直流电力传输系统和方法
【专利摘要】本发明公开一种直流电力传输系统和方法。电力传输系统包括第一单元，所述第一单元用于执行以下步骤：从HVDC电力线接收高压直流(HVDC)电；产生指示所述第一单元的状态的交流(AC)分量；以及将所述AC分量加入到所述HVDC电力线。进一步地，所述电力传输系统包括第二单元，所述第二单元用于执行以下步骤：产生直流(DC)电压，以在所述HVDC电力线上传输所述HVDC电，其中，所述HVDC电力线耦连在所述第一单元和所述第二单元之间；检测所述HVDC电力线上存在或不存在所加入的AC分量；以及基于所加入的AC分量，确定所述第一单元的状态。
【专利说明】直流电力传输系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明公开的实施例一般地涉及电力传输系统，并且更具体地涉及用于在电力传输系统中传输信息的系统和方法。
【背景技术】
[0002]对于例如石油和天然气行业以及风力发电行业中的各种应用，电力可以从陆上或海上平台传输到位于海底或远程海上位置的电力负荷。由于增长的行业需求，电力需要以更低成本和更高的可靠性更加高效地传输。电气化趋势，特别是在石油和天然气行业的海底处理以及海上风力发电中，包括更多的电力负荷，更高的电力需求，更深的水深以及更远距离的电力供应。
[0003]为了服务于海底和/或海上位置的大量电力负荷，电力通常需要通过电力传输总线从陆上或海上平台电源传输。在石油和天然气行业，针对电源和海底和/或海上位置之间的短距离或长距离，可以安装电力传输总线。在一些情况下，电力负荷可能根据于海底和/或海上位置的应用和/或异常而变化，这又改变了海底和/或海上位置的电力需求。因此，需要将此信息从海底和/或海上位置传输到陆上或海上平台电源，以控制电力传输系统中的电力传输。
[0004]在传统的电力传输系统中，光缆可以与位于陆上或海上平台电源和海底和/或海上位置之间的电力传输总线一起安装。这种光缆用来传输信息，诸如海底和/或海上位置的电力负荷需求或异常。然而，在一些情况下，光缆由于环境条件可能被损坏，信息可能不能被成功地从海底和/或海上位置发送到陆上或海上平台电源。这又可能引起电力传输中的不平衡，可能影响系统的稳定状态。因此，需要改进的方法和系统以用于在电力传输系统中传输信息。
【发明内容】
[0005]根据本发明中描述的一个实施例，提出了一种电力传输系统。所述电力传输系统包括第一单元，所述第一单元用于执行以下步骤:从高压直流(HVDC)电力线接收HVDC电；产生指示所述第一单元的状态的交流(AC)分量；以及将所述AC分量加入到所述HVDC电力线。进一步地，所述电力传输系统包括第二单元，所述第二单元用于执行以下步骤:产生直流(DC)电压，以在所述HVDC电力线上传输所述HVDC电，其中，所述HVDC电力线耦连在所述第一单元和所述第二单元之间；检测所述HVDC电力线中存在或不存在所加入的AC分量；以及基于所加入的AC分量，确定所述第一单元的状态。
[0006]其中，所述第一单元的状态包括所述第一单元上的一个或多个异常。
[0007]其中，所述第一单元的状态包括所述第一单元上的一个或多个负荷需求。
[0008]其中，所述第一单元包括耦连到一个或多个电力负荷的多个模块，并且其中，所述多个模块中的每一个模块至少基于所述第一单元的各个模块的状态产生唯一的交流(AC)分量。[0009]其中，所述第一单元中的每一个模块被配置成以如下方式将所述唯一的AC分量加入到所述HVDC电力线上，所述的方式是所加入的AC分量不可被所述第一单元中的多个模块中的其它模块中的至少一个检测到。
[0010]其中，所述第一单元包括能量储存单元，所述能量储存单元被配置成提供无功功率以用于产生所述AC分量。
[0011]其中，所述第二单元被配置成:产生补偿AC分量，以消除所述HVDC电力线上所加入的AC分量；以及基于所产生的补偿AC分量，确定所述第一单元的状态。
[0012]其中，所述第二单元被配置成识别所述补偿AC分量的频率、幅值和相位中的至少一个，以确定所述第一单元的状态。
