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Title:
ENERGY TRANSMISSION VIA A BIPOLAR HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT TRANSMISSION LINK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/101307
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a converter station (1) having two line-commutated converters (4, 5) for energy transmission via a bipolar high voltage direct current transmission line (30), and to a method for operating the converter station (1). The two converters (4, 5) are electrically connected in an anti-parallel circuit to the same pole (21, 23) of the high-voltage direct current transmission line (30). One of the converters (4, 5) is operated as a rectifier in an AC network (27) and the other converter (4, 5) is operated as an inverter in the AC network (27). A station reactive power (Q1) exchanged by the converter station (1) with the AC network (27) is controlled by active power specifications for converter active powers (P11, P12) which are exchanged between the converters (4, 5) and the AC network (27).

Inventors:
SÖLLNER, Nicolas (Görlitzer Str. 8, Erlangen, 91058, DE)
MESSNER, Johann (Kosbacher Weg 6a, Erlangen, 91056, DE)
Application Number:
EP2017/080112
Publication Date:
May 31, 2019
Filing Date:
November 22, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Werner-von-Siemens-Straße 1, München, 80333, DE)
International Classes:
H02J3/36
Foreign References:
EP0321823A11989-06-28
EP0290914A11988-11-17
EP3109463A12016-12-28
DE1588750A11970-01-29
DE2705242A11978-08-10
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Betrieb einer Stromrichterstation (1) mit zwei netzgeführten Stromrichtern (4, 5) für eine

Energieübertragung über eine bipolare Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsstrecke (30), wobei

- die beiden Stromrichter (4, 5) in einer

Antiparallelschaltung mit demselben Pol (21, 23) der

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke (30) elektrisch verbunden werden,

- einer der Stromrichter (4, 5) als Gleichrichter an einem Wechselstromnetz (27) betrieben wird,

- der andere Stromrichter (4, 5) als Wechselrichter an dem Wechselstromnetz (27) betrieben wird und

- eine von der Stromrichterstation (1) mit dem

Wechselstromnetz (27) ausgetauschte

Stationsblindleistung (Ql) durch Wirkleistungsvorgaben für Stromrichterwirkleistungen (Pli, P12), die zwischen den

Stromrichtern (4, 5) und dem Wechselstromnetz (27)

ausgetauscht werden, gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

ein Blindleistungssollwert für die Stationsblindleistung (Ql) vorgegeben wird und durch die Wirkleistungsvorgaben eine Summe von Stromrichterblindleistungen (Qll, Q12), die von den Stromrichtern (4, 5) mit dem Wechselstromnetz (27)

ausgetauscht werden, auf den Blindleistungssollwert

eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

ein Wirkleistungssollwert einer zwischen der

Stromrichterstation (1) und dem Wechselstromnetz (27)

ausgetauschten Stationswirkleistung (PI) vorgegeben wird und die Wirkleistungsvorgaben eine Differenz der

Stromrichterwirkleistungen (Pli, P12) auf den

WirkleistungsSollwert einstellen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein durch ein Zuschalten oder Abschalten wenigstens eines Wechselstromfilters (54) an einem Netzanschluss (50) der Stromrichterstation (1) an das Wechselstromnetz (27)

verursachter Blindleistungssprung der

Stationsblindleistung (Ql) durch eine dem

Blindleistungssprung entgegenwirkende Änderung der

Stromrichterwirkleistungen (Pli, P12) zum Zeitpunkt des Zuschaltens oder Abschaltens des wenigstens einen

Wechselstromfilters (54) reduziert wird.

5. Stromrichterstation (1) für eine Energieübertragung über eine bipolare Hochspannungs-Gleichstrom

übertragungsstrecke (30), die Stromrichterstation (1) umfassend

- zwei netzgeführte Stromrichter (4, 5), die jeweils

wahlweise als ein Gleichrichter oder als ein Wechselrichter an einem Wechselstromnetz (27) betreibbar und mit jedem der beiden Pole (21, 23) der Hochspannungs-Gleichstrom

übertragungsstrecke (30) elektrisch verbindbar sind,

- und eine Steuereinheit (46), die eingerichtet ist, eine von der Stromrichterstation (1) mit dem Wechselstromnetz (27) ausgetauschte Stationsblindleistung (Ql) durch

Wirkleistungsvorgaben für Stromrichterwirkleistungen (Pli, P12), die zwischen den Stromrichtern (4, 5) und dem

Wechselstromnetz (27) ausgetauscht werden, zu steuern, wenn beide Stromrichter (4, 5) in einer Antiparallelschaltung mit demselben Pol (21, 23) der Hochspannungs-Gleichstrom

übertragungsstrecke (30) verbunden sind.

6. Stromrichterstation (1) nach Anspruch 5,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeder Stromrichter (4, 5) mit einem Pol (21, 23) der

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke (30) direkt verbunden ist und mit dem anderen Pol (21, 23) durch einen Polwendeschalter (38) verbindbar ist.

7. Stromrichterstation (1) nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

das Wechselstromnetz (27) dreiphasig ist.

