本發(fā)明涉及用于傳輸電能的方法，其中，在兩個(gè)電氣單元之間借助于其兩端分別以電流傳導(dǎo)方式連接至所述電氣單元之一的超導(dǎo)電纜系統(tǒng)來傳輸電流，并且其中，還布置了并行于該超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)，其中，超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的功能由控制單元監(jiān)控。

背景技術(shù)：

超導(dǎo)電纜系統(tǒng)例如用于在市政供電網(wǎng)絡(luò)中傳輸電能。在導(dǎo)體的直流電為零的足夠低的溫度下，超導(dǎo)電纜系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電能的虛擬無損耗傳輸。例如，超導(dǎo)電纜系統(tǒng)可以在區(qū)域輸送或配電網(wǎng)絡(luò)(例如，110kV的電壓)中使用，或者用于連接城市內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)(例如，10kV的電壓)中的變壓器單元。超導(dǎo)電纜系統(tǒng)還可以將用戶的連接器連接至市政電網(wǎng)。

超導(dǎo)電纜系統(tǒng)由布置在用于冷卻的低溫恒溫器中的超導(dǎo)電纜構(gòu)成。低溫恒溫器具有通過其傳導(dǎo)適當(dāng)?shù)睦鋮s劑(例如，液氦或液氮)的至少一個(gè)熱絕緣管。該絕緣管例如由兩個(gè)同心布置的金屬管構(gòu)成，這兩個(gè)金屬管彼此之間保持一定距離，并且兩金屬管之間包括真空絕緣材料和其它絕緣材料。在超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的端部處，用于連接至電流供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)或電氣單元的端蓋被固定。這些端蓋配備有用于從冷卻劑儲(chǔ)存器中抽取冷卻劑的通道。超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的端部分別通過電力開關(guān)和其它電纜元件(例如，隔離開關(guān))連接至變壓器單元之間的收集軌(collection rail)或其它電氣單元。

電氣單元中的技術(shù)部件以及所述電氣單元之間的電力線路通常被設(shè)計(jì)為冗余的，使得在出現(xiàn)問題(即，部件之一中出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤)的情況下，繼續(xù)確保能量傳輸系統(tǒng)的功能，并且例如避免斷電。除超導(dǎo)電纜系統(tǒng)之外，常規(guī)電纜系統(tǒng)(即，標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)(normally conductive)電纜系統(tǒng))也通過電力開關(guān)和其它元件連接至變壓器單元。標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)通常包括例如三相系統(tǒng)中每相一個(gè)或多個(gè)常規(guī)電纜。在正常操作期間，超導(dǎo)電纜系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)可以被操作，使得在一個(gè)電纜系統(tǒng)中斷的情況下，相應(yīng)的另外一個(gè)電纜系統(tǒng)可以繼續(xù)操作。作為替代，可以在正常操作期間切斷標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)。

超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的功能由控制系統(tǒng)或保護(hù)系統(tǒng)監(jiān)控。例如，保護(hù)系統(tǒng)測(cè)量超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的一端或兩端處的電流或阻抗的強(qiáng)度。如果確定了功能缺陷，則關(guān)斷超導(dǎo)電纜系統(tǒng)。如果標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)不與超導(dǎo)電纜系統(tǒng)并行地進(jìn)行操作，則隨后由一個(gè)電纜系統(tǒng)切換至另外一個(gè)電纜系統(tǒng)。在標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)被并行地操作的情況下存在這樣的缺點(diǎn)：電流總是流過該電纜系統(tǒng)，造成增加總系統(tǒng)損耗的損耗。標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)被長(zhǎng)久地接通縮短了其壽命。

在正常操作中切斷標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)的情況下，存在這樣的缺點(diǎn)：在超導(dǎo)電纜系統(tǒng)被切斷之后且標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)被接通之前不能確保網(wǎng)絡(luò)的電流供應(yīng)。在Jun Yang et al,Power and Energy Society General Meeting—Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21^st Century,2008IEEE,20July.2008,p.1-5(Jun Yang等，電力和能源學(xué)會(huì)大會(huì)-21世紀(jì)電能的轉(zhuǎn)換和輸送，2008IEEE，2008年7月20日，第1-5頁(yè))中描述了一種高溫超導(dǎo)(HTS)電纜系統(tǒng)，其包括HTS電纜和并行的常規(guī)電纜。在HTS電纜故障的情況下，常規(guī)電纜被切斷，并且隨后立即切斷HTS系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于通過超導(dǎo)電纜系統(tǒng)使得用于傳輸電能的改進(jìn)方法有效以避免供電中斷的目的。