[0013]其中，所加入的AC分量包括指示所述第一单元的状态的多个编码周期。
[0014]其中，所述第二单元包括控制单元，所述控制单元基于所述第一单元的状态，调节所述HVDC电力线中的DC电压和DC电流中的至少一个。
[0015]其中，所述第一单元耦连到包括石油和燃气设备的至少一个电力负荷。根据本公开的另一方面，提出了一种方法。所述方法包括:通过第一单元产生交流(AC)分量，其中，所述AC分量指示所述第一单元的状态。进一步地，所述方法包括通过所述第一单元将AC分量加入到耦连于所述第一单元和第二单元之间的高压直流(HVDC)电力线。同样，所述方法包括通过所述第二单元检测在所述HVDC电力线中存在或不存在所加入的AC分量。此外，所述方法包括基于所加入的AC分量确定所述第一单元的状态。
[0016]其中，向所述HVDC电力线加入所述AC分量包括以如下方式将所述AC分量加入到所述HVDC电力线，所述方式是所述AC分量不可被所述第一单元中的其它模块和调节器中的至少一个检测到。
[0017]其中，向所述HVDC电力线加入所述AC分量包括以如下方式将所述AC分量加入到所述HVDC电力线，所述方式是所述HVDC电力线中的直流(DC)链接电流在所述第一单元和所述第二单元之间保持恒定。
[0018]其中，确定所述第一单元的状态包括:通过使用补偿AC分量，消除所述HVDC电力线上所加入的AC分量；以及基于所述补偿AC分量，确定所述第一单元的状态。
[0019]其中，确定所述第一单元的状态包括识别所述补偿AC电压的频率、幅值和相位中的至少一个，以确定所述第一单元的状态。
[0020]其中，确定所述第一单元的状态包括对所加入的AC分量中包括的多个编码周期进行解码，以确定所述第一单元的状态。
[0021]其中，确定所述第一单元的状态进一步包括基于所述第一单元的状态，在所述第二单元上调节所述HVDC电力线中的DC电压或DC电流。
[0022]根据本公开的再一方面，提出了一种电力传输系统。所述电力传输系统包括第一单元，所述第一单元用于执行以下步骤:在HVDC电力线上传输HVDC电；产生指示所述第一单元的状态的交流(AC)分量；以及将所述AC分量加入到所述HVDC电力线。进一步地，所述电力传输系统包括第二单元，所述第二单元用于执行以下步骤:从所述HVDC电力线接收HVDC电，其中，所述HVDC电力线耦连在所述第一单元和所述第二单元之间；检测所述HVDC电力线中存在或不存在所加入的AC分量；以及基于所加入的AC分量，确定所述第一单元的状态。[0023]其中，所述第一单元耦连到包括风力涡轮机的发电单元。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]在参照附图阅读下文详细的说明书的情况下，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在附图中相同的附图标记表示附图之间相同的部件，其中:
[0025]图1是根据本公开的方面的电力传输系统的图，该图图示了从第二单元到第一单兀的直流(DC)电力传输；
[0026]图2是根据本公开的方面的电力传输系统的简化图，该图图不了 DC电力传输；
[0027]图3是根据本公开的方面电力传输系统在DC传输总线上传输信息的简化图；
[0028]图4是根据本公开的方面第一单元中的接收模块的框图；
[0029]图5是根据本公开的方面第二单元中的控制单元的框图；
[0030]图6是图示根据本公开的方面用于在DC传输总线上传输信息的方法的流程图；
[0031]图7图示了根据本公开的方面第一单元的AC分量中包括的编码周期的信号波形；以及
[0032]图8是根据本公开的方面的电力传输系统的图，该图图示了从第一单元到第二单兀的直流(DC)电力传输。
【具体实施方式】
[0033]如将在下文更详细地描述的,提出了用于在电力传输系统的DC传输总线上传输信息的示例性系统和方法的各个实施例。通过使用所述方法和下文描述的系统的各个实施例，异常和/或电力负荷需求被传输，因此控制电力传输系统中的电力传输。