8. Stromrichterstation (1) nach Anspruch 7,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeder

Stromrichter (4, 5) zwölf in einer aus zwei Sechspuls- Brückenschaltungen (26.1, 26.2) bestehenden Zwölfpuls- Brückenschaltung (26) angeordnete Ventileinheiten (7)

aufweist .

9. Stromrichterstation (1) nach Anspruch 8,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

jede Ventileinheit (7) wenigstens einen Thyristor aufweist.

10. Stromrichterstation (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

jeder Stromrichter (4, 5) durch eine

Transformatoreinheit (11) mit dem Wechselstromnetz (27) verbunden ist, die für jede Phase des Wechselstromnetzes (27) eine Primärwicklung (13), eine erste Sekundärwicklung (15) und eine zweite Sekundärwicklung (17) aufweist, wobei die Primärwicklungen (13) durch eine Sternschaltung miteinander verbunden sind, die ersten Sekundärwicklungen (15) durch eine Dreieckschaltung miteinander verbunden sind und die zweiten Sekundärwicklungen (17) durch eine Sternschaltung miteinander verbunden sind.

11. Stromrichterstation (1) nach den Ansprüchen 8 und 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

jedes Wicklungsende jeder ersten Sekundärwicklung (15) mit einer ersten Sechspuls-Brückenschaltung (26.1) eines

Stromrichters (4, 5) verbunden ist.

12. Stromrichterstation (1) nach Anspruch 8 und Anspruch 10 oder 11,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein von einem Sternpunkt (19) der Sternschaltung abgewandtes Wicklungsende jeder zweiten Sekundärwicklung (17) mit einer zweiten Sechspuls-Brückenschaltung (26.2) eines

Stromrichters (4, 5) verbunden ist.

Description:
Beschreibung

Energieübertragung über eine bipolare Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsstrecke

Die Erfindung betrifft eine Stromrichterstation für eine Energieübertragung über eine bipolare Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsstrecke und ein Verfahren zu deren Betrieb .

Elektrische Energie zwischen Wechselstromnetzen über große Entfernungen wird häufig mit hoher Gleichspannung übertragen, da die Energieübertragung mit Gleichspannung über große

Entfernungen gegenüber einer Energieübertragung mit

Wechselspannung verlustärmer und kostengünstiger ist. Diese Art der Energieübertragung wird als Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) bezeichnet. Die

Energieübertragung kann dabei über eine monopolare oder eine bipolare Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke (HGÜ- Strecke) erfolgen. Eine monopolare HGÜ-Strecke weist nur eine Hochspannungsleitung auf, an der eine Hochspannung gegenüber einem Erdpotential anliegt. Eine bipolare HGÜ-Strecke weist zwei Hochspannungsleitungen auf, wobei an einer

Hochspannungsleitung eine gegenüber einem Erdpotential positive Hochspannung anliegt und an der anderen

Hochspannungsleitung eine gegenüber dem Erdpotential negative Hochspannung anliegt. Die der gleichen Spannungspolarität zugeordneten Teile einer HGÜ-Strecke werden im Folgenden als Pole der HGÜ-Strecke bezeichnet. Eine monopolare HGÜ-Strecke weist somit einen Pol auf, eine bipolare HGÜ-Strecke weist zwei Pole auf.

Um eine HGÜ-Strecke mit einem Wechselstromnetz zu verbinden, ist zwischen dem Wechselstromnetz und einem Ende der HGÜ- Strecke eine Stromrichterstation angeordnet, in der die

Umwandlung zwischen Wechselstrom und Wechselspannung des Wechselstromnetzes in Gleichstrom und Gleichspannung der HGÜ erfolgt. Stromrichterstationen weisen für jeden mit ihr verbundenen Pol der HGÜ-Strecke einen Stromrichter auf, der häufig als ein netzgeführter Stromrichter (LCC = Line

Commutated Converter) auf Thyristorbasis ausgeführt ist. Im Unterschied zu einem selbstgeführten Stromrichter (VSC = Voltage Sourced Converter) benötigt ein netzgeführter

Stromrichter zu seinem Betrieb Blindleistung aus dem

Wechselstromnetz. Die von einem netzgeführten Stromrichter mit dem Wechselstromnetz ausgetauschte Blindleistung ist prinzipbedingt gemäß einer die Blindleistung mit der

Wirkleistung in Beziehung setzenden Kennlinie von der

Wirkleistung abhängig, die von dem Stromrichter übertragen wird. Blind- und Wirkleistung können daher bei einem

netzgeführten Stromrichter nicht ohne Weiteres unabhängig voneinander eingestellt werden. Insbesondere lassen sich netzgeführte Stromrichter daher ohne Veränderung des

Wirkleistungsflusses auch nur sehr eingeschränkt zu einer Blindleistungskompensation im Wechselstromnetz verwenden.

