本公开总体上涉及输电系统领域。更具体地，本公开涉及一种用于处理高压直流hvdc换流器中的故障的方法和一种hvdc换流器。
背景技术：
1、hvdc换流器在hvdc输电系统中操作，以便在高压交流hvac与hvdc之间进行转换。hvdc换流器包括电连接单元，其中，这些电连接单元形成换流器的阀。hvdc换流器可被配置成通过使用其单元中的至少一些来进行操作。然而，如果在单元中检测到错误行为，则需要将该单元与换流器断开，抑或需要使包括该单元的换流器跳闸。单元的断开通常是通过以下步骤进行的：通过使用机械旁路开关来机械地绕过该单元，该机械旁路开关永久地绕过该单元。被机械地绕过的单元可能在包括该单元的换流器的操作期间无法进行替换或修理，由此降低换流器的冗余度。整个换流器可能都需要停止操作以便替换或修理单元。如果换流器的太多单元被机械地绕过，则换流器可能无法操作并且必须停止操作以便替换和/或修理被机械地绕过的单元。因此，降低了换流器单元的可用性。
2、鉴于以上情况，因此需要提供hvdc换流器的增加的冗余度和/或可用性。
技术实现思路
1、为了至少部分地满足以上要求，本公开力图至少提供一种用于处理hvdc换流器中的故障的改进的方法和一种改进的hvdc换流器。
2、为了实现这一点，提供了如独立权利要求中定义的一种用于处理hvdc换流器中的故障的方法和一种hvdc换流器。从属权利要求中提供了本公开的进一步实施例。
3、根据本公开的第一方面，提供了一种用于处理高压直流hvdc换流器中的故障的方法。hvdc换流器包括多个换流阀。每个换流阀包括串联电连接的多个单元。所述多个单元中的每个单元包括储能器和开关布置结构。所述多个单元可操作以将高压交流hvac转换为hvdc或将hvdc转换为hvac。所述多个单元中的每个单元被配置成在活动模式和非活动模式下操作。该方法包括：操作在活动模式下操作的单元中的每一个的开关布置结构，以便将高压交流hvac转换为hvdc或将hvdc转换为hvac，同时将在非活动模式下操作的单元中的每一个的开关布置结构布置成绕过该单元的储能器。该方法进一步包括：响应于针对在活动模式下操作的单元的错误指示，将单元从在活动模式下操作切换为在非活动模式下操作。该方法进一步包括：响应于针对在非活动模式下操作的单元的恢复指示，将单元从在非活动模式下操作切换为在活动模式下操作。
4、根据本公开的第二方面，提供了一种hvdc换流器。hvdc换流器包括多个换流阀。每个换流阀包括串联电连接的多个单元。所述多个单元中的每个单元包括储能器和开关布置结构，其中，所述多个单元可操作以将hvac转换为hvdc或将hvdc转换为hvac。hvdc换流器进一步包括控制系统，该控制系统可操作地连接到所述多个单元的开关布置结构并且被配置成在活动模式下和在非活动模式下操作所述多个单元中的每个单元。控制系统进一步被配置成：操作在活动模式下操作的单元中的每一个的开关布置结构，以便促成将高压交流hvac转换为hvdc或将hvdc转换为hvac，同时在非活动模式下操作的单元中的每一个的开关布置结构布置成绕过该单元的储能器。控制系统进一步被配置成：确定针对在活动模式下操作的单元的错误指示；以及响应于错误指示，将该单元从在活动模式下操作切换为在非活动模式下操作。控制系统进一步被配置成：确定针对在非活动模式下操作的单元的恢复指示。控制系统进一步被配置成：响应于恢复指示，将单元从在非活动模式下操作切换为在活动模式下操作。
5、可将故障理解为例如错误或暂时性错误。因此，本公开可提供一种用于处理hvdc换流器中的错误或暂时性错误的方法。