[0034]现在转到附图，参照图1，描绘了根据本公开的方面，图示直流(DC)电力传输的电力传输系统。电力传输系统100包括第一单兀102、第二单兀104和DC电力传输总线106。在石油和天然气行业实施例的一个例子中，第一单元102包括耦连到石油和天然气设备的海上电力接收单元，第二单元104包括陆上电力发送单元。在参照图8更加详细讨论的另一例子中，第一单元102包括发电机，诸如风力发电机，第二单元104包括收集所产生的电力并向陆上电网提供所产生的电力的接收站。在图1的实施例中，DC电力传输总线106耦连在第一单元102和第二单元104之间，以将电力从第二单元104输送到第一单元102。在一个例子中，DC电力传输总线106可包括高压直流(HVDC)电缆，电缆用于输送从大约100KW到大约100丽范围内的功率。由于在系统100中传输或分配的是高压(HV)和DC电流，传输总线/电缆损失被显著降低，这又产生更高的效率和更小的系统成本。
[0035]进一步地，对于短距离或长距离电力传输，DC电力传输总线106可安装在海底位置。在一个例子中，DC电力传输总线106可安装在海底范围在大约I千米到大约3千米的深度，在第一单元102和第二单元104之间跨度在大约100千米到大约600千米的距离。此外，与三相AC电力传输相比，DC电力传输降低了电缆/传输总线的数量和重量，因此潜在地降低了材料和安装成本。可能要注意的是，术语“DC电力传输总线”，“HVDC电力线”和“DC传输总线”可以在本公开中互换使用。
[0036]在图1的实施例中，第二单元104可包括被配置成产生AC电的发电系统108。在一个例子中，发电系统108可包括具有一个或多个风力涡轮发电机的风电场。在另一例子中，发电系统108可包括用来产生AC电的燃气涡轮发电机或类似的发电机。进一步地，发电系统108可稱连到一个或多个传送模块(Transmitting module) 110,传送模块110被配置成产生高压直流(HVDC)电。在一个实施例中，每个传送模块110可包括多个工业标准模块化电力转换器，所述电力转换器被堆叠并被配置成将所产生的AC电转换HVDC电。在一些实施例中，发电系统108可包括一个或多个DC电源，一个或多个DC至DC类型的电力转换器可用来产生HVDC电。进一步地，HVDC电通过DC传输总线106被传输到第一单元102。可以注意到，第二单元104可被称作产生、转换电力以及将电力传输到第一单元102的顶侧或陆上侧。类似地，第一单元102可被称作接收、转换所传输的电力并将所接收的电力分配到一个或多个电/电力负荷114的海底侧或海上侧。在一个例子中，电负荷/电力负荷可包括用于驱动海底处理所用的泵和压缩机的电力驱动器和电动机。可以注意到，第二单元104可包括其它组件，诸如控制和通信电子器件，不局限于图1中所示的组件。
[0037]第一单元102包括一个或多个接收模块112，接收模块112连接于DC传输总线106和海底或海上位置的一个或多个电力负荷114之间。在一个实施例中，每个负荷包括AC负荷，每个接收模块112被配置成将来自DC传输总线106的HVDC电转换成AC电。具体地，每个接收模块112可包括多个工业标准模块化电力转换器，所述电力转换器被堆叠并被一起配置成响应于DC传输总线106接收的HVDC电产生海底分配系统电压。这些电压可以通过一个或多个电力分配总线分配到电力负荷。同样，这些转换器可基于现场扩展需求和负荷类型及配置，可重新配置。在一个实施例中，在DC传输总线/链接106的第一单元102的模块化堆叠转换器拓扑可以与第二单元104的模块化堆叠转换器拓扑对称。可以注意到，第一单元102可包括其它组件，并不限于图1中所示的组件。例如，在一些实施例中，一个或多个负荷可包括DC负荷。
[0038]在传统的电力传输系统中，除了 DC传输总线之外，安装一个或多个光缆用于在发送端和接收端之间传输信息。在这种实施例中，在接收端的诸如电力负荷需求和异常这样的信息通过光缆被传输到发送端。然而，光缆可由于环境条件而被损坏或受到影响，信息可能不能成功地传输到发送端。同样，通过光缆发送信息时可能有延迟。这些问题影响了系统中的电力传输。