Es gibt zwar Möglichkeiten, durch Modulation des Zündwinkels eines netzgeführten Stromrichters den Blindleistungsaustausch mit dem Wechselstromnetz im Übertragungsbetrieb zu verändern. Hierbei verändern sich jedoch bei gleichbleibender

Wechselspannung beziehungsweise Sekundärspannung einer den Stromrichter an das Wechselstromnetz koppelnden

Transformatoreinheit zwangsweise auch die gleichstromseitige Spannung des Stromrichters und damit der Wirkleistungsfluss für das gesamte verbundene HGÜ-System. Dies lässt sich zwar in engem Rahmen durch lokales Verfahren der

Transformatorsekundärspannung mittels Stufenschaltern

kompensieren, jedoch erfolgt der Betrieb des Stromrichters dann in unnatürlichen Betriebspunkten, die eine aufwändige und kostspielige Betriebsmittelauslegung erfordern. Da ein Verfahren der Transformatorspannung außerdem im

Sekundenbereich stattfindet, ist eine transiente Reaktion auf Blindleistungsänderungen mit hoher Dynamik hierbei auch nicht möglich . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere hinsichtlich des Blindleistungsaustausches mit einem

Wechselstromnetz verbesserte Stromrichterstation für eine Energieübertragung über eine bipolare Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsstrecke und ein hinsichtlich des Blindleistungsaustausches verbessertes Verfahren zu dem

Betrieb einer derartigen Stromrichterstation anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Stromrichterstation mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer

Stromrichterstation mit zwei netzgeführten Stromrichtern für eine Energieübertragung über eine bipolare Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsstrecke werden die beiden

Stromrichter in einer Antiparallelschaltung mit demselben Pol der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke elektrisch verbunden. Einer der Stromrichter wird als Gleichrichter an einem Wechselstromnetz betrieben, der andere Stromrichter wird als Wechselrichter an dem Wechselstromnetz betrieben und eine von der Stromrichterstation mit dem Wechselstromnetz ausgetauschte Stationsblindleistung wird durch

Wirkleistungsvorgaben für Stromrichterwirkleistungen

gesteuert, die zwischen den Stromrichtern und dem

Wechselstromnetz ausgetauscht werden.

Die Erfindung sieht also vor, die beiden Stromrichter der Stromrichterstation in einer Antiparallelschaltung monopolar, das heißt an demselben Pol der HGÜ-Strecke zu betreiben.

Einer der Stromrichter wird als Gleichrichter an dem

Wechselstromnetz betrieben, das heißt dieser Stromrichter entnimmt Wirkleistung aus dem Wechselstromnetz. Der andere Stromrichter wird als Wechselrichter an dem Wechselstromnetz betrieben, das heißt dieser Stromrichter überträgt Wirkleistung in das Wechselstromnetz. Dabei wird die von der Stromrichterstation mit dem Wechselstromnetz ausgetauschte Stationsblindleistung durch Wirkleistungsvorgaben für

Stromrichterwirkleistungen gesteuert, die zwischen den

Stromrichtern und dem Wechselstromnetz ausgetauscht werden.

Die Erfindung nutzt aus, dass die Stationswirkleistung, die die Stromrichterstation mit dem Wechselstromnetz austauscht, die Differenz der Stromrichterwirkleistungen der beiden

Stromrichter ist, da einer der Stromrichter als Gleichrichter betrieben wird und der andere Stromrichter als Wechselrichter betrieben wird, während die Stationsblindleistung die Summe der Stromrichterblindleistungen ist. Da außerdem jede

Stromrichterblindleistung gemäß einer Kennlinie von der jeweiligen Stromrichterwirkleistung abhängt, kann die

Stationsblindleistung durch Änderungen der

Stromrichterwirkleistungen der beiden Stromrichter geändert und gesteuert werden, ohne die Stationswirkleistung zu ändern. Beispielsweise kann die Stationsblindleistung erhöht werden, indem die Stromrichterwirkleistungen für Gleich- und Wechselrichter um denselben Betrag erhöht werden, ohne dass sich die Stationswirkleistung ändert. Daher kann durch geeignete Wirkleistungsvorgaben für die

Stromrichterwirkleistungen neben der Stationswirkleistung auch eine Stationsblindleistung der Stromrichterstation eingestellt werden.

Die Erfindung ermöglicht also neben dem herkömmlichen

Betriebsmodus der Stromrichterstation, in dem die

netzgeführten Stromrichter beide als Gleich- oder als

Wechselrichter und an verschiedenen Polen der HGÜ-Strecke betrieben werden, einen weiteren Betriebsmodus, in dem mit den Stromrichtern parallel zur HGÜ noch eine

Netzsystemdienstleistung der Blindleistungskompensation erbracht wird, ähnlich wie mit selbstgeführten Stromrichtern oder einem Blindleistungskompensator (SVC = Static Var

Compensator) . Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein

Blindleistungssollwert für die Stationsblindleistung

vorgegeben wird und durch die Wirkleistungsvorgaben eine Summe von Stromrichterblindleistungen, die von den