6、在活动模式下操作的单元可能够借助于单元的开关布置结构而被插入或被绕过，以便促成将hvdc转换为hvac或将hvac转换为hvdc。在本公开的上下文中，可将术语“被插入”例如理解为：被插入单元的单元电压增加或减小；流过阀(该单元被分配在该阀中)的电流正在流过该单元的储能器，由此引起单元电压增加或减小；或者被插入单元的储能器可用于增加或减小被插入单元的单元电压，以便促成在hvdc与hvac之间的转换。可通过来自控制系统的插入或绕过命令来控制在活动模式下操作的单元的开关布置结构。换句话说，在活动模式下操作的每个单元可促成形成组合ac波形或将ac波形转换为hvdc。
7、可将在非活动模式(其也可被称为暂时性旁路模式或暂时性软旁路模式)下操作的单元理解为不促成hvdc到hvac的转换或hvac到hvdc的转换。因此，当单元切换为在非活动模式下操作时，单元的充电或放电可能会中断。
8、错误指示可指示包括通信错误、硬件问题、软件bug和不可预见的干扰中的至少一者的错误。一些错误(诸如例如，通信错误)可能是间歇性的，而其他错误(诸如例如，硬件问题或软件bug)可能需要操作员进行维护、修理或做出行动以有待解决。操作包括遭遇错误的单元(即，不正确操作的单元)的换流器可能引起换流器的失效。因此，至关重要的是，尽快使遭遇错误的单元停止正常操作。通过响应于错误指示而将单元切换为在非活动模式下操作，可减少正在遭遇错误的单元的操作时间。进一步地，通过响应于错误指示而将单元切换为在非活动模式下操作，可以避免换流器的失效。然而，如果单元正在遭遇间歇性错误，或者错误指示是假指示，则没有必要使单元停止操作超过必要时间，即永久停止操作或直到换流器维护，因为这将降低换流器的冗余度。因此，本公开允许暂时绕过单元，即暂时在非活动模式下操作该单元。
9、恢复指示可指示错误指示所指示针对的错误已停止。
10、单元的开关布置结构可包括多个开关，所述多个开关可以是(功率)半导体开关。开关布置结构可包括例如以半桥配置或以全桥配置来布置的多个开关。
11、本公开基于能够在操作活动模式与非活动模式之间切换单元的概念。通过响应于错误指示而将单元从在活动模式下操作切换为在非活动模式下操作，可以避免不必要的机械绕过单元。例如，如果错误指示指示了间歇性错误(诸如，通信错误或暂时性错误)，则可能不需要机械地绕过单元。因此，将单元切换为在非活动模式下操作(单元可从该在非活动模式下操作切换回在活动模式下操作)，可避免机械地绕过单元，由此增加包括该单元的换流器的冗余度和/或可用性，因为该单元将不会被永久地绕过。
12、除以上情况之外，该方法可进一步包括：将单元切换为在机械旁路模式下操作，在该机械旁路模式下，单元的机械旁路开关布置成永久地绕过单元的储能器和开关布置结构。这可响应于故障指示来完成，该故障指示可指示需要维护、修理或替换单元的故障或者可指示永久性故障。在本公开的上下文中，可将术语“被永久地绕过”理解为例如单元被连续地绕过，直到包括该单元的换流器进行维护或关闭、和/或在换流器的正常操作期间以不可逆的方式绕过单元。因此，可将故障指示理解为指示在换流器的正常操作期间可能未得到处理或解决的故障。单元可从在活动模式或非活动模式下操作切换为在机械旁路模式下操作。进一步地，在活动模式下操作的单元可响应于故障指示而直接切换为在机械旁路模式下操作。替代地，在活动模式下操作的单元可首先响应于错误指示而切换为在非活动模式下操作，且然后响应于故障指示而切换为在机械旁路模式下操作。该方法可包括：确定错误指示包括故障指示。单元可首先切换为在非活动模式下操作，然后可分析错误指示以便确定单元是否需要切换为在机械旁路模式下操作，即确定错误指示是否包括故障指示。通过首先响应于错误指示将单元切换为在非活动模式下操作而不是直接切换为在机械旁路模式下操作，可避免不必要的机械绕过单元，这可增加换流器的冗余度。