[0039]为了解决这些问题/缺点，在示例性系统中，信息直接通过耦连于第一单元102和第二单兀104之间的DC传输总线106传输。更具体地,第一单兀102可向DC传输总线106加入交流(AC)分量。这个AC分量可代表状态信息，诸如第一单元102处的负荷需求和/或异常。AC分量可包括任何类型的电压、电流或功率信号。进一步地，异常可包括在至少电力驱动器、压缩机、泵和不间断电源(UPS)中的故障。在一个实施例中，接收模块112中的一个模块可以如下方式将AC分量加入到DC传输总线106,上述方式为所加入的AC分量不可被第一单元102中的其它模块和/或调节器检测到。可以注意到，词语“状态信息”和“状态”在本公开中可以互换使用。
[0040]在第二单元104，可以检测在DC传输总线106中存在或不存在(presence orabsence)所加入的AC分量，以确定第一单元的状态。例如，第二单元104可检测到DC传输总线106中存在唯一的AC分量，这指示第一单元102的相应接收模块112的状态信息。在一个实施例中，DC传输总线106中的AC分量可通过使用补偿AC分量被消除或抵消。此后，第二单元104可通过使用此补偿AC分量的一个或多个参数确定第一单元102的状态信息。一个或多个参数可包括补偿AC分量的频率、相位和/或幅值。将参照图3更加详细地解释确定状态信息的方面。此后，第二单元104可使用确定的第一单元102的状态信息，控制电力传输系统100中的电力传输。在一个实施例中，电力传输是基于第一单兀102的状态信息通过调节DC传输总线106中的DC电压或DC电流来控制的。
[0041]参照图2,描绘了根据本公开的方面图不DC电力传输的电力传输系统的简化的单线图。附图标记200可代表图1的电力传输系统100。类似地，附图标记202可代表第一单元102，附图标记204可代表图1的第二单元104。为了便于理解，第二单元204由DC电源208描绘，DC电源208产生DC电压以在DC传输总线206上传输HVDC电。可以注意到，DC传输总线206可类似于图1的DC传输总线106。在一个实施例中，第二单元204可包括多个DC电源，DC电源通过控制单元(未显示)被共同控制以维持电力传输系统200中的恒定DC链接电流。
[0042]进一步地，第一单元202可包括一个或多个接收模块210，接收模块210各自包括被配置成从DC传输总线206接收HVDC电的一个或多个电力转换器。接收模块210可使用来自DC传输总线206的HVDC电用来提供AC和/或DC电压。进一步地，所产生的电压被提供给电/电力负荷(未显示)。由于每个接收模块210可耦连到不同负荷，模块210中的一个模块所需要的电压可能与模块210中的另一模块所需要的电压不同。因此，每个模块210可根据其特定的负荷需要被独立地控制。
[0043]此外，每个接收模块210可改变其负荷需求，或者可具有一个或多个异常，这可影响系统的常规操作。例如，组件之一，例如转换器可能不能向电力负荷供应电力。在另一例子中，接收模块210中一个模块的电力负荷可能断开，这又降低了第一单元202的功率需求。在这种情况下，第一单元202将状态信息传输到第二单元204，使得到达第一单元202的电力传输的量被控制。状态信息可包括在第一单元202处的至少异常和/或负荷需求。
[0044]在示例性实施例中，此状态信息通过向DC传输总线206加入AC分量来传输，如图3中所描绘的。具体地，接收模块210中的一个模块，例如接收模块302通过向DC传输总线206加入相应的AC分量来传输状态信息。更加具体地，在一个实施例中，诸如AC分量的频率、幅值和/或相位的参数可指示特定的接收模块302的状态信息。同样，AC分量的参数可在不能够由第一单元202中的其它模块和/或调节器检测并且能够由第二单元204检测的范围内选择。在一个例子中，AC分量可具有从大约几赫兹到几百赫兹范围的频率，是不可被第一单元202中的其它模块检测的。在另一例子中，AC分量可具有足够大的幅值，以便在AC分量流过DC传输总线206的阻抗时被第二单元204检测。AC分量可选择为具有足够低的频率，使得DC传输总线206中的恒定的DC链接电流在通过DC传输总线206传输AC分量时不被干扰。进一步地，在图3的实施例中，第一 AC源304可用来将AC分量加入到DC传输总线206。