Stromrichtern mit dem Wechselstromnetz ausgetauscht werden, auf den Blindleistungssollwert eingestellt wird. Dies ermöglicht, die Stationsblindleistung durch die

Wirkleistungsvorgaben für die Stromrichterwirkleistungen der Stromrichter auf einen Sollwert einzustellen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Wirkleistungssollwert einer zwischen der Stromrichterstation und dem Wechselstromnetz ausgetauschten Stationswirkleistung vorgegeben wird und die Wirkleistungsvorgaben eine Differenz der Stromrichterwirkleistungen auf den Wirkleistungssollwert einstellen. Dies ermöglicht, eine gewünschte

Stationswirkleistung durch die Wirkleistungsvorgaben für die Stromrichterwirkleistungen der Stromrichter einzustellen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein durch ein Zuschalten oder Abschalten wenigstens eines

Wechselstromfilters an einem Netzanschluss der

Stromrichterstation an das Wechselstromnetz verursachter Blindleistungssprung der Stationsblindleistung durch eine dem Blindleistungssprung entgegenwirkende Änderung der

Stromrichterwirkleistungen zum Zeitpunkt des Zuschaltens oder Abschaltens des wenigstens einen Wechselstromfilters

reduziert wird. Durch das Zuschalten und Abschalten von

Wechselstromfiltern an dem Netzanschluss kann ein Offset des Blindleistungsaustausches zwischen der Stromrichterstation und dem Wechselstromnetz geändert werden. Ohne weitere

Maßnahmen verursacht das Zuschalten und Abschalten von

Wechselstromfiltern jedoch einen Blindleistungssprung der Stationsblindleistung. Die vorgenannte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, diesen

Blindleistungssprung durch eine Änderung der

Stromrichterwirkleistungen zum Zeitpunkt des Zuschaltens oder Abschaltens zu reduzieren. Auch diese Ausgestaltung der Erfindung nutzt aus, dass der entgegensetzte Betrieb der Stromrichter es ermöglicht, die Stationsblindleistung durch die Stromrichterwirkleistungen zu beeinflussen, ohne dabei die Stationswirkleistung zu ändern.

Eine erfindungsgemäße Stromrichterstation für eine

Energieübertragung über eine bipolare Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsstrecke umfasst zwei netzgeführte Stromrichter, die jeweils wahlweise als ein Gleichrichter oder als ein Wechselrichter an einem Wechselstromnetz

betreibbar und mit jedem der beiden Pole der Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsstrecke elektrisch verbindbar sind. Ferner weist die Stromrichterstation eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist, eine von der Stromrichterstation mit dem Wechselstromnetz ausgetauschte Stationsblindleistung durch Wirkleistungsvorgaben für Stromrichterwirkleistungen, die zwischen den Stromrichtern und dem Wechselstromnetz ausgetauscht werden, zu steuern, wenn beide Stromrichter in einer Antiparallelschaltung mit demselben Pol der

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke verbunden sind.

Eine erfindungsgemäße Stromrichterstation ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den oben genannten Vorteilen. Gegenüber einer herkömmlichen

Stromrichterstation mit netzgeführten Stromrichtern werden lediglich eine Schaltung, die die Antiparallelisierung der beiden Stromrichter ermöglicht, sowie eine Steuereinheit, die zur erfindungsgemäßen Steuerung der

Stromrichterwirkleistungen der antiparallel geschalteten Stromrichter eingerichtet ist, benötigt. Für die Schaltung können gegebenenfalls bereits vorhandene Schaltvorrichtungen einer Stromrichterstation verwendet werden, wobei

erforderlichenfalls ein Isolationspegel dieser

Schaltvorrichtungen auf ein Hochspannungspotential erhöht werden muss. Die Einrichtung der Steuereinheit kann

beispielsweise durch eine entsprechende Programmierung realisiert werden. Daher ist der zusätzliche Hardwareaufwand für eine erfindungsgemäße Stromrichterstation gegenüber einer herkömmlichen Stromrichterstation mit netzgeführten

Stromrichtern relativ gering. Die Erfindung kann daher gegebenenfalls auch zur Aufrüstung existierender bipolarer Stromrichterstationen mit netzgeführten Stromrichtern genutzt werden .

Eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen

Stromrichterstation sieht vor, dass jeder Stromrichter mit einem Pol der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke direkt verbunden ist und mit dem anderen Pol durch einen Polwendeschalter verbindbar ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn die

Stromrichterstation mit mehr als einer weiteren

Stromrichterstation über eine HGÜ-Strecke verbunden ist (so genannter Multiterminal-Betrieb) , da in diesem Fall eine einfache Umpolung der HGÜ-Strecke nicht möglich ist und daher oftmals Polwendeschalter ohnehin vorgesehen sind.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Wechselstromnetz dreiphasig ist. In diesem Fall kann jeder Stromrichter beispielsweise zwölf in einer aus zwei