13、如果换流器的阀的预定数量的单元在非活动模式或机械旁路模式下操作，则阀可能会跳闸。进一步地，如果整个换流器的预定数量的单元在非活动模式或机械旁路模式下操作，则整个换流器可能会跳闸。术语“跳闸”意指例如断开、关断、切断或停用一个或多个部件，诸如阀或换流器。该方法由此允许跟踪换流阀的可用单元的数量，即未在非活动模式或机械旁路模式下操作的所有单元。因此，当预定数量的单元在非活动模式或机械旁路模式下操作时，该方法允许阀自动跳闸。进一步地，由于能够跟踪换流阀的可用单元的数量，因此该方法允许换流件的保护跳闸以及无错误地重新启动换流器。
14、控制系统可包括多个单元控制器。每个单元控制器可被可操作地连接到相应单元的开关布置结构以用于在活动模式与非活动模式之间切换单元。进一步地，一个单元控制器可被可操作地连接到多个相应单元的开关布置结构以用于在活动模式与非活动模式之间切换单元。单元控制器可局部地布置到单元，使得将单元切换为在非活动模式下操作的决策可比在中央级别将做出的决策更快地做出，这可提高换流器的性能。
15、控制系统可进一步包括主控制器，该主控制器可操作地连接到所述多个单元控制器并且被配置成生成用于所述多个单元控制器的切换命令，由此将高压交流hvac转换为hvdc或将hvdc转换为hvac。控制系统可提供对换流器的集中控制，这可提高换流器的可控性。
16、单元控制器可进一步被配置成向主控制器发送状态更新，该状态更新指示在活动模式与非活动模式之间的单元切换。状态更新可进一步指示到机械旁路模式的单元切换。通过向主控制器提供状态更新，主控制器可能够修改切换命令，使得换流器的性能不受影响。因此，主控制器可负责换流器的整体操作，而单元控制器可负责发起在活动模式与非活动模式之间的单元的切换。有利地，与主控制器相比，单元控制器可提供对错误指示的更快响应，因为单元控制器可局部地布置在相应单元处。
17、每个单元控制器可经由相应单元的门极单元可操作地连接到该相应单元的开关布置结构。门极单元可通信地联接到单元控制器。控制系统可监测门极单元与单元控制器之间的通信以确定通信错误，该通信错误例如可以是间歇性错误或暂时性错误。除此之外，控制系统还可进一步被配置成基于所监测的通信来确定错误何时停止。单元控制器可被配置成基于所监测的通信与参考通信之间的比较来确定错误。通过基于所监测的通信来响应于错误指示而将单元切换为非活动模式，可避免不必要的机械饶过，这可增加换流器的冗余度和/或可用性。
18、所述多个单元中的每个单元可进一步包括机械旁路开关，该机械旁路开关被配置成用于绕过单元的储能器和开关布置结构。机械旁路开关可被可操作地连接到控制系统以用于允许每个单元在机械旁路模式下操作，在该机械旁路模式下，机械旁路开关布置成永久地绕过单元的储能器和开关布置结构。这可例如响应于控制系统确定针对单元的故障指示而完成。
19、控制系统可进一步被配置成当阀的预定数量的单元在非活动模式或机械旁路模式下操作时使阀跳闸。
20、应注意，可设想使用在上文所描述的实施例中叙述的特征的所有可能组合的其他实施例。因此，本公开还涉及本文中提到的特征的所有可能组合。本文中描述的任何实施例均可以是与也在本文中描述的其他实施例可组合的，并且本公开涉及特征的所有组合。