[0045]进一步地，第二单元204可通过识别DC传输总线206中AC分量的存在或不存在确定第一单元202的状态信息。在一个特定的例子中，具有不同值的AC分量在常规操作条件期间在DC传输总线206中传输。每个AC分量可与第一单兀202中他们相应的接收模块关联。在异常情况下，具有异常的相应接收模块的AC分量可以不通过DC传输总线206传输以指示特定的常规条件没有发生，或者所述的AC分量可以被改变以提供相关信息。在第一种情况下，第二单元204可识别DC传输总线206中不存在此AC分量，并且可以确定与不存在此AC分量相关的状态信息。在另一例子中，第一单元202只在第一单元202经受异常或不正常的负荷条件时发送AC分量。第二单元204然后可以识别DC传输总线102中AC分量的存在和属性，以确定第一单元202的状态信息。
[0046]在一个实施例中，补偿AC分量用来确定第一单元202的状态信息。例如，第二单元204可以使用第二 AC源306来生成补偿AC分量。补偿AC分量可以具有与DC传输总线206中所加入的AC分量相同的频率、幅值，但具有相反相位。这个补偿AC分量被加入到DC传输总线206，以抵消或消除DC传输总线206中的AC分量。因为补偿AC分量的频率和幅值与所加入的AC分量相同，所以第二单元204可以确定所需的补偿AC分量的频率和/或幅值，并使用这些信息来确定第一单元202的状态信息。在一个例子中，第二单元204可以使用查询表来识别与补偿AC分量的频率和/或幅值相对应的异常和/或负荷需求。
[0047]在另一个实施例中，第二单元204可通过对代表DC传输总线206中的AC分量的数字信号进行解码来确定第一单元202的状态信息。图7图示了这种数字信号的一个实施例。在这个例子中，第一单元202可将编码周期的序列加入到DC传输总线206。编码周期的序列可指示第一单元202的状态信息。正周期或周期的存在可指示数字位“1”，而负周期或周期的不存在可指示数字位“O”。进一步地，第二单元204可解码DC传输总线206中的这个数字信号，以确定第一单元202的状态信息。此外，第二单元204还可识别传输此状态信息的接收模块。例如，具有位“11101”的数字信号可指示状态信息从第一单元202的接收模块302传输。
[0048]参照图4，描绘了根据本公开的方面第一单元中接收模块的框图。接收模块400可代表图1中的接收模块112之一。为了易于理解本公开，参照图1-3的组件描述接收模块400。可以注意到，第一单元102可包括一个或多个接收模块，每一个接收模块可包括如图4描述的组件。在另一个实施例中，第一单元102中的每个接收模块可耦连到具有如图4中描述组件的共同单元。
[0049]在图4的实施例中，接收模块400包括加法器402、发生器404、存储器406和能量储存单元408。存储器406被配置成存储接收模块400的状态信息。可以注意到，每个接收模块400的状态信息可共同代表第一单元102的状态。状态信息可包括第一单元102的异常和/或负荷需求。此状态信息提供给发生器404，以生成AC分量或电压。具体地，能量储存单元408中存储的无功功率可由发生器404使用，以生成代表接收模块400的状态信息的AC分量。而且，生成足够低频率和足够低幅值的AC分量，使得当AC分量被加入到DC传输总线106时DC传输总线106中的恒定DC链接电流不受影响。同样，此AC分量不能被第一单元102中的其它接收模块或调节器检测到。在一个例子中，可生成频率在从大约几赫兹到几百赫兹范围内的AC分量。进一步地，所生成的AC分量被提供给加法器402，加法器402将所生成的AC分量加入到DC传输总线106。可以注意到，每个接收模块可将其各自的AC分量加入到DC传输总线106，以指示第一单元102的整体状态。