Sechspuls-Brückenschaltungen bestehenden Zwölfpuls- Brückenschaltung angeordnete Ventileinheiten aufweisen, wobei jede Ventileinheit insbesondere wenigstens einen Thyristor aufweisen kann. Ferner kann dabei jeder Stromrichter durch eine Transformatoreinheit mit dem Wechselstromnetz verbunden sein, die für jede Phase des Wechselstromnetzes eine

Primärwicklung, eine erste Sekundärwicklung und eine zweite Sekundärwicklung aufweist, wobei die Primärwicklungen durch eine Sternschaltung miteinander verbunden sind, die ersten Sekundärwicklungen durch eine Dreieckschaltung miteinander verbunden sind und die zweiten Sekundärwicklungen durch eine Sternschaltung miteinander verbunden sind. Bei einer

derartigen Ausbildung der Stromrichter ist vorzugsweise jedes Wicklungsende jeder ersten Sekundärwicklung mit einer ersten Sechspuls-Brückenschaltung eines Stromrichters verbunden und/oder ein von einem Sternpunkt der Sternschaltung

abgewandtes Wicklungsende jeder zweiten Sekundärwicklung ist mit einer zweiten Sechspuls-Brückenschaltung eines Stromrichters verbunden. Die vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung beziehen sich auf die vorherrschende Ausbildung von HGÜ-Strecken zwischen dreiphasigen Wechselstromnetzen. In diesen Fällen haben sich insbesondere Stromrichterstationen mit zwölfpulsigen Stromrichtern und den weiteren vorgenannten Eigenschaften bewährt, die daher auch vorteilhafte

Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung darstellen. Es sei jedoch betont, dass die Erfindung nicht auf dreiphasige

Wechselstromnetze und/oder Stromrichter der vorgenannten Art eingeschränkt ist, sondern beispielsweise auch für einphasige Wechselstromnetze und/oder sechspulsige Stromrichter

anwendbar ist.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im

Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von

Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den

Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

FIG 1 einen Schaltplan einer Stromrichterstation gemäß dem Stand der Technik,

FIG 2 schematisch drei Stromrichterstationen, die über eine HGÜ-Strecke verbunden sind,

FIG 3 einen Netzanschluss einer Stromrichterstation an ein Wechselstromnetz,

FIG 4 eine erste Ausführungsform eines

Wechselstromfilters ,

FIG 5 eine zweite Ausführungsform eines

Wechselstromfilters ,

FIG 6 eine dritte Ausführungsform eines

Wechselstromfilters . Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt einen Schaltplan einer Stromrichterstation 1 gemäß dem Stand der Technik für eine Energieübertragung über eine bipolare HGÜ-Strecke 30. Die Stromrichterstation 1 umfasst zwei netzgeführte Stromrichter 4, 5 (LCC = Line

Commutated Converter), die jeweils wahlweise als ein

Gleichrichter oder als ein Wechselrichter an einem

dreiphasigen Wechselstromnetz 27, 28, 29 betreibbar sind.

Jeder Stromrichter 4, 5 weist zwölf Ventileinheiten 7 auf, die in einer aus zwei Sechspuls-Brückenschaltungen 26.2, 26.2 bestehenden Zwölfpuls-Brückenschaltung 26 angeordnetsind .

Jede Ventileinheit 7 weist einen Thyristor oder mehrere in Reihe oder parallel geschaltete Thyristoren auf. Zu jeder Ventileinheit 7 ist ein Überspannungsableiter 9 parallel geschaltet .

Jeder Stromrichter 4, 5 ist durch eine

Transformatoreinheit 11 mit dem Wechselstromnetz 27

verbunden, die für jede Phase des Wechselstromnetzes 27 eine Primärwicklung 13, eine erste Sekundärwicklung 15 und eine zweite Sekundärwicklung 17 aufweist. Die Primärwicklungen 11 jeder Transformatoreinheit 11 sind durch eine Sternschaltung miteinander verbunden, die ersten Sekundärwicklungen 15 sind durch eine Dreieckschaltung miteinander verbunden und die zweiten Sekundärwicklungen 17 sind durch eine Sternschaltung miteinander verbunden.

Jedes Wicklungsende jeder ersten Sekundärwicklung 15 ist mit einer von sechs Ventileinheiten 7 gebildeten ersten

Sechspuls-Brückenschaltung 26.1 verbunden. Ein von einem Sternpunkt 19 der Sternschaltung abgewandtes Wicklungsende jeder zweiten Sekundärwicklung 17 ist mit einer von den anderen sechs Ventileinheiten 7 des jeweiligen Stromrichter 4, 5 gebildeten zweiten Sechspuls- Brückenschaltung 26.2 verbunden.

Ein erster Stromrichter 4 ist mit einem ersten Pol 21 der HGÜ-Strecke 30 verbunden. Dazu ist die zweite Sechspuls- Brückenschaltung 26.2 des ersten Stromrichters 4 mit dem ersten Pol 21 der HGÜ-Strecke 30 verbunden. Der zweite

Stromrichter 5 ist mit dem zweiten Pol 23 der HGÜ-Strecke 30 verbunden. Dazu ist die zweite Sechspuls-

Brückenschaltung 26.2 des zweiten Stromrichters 5 mit dem zweiten Pol 23 der HGÜ-Strecke 30 verbunden. Ferner sind die beiden Stromrichter 4, 5 über eine auf Mittelspannung

ausgelegte Stromrichterverbindungsleitung 25 miteinander verbunden. Dazu sind die ersten Sechspuls- Brückenschaltungen 26.1 beider Stromrichter 4, 5 mit der Stromrichterverbindungsleitung 25 verbunden.

