括發(fā)送側(cè)變壓器部120、以及發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器部130。用戶側(cè)電力變換部105包括用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換器部150、以及用戶側(cè)變壓器部160。
[0036]發(fā)電部101生成三相AC電力。發(fā)電部101可以包括多個(gè)發(fā)電廠。
[0037]發(fā)送側(cè)AC部110發(fā)送由發(fā)電部101生成的三相AC電力到包括發(fā)送側(cè)變壓器部120和發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器部130的DC電力變換變電站。
[0038]發(fā)送側(cè)變壓器部120將發(fā)送側(cè)AC部110與發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器部130和DC電力傳輸部140隔咼。
[0039]發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器部130將對(duì)應(yīng)于發(fā)送側(cè)變壓器部120的輸出的三相AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力。
[0040]DC電力傳輸部140傳送發(fā)送側(cè)DC電力到用戶側(cè)。
[0041]用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換器部150將由DC電力傳輸部140傳送的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力。
[0042]用戶側(cè)變壓器部160將用戶側(cè)AC部170與用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換器部150和DC電力傳輸部140隔咼。
[0043]用戶側(cè)AC部170給用戶部180提供對(duì)應(yīng)于用戶側(cè)變壓器部160的輸出的三相AC電力。
[0044]控制部190控制以下中的至少一個(gè):發(fā)電部101、發(fā)送側(cè)AC部110、發(fā)送側(cè)電力變換部103、DC電力傳輸部140、用戶側(cè)電力變換部105、用戶側(cè)AC部170、用戶部180、控制部190、發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器部130、以及用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換器部150。特別地，控制部190可以控制在發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器部130和用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換器部150中提供的多個(gè)閥的接通和關(guān)斷正時(shí)。這里，閥可以為晶閘管或者絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。
[0045]圖2圖示了根據(jù)實(shí)施例的單極型HVDC輸電系統(tǒng)。
[0046]特別地，圖2圖示了以單個(gè)極來發(fā)送DC電力的系統(tǒng)。此后，假定正極來描述單個(gè)極，但是不必然限于此。
[0047]發(fā)送側(cè)AC部110包括AC輸電線111和AC濾波器113。
[0048]AC電力傳輸線111傳送由發(fā)電部101生成的三相AC電力到發(fā)送側(cè)電力變換部103。
[0049]AC濾波器13從傳送的三相AC電力中去除除了由電力變換部103使用的頻率成分的頻率成分。
[0050]發(fā)送側(cè)變壓器部120包括用于正極的一個(gè)或多個(gè)變壓器121。對(duì)于正極，發(fā)送側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器部130包括AC-正極DC轉(zhuǎn)換器131，并且AC-正極DC轉(zhuǎn)換器131包括分別對(duì)應(yīng)于該一個(gè)或多個(gè)變壓器121的一個(gè)或多個(gè)三相閥橋131a。
[0051]當(dāng)使用一個(gè)三相閥橋131a時(shí)，AC-正極DC轉(zhuǎn)換器131可以通過使用AC電力來生成具有六個(gè)脈沖的正極DC電力。這里，變壓器121中的一個(gè)的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈可以具有Y-Y連接或者Y-deIta(A)連接。
[0052]當(dāng)使用兩個(gè)三相閥橋131a時(shí)，AC-正極DC轉(zhuǎn)換器131可以通過使用AC電力來生成具有12個(gè)脈沖的正極DC電力。這里，兩個(gè)變壓器121中的一個(gè)變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈可以具有Y-Y連接，并且兩個(gè)變壓器121中的另一個(gè)變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈可以具有Y-A連接。
[0053]當(dāng)使用三個(gè)閥橋131a時(shí)，AC-正極DC轉(zhuǎn)換器131可以通過使用AC電力來生成具有18個(gè)脈沖的正極DC電力。正極DC電力的脈沖數(shù)變得越多，濾波器的價(jià)格變得越低。
[0054]DC電力傳輸部140包括發(fā)送側(cè)正極DC濾波器141、正極DC電力傳輸線143、以及用戶側(cè)正極DC濾波器145。
[0055]發(fā)送側(cè)正極DC濾波器141包括電感器LI和電容器Cl并且對(duì)由AC-正極DC轉(zhuǎn)換器131輸出的正極DC電力執(zhí)行DC濾波。
[0056]正極DC電力傳輸線143具有用于正極DC電力的傳輸?shù)膯蝹€(gè)DC線路，并且地可以用作電流反饋路徑。一個(gè)或多個(gè)開關(guān)可以設(shè)置在DC線路上。
[0057]用戶側(cè)正極DC濾波器145包括電感器L2和電容器C2，并且對(duì)通過正極DC電力傳輸線143傳送的正極DC電力執(zhí)行DC濾波。
[0058]用戶側(cè)DC-AC轉(zhuǎn)換器部150包括正極DC-AC轉(zhuǎn)換器151并且正極DC-AC轉(zhuǎn)換器151包括一個(gè)或多個(gè)三相閥151a。
[0059]對(duì)于正極，用戶側(cè)變壓器部160包括分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)三相閥橋151a的一個(gè)或多個(gè)變壓器161。
[0060]當(dāng)使用一個(gè)三相閥橋151a時(shí)，正極DC-AC轉(zhuǎn)換器151可以通過使用正極DC電力來生成具有六個(gè)脈沖的AC電力。這里，變壓器161中的一個(gè)變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈可以具有Y-Y連接或者Y-delta(A)連接。
[0061]當(dāng)使用兩個(gè)三相閥橋151a時(shí)，正極DC-AC轉(zhuǎn)換器151可以通過使用正極DC電力來生成具有12個(gè)脈沖的AC電力。這里，兩個(gè)變壓器161中的一個(gè)變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈可以具有Y-Y連接，并且兩個(gè)變壓器161中的另一個(gè)變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈可以具有Y-A連接。
[0062]當(dāng)使用三個(gè)三相閥橋151a時(shí)，正極DC-AC轉(zhuǎn)換器151可以通過使用正極DC電力來生成具有18個(gè)脈沖的AC電力。AC電力的脈沖數(shù)變得越多，濾波器的價(jià)格變得越低。
[0063]用戶側(cè)AC部170包括AC濾波器171和AC電力傳輸線173。
[0064]AC濾波器171從由用戶側(cè)電力變換部105生成的AC電力中去除除了由用戶部180使用的頻率成分