[0050]参照图5，描绘了根据本公开的方面第二单元中的控制单元的框图。为了易于理解本公开，参照图1-3的组件描述控制单元500。可以注意到，控制单元500可包括其它组件，诸如发电机和转换器，控制单元500不限于图5中描述的组件。
[0051]在图5的实施例中，控制单元500包括提取单元502、发生器504、能量储存单元506和传感器单元508。发生器504可通过使用能量储存单元506中存储的有功功率和无功功率来生成补偿AC分量。在一个实施例中，补偿AC分量可通过使用由第二单元104中的发电机产生的功率来生成。补偿AC分量可具有与DC传输总线106中加入的AC分量相同的幅值和频率。然而，补偿AC分量的相位与DC传输总线106中所加入的AC分量相反。在一个实施例中，发生器504可被耦连到传感器单元508，传感器单元508被配置成感测DC传输总线106中所加入的AC分量。此外,传感器单兀508可确定DC传输总线106中所加入的AC分量的相位。进一步地，发生器504可从传感器单元508接收此相位信息，并且可生成相位与所加入的AC分量相反的补偿AC分量。进一步地，补偿AC分量被提供到提取单元502，以消除DC传输总线106中所加入的AC分量。具体地，提取单元502可将补偿AC分量加入到DC传输总线106，使得具有相反相位的补偿AC分量可抵消DC传输总线106中的AC分量。
[0052]在上述实施例中，所加入的AC分量被感测，然后被用来生成已知的补偿AC分量。在另一个实施例中，可以使用感测和扰乱方法，其中，AC分量通过提取单元502被加入到DC传输总线106，并被调节直到在总线106上检测不到任何AC分量。通过提取单元502被加入的AC分量的量然后被标识为补偿AC分量。因为DC传输总线106中的AC分量的频率和幅值与补偿AC分量的频率和幅值相同，提取单元502然后可通过使用补偿AC分量的频率、幅值和相位中的至少一个来确定第一单元102的状态信息。
[0053]不管所加入的AC分量是被直接感测或者是通过所需要的补偿AC分量的性质推断，在一个实施例中，提取单元502可使用查询表来确定第一单元102的状态信息。更具体地，查询表可具有与第一单元102中的相应接收模块112的状态信息相关联的不同频率。通过识别所加入的或补偿AC分量的属性，提取单元502可确定具体的接收模块112的状态信息。在一个例子中，如果AC分量的频率在80赫兹到120赫兹的范围内，提取单元502可首先确定接收到具体的接收模块(例如接收模块302)的状态信息。进一步地，通过获得AC分量的频率值，提取单元502可识别查询表中的相应状态信息。在另一个实施例中，提取单元502通过识别DC传输总线106中存在或不存在AC分量来确定第一单元102的状态信息。可以注意到，提取单元502可使用其它方法或算法以用来确定第一单元102的状态信息。
[0054]在确定状态信息时，控制单元500可控制系统100中的电力传输。在一个例子中，如果状态信息指示电力负荷被移除或降低，则控制单元500可降低DC传输总线106上的DC电力传输，使得第二单兀的DC电压与第一单兀的DC电压匹配。同样，通过控制电力传输，稳定状态得以维持，这又提高了电力传输系统100中的电力传输效率。
[0055]参照图6，描绘了根据本公开的方面图示在DC传输总线上传输信息的方法的流程图。为了易于理解本公开，参照图1-5中的组件描述所述方法。所述方法开始于步骤602，由第一单元102生成AC分量。AC分量可指示第一单元102的状态。在一个例子中，所述状态可包括第一单元102的异常和/或负荷需求。第一单元102可使用指示第一单元102的状态的特定频率生成AC分量。
[0056]随后，在步骤604，所生成的AC分量被加入到耦连在第一单元102和第二单元104之间的HVDC电力线106。在一个实施例中，第一单元102中的接收模块之一被配置成以如下方式将AC分量加入到HVDC电力线106，所述方式为AC分量不可被第一单元102中的其它模块和调节器中的至少一个检测到。同样，AC分量以如下方式被加入到HVDC电力线106中，所述的方式为HVDC电力线中的DC链接电流在第一单元102和第二单元104之间保持恒定。