Figur 2 zeigt schematisch drei Stromrichterstationen 1, 2, 3, die gleichstromseitig miteinander über eine HGÜ-Strecke 30 verbunden sind. Wechselstromseitig ist eine erste

Stromrichterstation 1 mit einem ersten Wechselstromnetz 27 verbunden, eine zweite Stromrichterstation 2 ist mit einem zweiten Wechselstromnetz 28 verbunden, und eine dritte

Stromrichterstation 3 ist mit einem dritten

Wechselstromnetz 29 verbunden.

Die HGÜ-Strecke 30 ist bipolar mit einem ersten Pol 21 und einem zweiten Pol 23 ausgebildet. Die

Stromrichterstationen 1, 2, 3 sind über

Hochspannungsleitungen 32, 34 der HGÜ-Strecke 30 miteinander verbunden .

Jede Stromrichterstation 1, 2, 3 ist wie die in Figur 1 dargestellte Stromrichterstation 1 ausgebildet, wobei jeder der beiden Stromrichter 4, 5 jeder Stromrichterstation 1, 2,

3 wahlweise mit jedem der beiden Pole 21, 23 der HGÜ- Strecke 30 verbindbar ist. Dazu sind die mit jeweils einem Pol 21, 23 verbundenen Ausgänge jeder Stromrichterstation 1, 2, 3 über eine Polverbindungsleitung 36 und zwei Polwendeschalter 38 miteinander verbindbar. Die

Polverbindungsleitung 36 jeder Stromrichterstation 1, 2, 3 ist ferner über einen Umkonfigurationsschalter 40 mit der Stromrichterverbindungsleitung 25 der Stromrichterstation 1, 2, 3 verbindbar und weist zwischen ihrer Verbindung mit dem Umkonfigurationsschalter 40 und jedem Stromrichter 4, 5 der Stromrichterstation 1, 2, 3 einen Unterbrechungsschalter 42 auf. Die Stromrichterverbindungsleitungen 25 der

Stromrichterstationen 1, 2, 3 sind über

Mittelspannungsleitungen 44 miteinander verbunden. Jede

Stromrichterstation 1, 2, 3 weist eine Steuereinheit 46 auf, durch die die Ventileinheiten 7 ihrer Stromrichter 4, 5 angesteuert werden.

Jede Stromrichterstation 1, 2, 3 tauscht mit dem

Wechselstromnetz 27, 28, 29, mit dem sie verbunden ist, eine Stationswirkleistung PI, P2, P3 und eine

Stationsblindleistung Ql, Q2, Q3 aus, wobei Pi und Qi die Stationswirkleistung und die Stationsblindleistung der

Stromrichterstation i bezeichnen (für i = 1, 2, 3) . Dabei ergibt sich die Stationswirkleistung Pi der

Stromrichterstation i aus der Stromrichterwirkleistung Pil des ersten Stromrichters 4 der Stromrichterstation i und der Stromrichterwirkleistung Pi2 des zweiten Stromrichters 5 der Stromrichterstation i. Entsprechend ergibt sich die

Stationsblindleistung Qi der Stromrichterstation i aus der Stromrichterblindleistung Qil des ersten Stromrichters 4 der Stromrichterstation i und der Stromrichterblindleistung Qi2 des zweiten Stromrichters 5 der Stromrichterstation i. Die Richtung jedes Wirk- und Blindleistungsflusses ist in Figur 2 durch einen Pfeil dargestellt.

Eine erste Stromrichterstation 1 wird gemäß dem

erfindungsgemäßen Verfahren betrieben. Dabei werden die beiden Stromrichter 4, 5 der ersten Stromrichterstation 1 in einer Antiparallelschaltung mit demselben Pol 21, 23 der HGÜ- Strecke 30 verbunden. Einer der Stromrichter 4, 5 der ersten Stromrichterstation 1 wird als Gleichrichter betrieben, der andere Stromrichter 4, 5 der ersten Stromrichterstation 1 wird als Wechselrichter betrieben. Die erste

Stromrichterstation 1 wird also monopolar, das heißt nur an einem Pol 21, 23 der HGÜ-Strecke 30, betrieben. Wie im

Folgenden eingehender erläutert wird, ermöglicht dies, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Stationsblindleistung Ql mittels der Steuereinheit 46 der ersten Stromrichterstation 1 durch Wirkleistungsvorgaben für die

Stromrichterwirkleistungen Pli und P12 zu steuern.