根據(jù)本發(fā)明滿足該目的，本發(fā)明中，

在正常操作期間，標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜的僅一端被連接；

在由超導(dǎo)電纜系統(tǒng)中的第一信號(hào)導(dǎo)致問題的情況下，首先使標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)的另一端導(dǎo)通地連接，使得標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)變?yōu)殡娏鲗?dǎo)通，并且

隨后通過電氣單元中的至少一個(gè)的控制單元的第二信號(hào)來切斷超導(dǎo)電纜系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了電流網(wǎng)絡(luò)中電能傳輸系統(tǒng)的有效利用。永久地接通標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)的一端尤其實(shí)現(xiàn)了電纜系統(tǒng)的無故障功能的監(jiān)控。因此，整個(gè)系統(tǒng)的功能安全性相對(duì)于用于電能傳輸?shù)囊阎到y(tǒng)和相應(yīng)的方法而言提高了。在正常操作期間，標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)僅通過負(fù)載電流來承載。由于這不能產(chǎn)生大電流，因此電流負(fù)載僅導(dǎo)致了低到可以忽略的損耗發(fā)生。這大幅地降低了傳輸總損耗。而且，延長(zhǎng)了標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)的壽命。由控制單元控制的傳輸系統(tǒng)的開關(guān)序列確保所連接的電氣單元(例如，變壓器單元)不間斷地供電。在超導(dǎo)電纜系統(tǒng)中斷的情況下，標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)總是在超導(dǎo)電纜系統(tǒng)切斷之前接通。這通過發(fā)送第一信號(hào)和發(fā)送第二信號(hào)之間相應(yīng)延時(shí)而實(shí)現(xiàn)?？刂茊卧梢韵蛳鄳?yīng)的電力開關(guān)例如首先發(fā)送第一信號(hào)，隨后發(fā)送具有時(shí)間延遲的第二信號(hào)。作為替代，包含兩個(gè)信號(hào)的開關(guān)序列也可以一次性被發(fā)送至電力開關(guān)，其中第二信號(hào)與相應(yīng)的延遲相關(guān)聯(lián)。

附圖說明

借助于附圖解釋根據(jù)本發(fā)明的方法及相對(duì)應(yīng)的傳輸系統(tǒng)。附圖中：

圖1是用于傳輸電能的系統(tǒng)的示意圖；以及

圖2示出了用于傳輸電能的方法的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

在圖1中，示出了電站的兩個(gè)連接元件2、3，在這兩個(gè)連接元件2、3之間傳輸電能。連接元件2、3可以是例如應(yīng)歸入變壓器單元的三相電流系統(tǒng)的連接軌(connecting rail)。超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4將連接元件2、3彼此連接。超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4的端部通過電力開關(guān)6、7連接至連接元件2、3。

與超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4并行的標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)5的端部通過電力開關(guān)8、9連接至連接元件2、3之一。標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)5包括每相至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜5a，然而優(yōu)選地，每相多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜5a。在圖1中示出了每相兩個(gè)電纜5a。

在正常操作中(即，在與傳輸系統(tǒng)1的正確操作一致的操作中)，僅超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4用于傳導(dǎo)用于能量傳輸?shù)碾娏?。?biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)5不傳輸電流。屬于超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4的電力開關(guān)6、7閉合。標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)5被構(gòu)造為在超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4中出現(xiàn)問題的情況下的冗余系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)5僅連接至連接元件2、3中的一個(gè)的端部。因此，在電氣單元之一和標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)之間建立了電流傳導(dǎo)連接，但是在兩個(gè)電氣單元之間沒有產(chǎn)生電流傳導(dǎo)連接。