[0057]此外，在步骤606，检测HVDC电力线106中存在或不存在所加入的AC分量。为此目的，第二单元104可监控HVDC电力线106，以检测AC分量的存在或不存在。
[0058]此外，在步骤608，基于加入到HVDC电力线106中的AC分量确定第一单元102的状态。为此目的，第二单元104可确定第一单元102的状态。在一个实施例中，所加入的AC分量可以被直接感测，并被用来确定第一单元的状态。在另一个实施例中，第二单元104可使用补偿AC分量来确定第一单元102的状态。更具体地，第二单元104可使用查询表，查询表显示频率、幅值和/或相位值以及第一单元102的相应状态信息。之后，第二单元104可基于第一单元102的状态调节HVDC电力线106中的DC电压和/或DC电流，使得控制电力传输系统100中的电力传输。同样，通过控制电力传输，电力传输系统100中的稳定状态得以维持，这又提高了系统100中的电力传输效率。
[0059]参照图8,描绘了根据本公开的方面图不直流(DC)电力传输的电力传输系统800。电力传输系统800类似于图1的电力传输系统100,除了第一单兀802包括发电单兀814,第二单元804包括陆上电网808之外。发电单元814可包括发电机，诸如风力涡轮发电机，如图8所示，发电单元814耦连到接收模块812。发电单元814被配置成在HVDC电力线806上传输HVDC电。类似地，第二单元804包括陆上电网808，陆上电网808被配置成从耦连于第一单元802和第二单元804之间的HVDC电力线806接收HVDC电。
[0060]所述系统和方法的各个实施例帮助控制电力传输，并提高电力传输系统中的电力传输效率。同样，由于现有的DC传输总线可以用来传输这种信息，因此不需要另外的高功率硬件或电缆来传输信息。此外，由于不使用附加硬件，系统操作不会受到影响，同样，安装和维护成本被大大降低。
[0061]要理解的是，本领域技术人员会认识到来自不同实施例的各个特征的可互换性，认识到所描述的各种特征以及每个特征的其它已知等同可以由本领域技术人员混合、搭配，以便根据本公开的原理构造另外的系统和技术。因此，要理解的是，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神内的所有这种改进和变化。
[0062]尽管在本发明中只图示和描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员会想到许多改进和变化。因此，要理解的是，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神内的所有这种改进和变化。
【权利要求】
1.一种电力传输系统，所述电力传输系统包括: 第一单元，所述第一单元用于执行以下步骤: 从高压直流(HVDC)电力线接收HVDC电； 产生指示所述第一单元的状态的交流(AC)分量；以及 将所述AC分量加入到所述HVDC电力线； 第二单元，所述第二单元用于执行以下步骤: 产生直流(DC)电压，以在所述HVDC电力线上传输所述HVDC电，其中所述HVDC电力线耦连在所述第一单元和所述第二单元之间； 检测所述HVDC电力线上存在或不存在所加入的AC分量；以及 基于所加入的AC分量，确定所述第一单元的状态。
2.根据权利要求1所述的电力传输系统，其特征在于，所述第一单元的状态包括所述第一单元上的一个或多个异常或所述第一单元上的一个或多个负荷需求。
3.根据权利要求1所述的电力传输系统，其特征在于，所述第一单元包括耦连到一个或多个电力负荷的多个模块，并且其中，所述多个模块中的每一个模块至少基于所述第一单元的各个模块的状态产生唯一的交流(AC)分量。
4.根据权利要求3所述的电力传输系统，其特征在于，所述第一单元中的每一个模块被配置成以如下方式 将所述唯一的AC分量加入到所述HVDC电力线上，所述的方式是所加入的AC分量不可被所述第一单元中的多个模块中的其它模块中的至少一个检测到。