In dem dargestellten Beispiel werden die beiden

Stromrichter 4, 5 der ersten Stromrichterstation 1 mit einem ersten Pol 21 der HGÜ-Strecke 30 elektrisch verbunden, wobei der erste Stromrichter 4 der ersten Stromrichterstation 1 direkt mit dem ersten Pol 21 verbunden ist, während der zweite Stromrichter 5 der ersten Stromrichterstation 1 durch einen Polwendeschalter 38 mit dem ersten Pol 21 verbunden wird. Der erste Stromrichter 4 wird als Wechselrichter betrieben, das heißt er überträgt die

Stromrichterwirkleistung Pli in das erste

Wechselstromnetz 27. Der zweite Stromrichter 5 wird als

Gleichrichter betrieben, das heißt er entnimmt die

Stromrichterwirkleistung P12 aus dem ersten

Wechselstromnetz 27. In dem dargestellten Beispiel ist angenommen, dass Pli größer als P12 ist, so dass die erste Stromrichterstation 1 die Stationswirkleistung PI = Pli - P12 in das erste Wechselstromnetz 27 überträgt. Die von dem ersten Stromrichter 4 mit dem ersten Wechselstromnetz 27 ausgetauschte Stromrichterblindleistung Qll und die von dem zweiten Stromrichter 5 mit dem ersten Wechselstromnetz 27 ausgetauschte Stromrichterblindleistung Q12 addieren sich zu der Stationsblindleistung Ql = Qll + Q12, die von der ersten Stromrichterstation 1 mit dem ersten Wechselstromnetz 27 ausgetauscht wird.

Da die von jedem der beiden Stromrichter 4, 5 mit dem ersten Wechselstromnetz 27 ausgetauschte Stromrichterblindleistung Qll, Q12 gemäß einer Kennlinie von der von diesem Stromrichter 4, 5 übertragenen

Stromrichterwirkleistung Pli, P12 abhängt, kann die von der ersten Stromrichterstation 1 mit dem ersten

Wechselstromnetz 27 ausgetauschte Stationsblindleistung Ql bei vorgegebener Stationswirkleistung PI durch

Wirkleistungsvorgaben für die Stromrichterwirkleistungen Pli, P12 der Stromrichter 4, 5 der ersten Stromrichterstation 1 gesteuert werden. Beispielsweise kann die

Stationsblindleistung Ql erhöht werden, indem die

Stromrichterwirkleistungen Pli, P12 erhöht werden, ohne dass sich die Stationswirkleistung PI ändert. Dies wird durch den unterschiedlichen Betrieb der antiparallel geschalteten

Stromrichter 4, 5 als Wechselrichter und Gleichrichter ermöglicht. Erfindungsgemäß werden ein Wirkleistungssollwert der Stationswirkleistung PI und ein Blindleistungssollwert der Stationsblindleistung Ql vorgegeben und die

Stationswirkleistung PI und die Stationsblindleistung Ql werden durch Wirkleistungsvorgaben für die

Stromrichterwirkleistungen Pli und P12 auf ihren jeweiligen Sollwert eingestellt, wobei die Wirkleistungsvorgaben die Differenz der Stromrichterwirkleistungen Pli und P12 auf den Wirkleistungssollwert und die Summe der

Stromrichterblindleistungen Qll und Q12 auf den

BlindleistungsSollwert einstellen.

Eine zweite Stromrichterstation 2 und die dritte

Stromrichterstation 3 werden jeweils konventionell betrieben, das heißt die beiden Stromrichter 4, 5 jeder dieser

Stromrichterstationen 2, 3 sind mit unterschiedlichen Polen 21, 23 der HGÜ-Strecke 30 verbunden und beide Stromrichter 4, 5 werden entweder als Gleichrichter oder als Wechselrichter betrieben .

In dem dargestellten Beispiel werden die beiden

Stromrichter 4, 5 der zweiten Stromrichterstation 2 als

Gleichrichter betrieben, die jeweils eine

Stromrichterwirkleistung P21 und P22 aus dem zweiten Wechselstromnetz 28 entnehmen. Die zweite

Stromrichterstation 2 entnimmt daher die

Stationswirkleistung P2 = P21 + P22 aus dem zweiten

Wechselstromnetz 28. Die Stromrichterblindleistungen Q21 und Q22 der Stromrichter 4, 5 der zweiten Stromrichterstation 2 addieren sich zu der Stationsblindleistung Q2 = Q21 + Q22, die von der zweiten Stromrichterstation 2 mit dem zweiten Wechselstromnetz 28 ausgetauscht wird.

Die beiden Stromrichter 4, 5 der dritten

Stromrichterstation 3 werden als Wechselrichter betrieben, die jeweils eine Stromrichterwirkleistung P31 und P32 in das dritte Wechselstromnetz 29 übertragen. Die dritte

Stromrichterstation 3 überträgt daher die

Stationswirkleistung P3 = P31 + P32 in das dritte

Wechselstromnetz 29. Die Stromrichterblindleistungen Q31 und Q32 der Stromrichter 4, 5 der dritten Stromrichterstation 3 addieren sich zu der Stationsblindleistung Q3 = Q31 + Q32, die von der dritten Stromrichterstation 3 mit dem dritten Wechselstromnetz 29 ausgetauscht wird.