控制單元10監(jiān)控超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4和標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)5的功能?？刂茊卧?0是有利地對(duì)電纜系統(tǒng)4、5處的物理值(電流、電壓和阻抗)中的一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行連續(xù)測(cè)量的保護(hù)系統(tǒng)。測(cè)量還可以被定期地執(zhí)行。控制單元10適于通過信號(hào)閉合和斷開電力開關(guān)6至9。

控制單元10可由如圖1中所示的部件構(gòu)成。在這種情況下，控制單元10通信地連接至電力開關(guān)6至9中的每一個(gè)。作為替代，控制單元10可以由兩個(gè)部分組成，其中每個(gè)部分總是通信地連接至電氣單元之一。在這種情況下，控制單元10的一部分總是通信地連接至電氣單元的電力開關(guān)6至9中的一個(gè)?？刂茊卧?0中的兩個(gè)部分又可以彼此通信地連接?？刂茊卧?0還可以由多個(gè)部分組成，其中多個(gè)部分之一連接至電力開關(guān)之一。

根據(jù)替代實(shí)施例，超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4和標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)5還可以由相對(duì)應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)監(jiān)控。在這種情況下，這兩個(gè)保護(hù)系統(tǒng)彼此通信地連接以形成控制單元。

在能量傳輸系統(tǒng)1的操作期間，由控制單元10通過例如測(cè)量超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4的兩個(gè)端部處的電流并比較它們的值(差動(dòng)保護(hù))來監(jiān)控超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4的功能或無故障操作。在電流值不相同的情況下，觸發(fā)指示錯(cuò)誤。還可以僅在超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4的一端處測(cè)量電流，以便確定該電流值是過高還是正確。通過測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)系統(tǒng)5的一個(gè)連接端處的電壓來監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)系統(tǒng)5的功能。以這種方式，可以確定電纜中的一個(gè)是否例如被街道施工裝置扯裂或損壞。

根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例被示意性示出為如圖2中的流程圖。該方法由圖1中示出的傳輸系統(tǒng)1執(zhí)行。超導(dǎo)電纜系統(tǒng)(SCCS)的操作由控制單元10監(jiān)控(參照標(biāo)號(hào)20)。如果檢測(cè)到故障或問題(參照標(biāo)號(hào)22)，則必須迅速地將其與網(wǎng)絡(luò)分離?？刂茊卧?0生成通過其將用于連接標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)系統(tǒng)(NCCS)5的第二電力開關(guān)8、9閉合的第一信號(hào)12(參照標(biāo)號(hào)24)。在閉合第二電力開關(guān)(PS)8、9之后，通過標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)5的電氣單元之間的連接是電流傳導(dǎo)的。在發(fā)送第一信號(hào)(參照標(biāo)號(hào)24)之后，通過相應(yīng)的第二信號(hào)11(參考標(biāo)號(hào)28)將電力開關(guān)6、7(通過其將超導(dǎo)系統(tǒng)4連接至電氣單元之一)中的至少一個(gè)斷開，使得通過電氣單元之一將超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4切斷。現(xiàn)在不再有通過超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4的電流傳導(dǎo)連接。

優(yōu)選地，超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4中的兩個(gè)電力開關(guān)6、7均被斷開。

由于在超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4出現(xiàn)故障的情況下必須盡快將其切斷，所以，所述開關(guān)序列必須在很快的時(shí)間內(nèi)發(fā)生。超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4的切斷和標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)5的接通之間的時(shí)間間隔(Δt)僅為幾毫秒。例如，在用于接通標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)系統(tǒng)5的信號(hào)12之后的1ms至20ms內(nèi)發(fā)生用于切斷超導(dǎo)電纜系統(tǒng)4的信號(hào)11。這可以通過在發(fā)送第一信號(hào)12之后以適當(dāng)時(shí)間間隔發(fā)送第二信號(hào)11來實(shí)現(xiàn)。如果標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電系統(tǒng)5發(fā)生故障，則通過由電力開關(guān)8、9的控制單元生成的信號(hào)來將利用其將標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)系統(tǒng)5連接至電氣單元的電力開關(guān)8、9斷開。標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)電纜系統(tǒng)5現(xiàn)在完全切斷并且可以被修復(fù)，以便糾正故障。