5.根据权利要求1所述的电力传输系统，其特征在于，所述第一单元包括能量储存单元，所述能量储存单元被配置成提供无功功率以用于产生所述AC分量。
6.根据权利要求1所述的电力传输系统，其特征在于，所述第二单元被配置成: 产生补偿AC分量，以消除所述HVDC电力线上所加入的AC分量；以及 基于所产生的补偿AC分量，确定所述第一单元的状态。
7.根据权利要求7所述的电力传输系统，其特征在于，所述第二单元被配置成识别所述补偿AC分量的频率、幅值和相位中的至少一个，以确定所述第一单元的状态。
8.根据权利要求1所述的电力传输系统，其特征在于，所加入的AC分量包括指示所述第一单元的状态的多个编码周期。
9.根据权利要求1所述的电力传输系统，其特征在于，所述第二单元包括控制单元，所述控制单元基于所述第一单元的状态，调节所述HVDC电力线中的DC电压和DC电流中的至少一个。
10.根据权利要求1所述的电力传输系统，其特征在于，所述第一单元耦连到包括石油和燃气设备的至少一个电力负荷。
11.一种方法，所述方法包括: 通过第一单元产生交流(AC)分量，其中，所述AC分量指示所述第一单元的状态；通过所述第一单元将AC分量加入到耦连于所述第一单元和第二单元之间的高压直流(HVDC)电力线； 通过所述第二单元检测在所述HVDC电力线上存在或不存在所加入的AC分量；以及 基于所加入的AC分量确定所述第一单元的状态。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，向所述HVDC电力线加入所述AC分量包括以如下方式将所述AC分量加入到所述HVDC电力线，所述方式是所述AC分量不可被所述第一单元中的其它模块和调节器中的至少一个检测到。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，向所述HVDC电力线加入所述AC分量包括以如下方式将所述AC分量加入到所述HVDC电力线，所述方式是所述HVDC电力线中的直流(DC)链接电流在所述第一单元和所述第二单元之间保持恒定。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，确定所述第一单元的状态包括: 通过使用补偿AC分量，消除所述HVDC电力线上所加入的AC分量；以及 基于所述补偿AC分量，确定所述第一单元的状态。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，确定所述第一单元的状态包括识别所述补偿AC电压的频率、幅值和相位中的至少一个，以确定所述第一单元的状态。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，确定所述第一单元的状态包括对所加入的AC分量中包括的多个编码周期进行解码，以确定所述第一单元的状态。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，确定所述第一单元的状态进一步包括基于所述第一单元的状态，在所述第二单元上调节所述HVDC电力线中的DC电压或DC电流。
18.一种电力传 输系统，所述电力传输系统包括: 第一单元，所述第一单元用于执行以下步骤: 在高压直流(HVDC)电力线上传输HVDC电； 产生指示所述第一单元的状态的交流(AC)分量；以及 将所述AC分量加入到所述HVDC电力线； 第二单元，所述第二单元用于执行以下步骤: 从所述HVDC电力线接收HVDC电，其中，所述HVDC电力线耦连在所述第一单元和所述第二单元之间； 检测所述HVDC电力线中存在或不存在所加入的AC分量；以及 基于所加入的AC分量，确定所述第一单元的状态。
19.根据权利要求18所述的电力传输系统，其特征在于，所述第一单元耦连到包括风力涡轮机的发电单元。
【文档编号】H02J1/00GK103997032SQ201310705641
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年2月19日
【发明者】张迪, J.戴, L.J.加西斯, 赖日新 申请人:通用电气公司