Die Erfindung ermöglicht daher für die

Stromrichterstationen 1, 2, 3 neben dem konventionellen Betriebsmodus, in welchem in dem in Figur 2 gezeigten

Beispiel die zweite Stromrichterstation 2 und die dritte Stromrichterstation 3 betrieben werden, einen weiteren

Betriebsmodus, in welchem in diesem Beispiel die erste

Stromrichterstation 1 betrieben wird und welcher zusätzlich und parallel zu der HGÜ noch eine Blindleistungsteuerung der Stationsblindleistung Ql ermöglicht.

Eine Weitergestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht sich auf das Zuschalten oder Abschalten von

Wechselstromfiltern 54 an einem Netzanschluss 50 einer

Stromrichterstation 1, 2, 3 an ein Wechselstromnetz 27, 28, 29. Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines

Netzanschlusses 50 einer Stromrichterstation 1 an ein

Wechselstromnetz 27. Die Stromrichterstation 1 ist wie eine der in Figur 2 gezeigten Stromrichterstationen 1, 2, 3 ausgebildet. Der Netzanschluss 50 weist mehrere

Sammelschienen 52, Sammelschienenabgänge 53 und

Wechselstromfilter 54 auf, die miteinander durch

Leistungsschalter 56 verschaltbar sind. Durch das Zuschalten und Abschalten von Wechselstromfiltern 54 kann ein Offset des Blindleistungsaustausches zwischen der Stromrichterstation 1 und dem Wechselstromnetz 27 geändert werden. Die oben

genannte Weitergestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein Blindleistungssprung der

Stationsblindleistung Ql, der durch ein Zuschalten oder

Abschalten wenigstens eines Wechselstromfilters 54 verursacht wird, durch eine dem Blindleistungssprung entgegenwirkende Änderung der Stromrichterwirkleistungen Pli, P12 der

Stromrichter 4, 5 der Stromrichterstation 1 zum Zeitpunkt des Zuschaltens oder Abschaltens des wenigstens einen

Wechselstromfilters 54 reduziert wird. Mit anderen Worten wird die Stationsblindleistung Ql der Stromrichterstation 1 zum Zeitpunkt des Zuschaltens oder Abschaltens des wenigstens einen Wechselstromfilters 54 durch eine Änderung der

Stromrichterwirkleistungen Pli, P12 derart geändert, dass diese Änderung den Blindleistungssprung wenigstens teilweise kompensiert .

Die Figuren 4 bis 6 zeigen Schaltpläne verschiedener

Ausführungsformen von Wechselstromfiltern 54, die an einem Netzanschluss 50 verwendet werden können.

Figur 4 zeigt einen Wechselstromfilter 54 mit einem

Kondensator 60 und einer zu dem Kondensator 60 in Reihe geschalteten Parallelschaltung einer Spule 62 und eines

Widerstands 64. Der Wechselstromfilter 54 weist außerdem einen geerdeten Filterüberspannungsableiter 66 auf. Figur 5 zeigt einen Wechselstromfilter 54, der sich von dem in Figur 4 gezeigten Wechselstromfilter 54 nur dadurch unterscheidet, dass eine Reihenschaltung einer Spule 62 und eines Schwingkreises 68 parallel zu dem Widerstand 64

geschaltet ist.

Figur 6 zeigt einen Wechselstromfilter 54, der sich von dem in Figur 4 gezeigten Wechselstromfilter 54 nur dadurch unterscheidet, dass eine Reihenschaltung einer Spule 62 und zweier Schwingkreise 68 parallel zu dem Widerstand 64

geschaltet ist.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte

Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der

Erfindung zu verlassen.

Bezugs zeichenliste

I bis 3 Stromrichterstation

4, 5 Stromrichter

7 Ventileinheit

9 Überspannungsableiter

II Transformatoreinheit

13 Primärwicklung

15, 17 Sekundärwicklung

19 sekundärseitiger Sternpunkt

21, 23 Pol

25 Stromrichterverbindungsleitung

26 Zwölfpuls-Brückenschaltung

26.1, 26.2 Sechspuls-Brückenschaltung

27 bis 29 Wechselstromnetz

30 Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecke

32, 34 Hochspannungsleitung

36 Polverbindungsleitung

38 Polwendeschalter

40 Umkonfigurationsschalter

42 Unterbrechungsschalter

44 Mittelspannungsleitung

46 Steuereinheit

50 Netzanschluss

52 Sammelschiene

53 Sammelschienenabgang

54 Wechselstromfilter

56 Leistungsschalter

60 Kondensator

62 Spule

64 Widerstand

66 Filterüberspannungsableiter

68 Schwingkreis

PI bis P3 Stationswirkleistung Pli bis P32 Stromrichterwirkleistung Ql bis Q3 Stationsblindleistung Ql 1 bis Q32 Stromrichterblindleistung