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CN110994662A - 海上风电柔性直流送出系统启停控制方法 - Google Patents

海上风电柔性直流送出系统启停控制方法 Download PDF

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CN110994662A CN201911097812.1A CN201911097812A CN110994662A CN 110994662 A CN110994662 A CN 110994662A CN 201911097812 A CN201911097812 A CN 201911097812A CN 110994662 A CN110994662 A CN 110994662A
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宋延涛
吴东崛
李岩
黄伟煌
田培涛
范雪峰
申帅华
王秋开
刘旭辉
曹森
郝俊芳
刘星
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罗磊
范子强
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卢麒
邵静凯
李亚峰
毛成搏
范保丰
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郑向阳
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XJ Electric Co Ltd
Zhuhai XJ Electric Co Ltd
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Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
Zhuhai XJ Electric Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，包括以下步骤：S1、启动陆上换流站，进入所述陆上换流站的交流侧充电阶段；S2、启动海上换流站，进入所述海上换流站的直流侧充电阶段；S3、依次解锁所述陆上换流站和所述海上换流站，进入交流场带电阶段；S4、闭合所述交流场的断路器，启动海上风电场的风机并网。针对海上风电柔性直流送出系统的交流场为无源系统，结合海上风机并网需求特点，本发明的海上风电柔性直流送出系统启停顺序控制方法，实现海上风机平稳并网、柔性直流送出功率稳定及平稳闭锁，保证了海上风电柔性直流送出系统的稳定可靠。

Description

海上风电柔性直流送出系统启停控制方法
技术领域
本发明涉及新能源并网技术领域，特别涉及一种海上风电柔性直流送出系统启停控制方法。
背景技术
近年来能源需求的不断增长和环保压力的持续增加给新能源，尤其是海上风电的发展带来了前所未有的机遇。相比于陆上风电，海上风电具有较大优势:海上风电是取之不尽的绿色低碳可再生能源，具有储量大、风速高、主导风向稳定和风功率密度高等优势，非常适合大容量机组运行，而且海上风电不占用土地，靠近沿海经济发达地区负荷中心，传输经济性好，市场接受度高。
海上风电目前多采用交流送出方式实现并网，但存在传输距离短、传输容量小和需要增加无功补偿设备等问题，柔性直流输电具备独立调节有功功率和无功功率的能力，无需无功补偿设备，传输距离长、损耗低，更适合于大规模远海岸海上风电送出。
海上风电采用柔性直流输电送出具备一定技术基础，但针对大规模远海岸海上风电的柔性直流送出应用目前在国内仍是空白，首先需要解决海上风电柔性直流送出系统启停控制的问题，促进海上风电柔性直流送出系统的工程应用。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，能够提高启停控制过程的平稳性和可靠性。
根据本发明的第一方面实施例的海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，包括以下步骤：
S1、启动陆上换流站，进入所述陆上换流站的交流侧充电阶段；
S2、启动海上换流站，进入所述海上换流站的直流侧充电阶段；
S3、依次解锁所述陆上换流站和所述海上换流站，进入交流场带电阶段；
S4、闭合所述交流场的断路器，启动海上风电场1的风机并网。
根据本发明实施例的海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，至少具有如下有益效果：
针对海上风电柔性直流送出系统的交流场为无源系统，结合海上风机并网需求特点，本发明的海上风电柔性直流送出系统启停顺序控制方法，实现海上风机平稳并网、柔性直流送出功率稳定及平稳闭锁，保证了海上风电柔性直流送出系统的稳定可靠。
根据本发明的一些实施例，步骤S1具体包括以下步骤：
S11、闭合陆上交流断路器，执行第一子模块动态均压控制，进入所述第一子模块的第一充电阶段；
S12、检测到所述第一子模块的电压大于第一电压量且充电电流小于第一电流量后，闭合启动回路的并联刀闸DS，进入所述第一子模块的第二充电阶段；
S13、检测到所述第一子模块的电压达到额定值后，所述陆上换流站充电完成。
根据本发明的一些实施例，所述第一电压量为0.5pu，所述第一电流量为0.05pu。
根据本发明的一些实施例，步骤S2具体包括以下步骤：
S21、检测到所述海上换流站的直流侧的直流电压大于第二电压量后，启动第二子模块充电，并执行第二子模块动态均压控制；
S22、检测到所述第二子模块的电压达到稳定后，所述海上换流站充电完成。
根据本发明的一些实施例，所述第二电压量为0.7pu。
根据本发明的一些实施例，步骤S3中所述陆上换流站解锁后，所述陆上换流站的有功类控制模式采用定直流电压控制，所述陆上换流站的无功类控制模式采用定无功功率控制或定交流电压控制。
根据本发明的一些实施例，步骤S3中所述海上换流站解锁后，所述海上换流站的有功类控制模式采用定频率控制，所述海上换流站的无功类控制模式采用定交流电压控制。
根据本发明的一些实施例，还包括以下的闭锁停运步骤：
S5、关闭所述风机，断开所述交流场断路器；
S6、依次闭锁所述海上换流站和所述陆上换流站；
S7、关闭所述海上换流站；
S8、关闭所述陆上换流站。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的海上风电柔性直流输电拓扑结构示意图；
图2为图1示出的海上风电柔性直流输电的换流站拓扑结构示意图；
图3为图2示出的海上风电柔性直流输电的换流站的子模块拓扑结构示意图；
图4为海上风电柔性直流送出系统启停控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参照图1，图1示出了海上风电柔性直流输电拓扑结构示意图。海上风电场1接入交流场2，交流场2通过第一联接变压器3接入海上换流站4，海上换流站4通过海缆5接入陆上换流站6，陆上换流站6依次通过启动回路7、第二联接变压器8和交流断路器9接入交流电网10。
请参照图2和图3，陆上换流站6和海上换流站4均包括若干个串并联连接的子模块SM，其中子模块SM是形成模块化多电平换流器桥臂的单元模块，现有技术中子模块SM的一种典型结构如图3所示，T1管、T2管分别为子模块SM的上、下IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，D1、D2管分别为子模块SM的上、下二极管，电容C为子模块SM的电容。为了便于区分陆上换流站6和海上换流站4的子模块，陆上换流站6的子模块为第一子模块，海上换流站4的子模块为第二子模块。
请参照图4，本实施例公开了一种海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，包括以下步骤：
S1、启动陆上换流站6，进入陆上换流站6的交流侧充电阶段；
S2、启动海上换流站4，进入海上换流站4的直流侧充电阶段；
S3、依次解锁陆上换流站6和海上换流站4，进入交流场2带电阶段；
S4、闭合交流场2的断路器，启动海上风电场的风机并网。
针对海上风电柔性直流送出系统的交流场2为无源系统，结合海上风机并网需求特点，本实施例的海上风电柔性直流送出系统启停顺序控制方法，实现海上风机平稳并网、柔性直流送出功率稳定及平稳闭锁，保证了海上风电柔性直流送出系统的稳定可靠。
步骤S1具体包括以下步骤：
S11、闭合陆上交流断路器9，实现阀控启动交流电网10充电，执行第一子模块动态均压控制，进入第一子模块的第一充电阶段，通过动态均压控制可以实现开通瞬间的动态均压和关断瞬间的动态均压，有利于实现均衡充电，确保充电过程平稳；
S12、检测到第一子模块的电压大于第一电压量且充电电流小于第一电流量后，闭合启动回路7的并联刀闸DS，进入第一子模块的第二充电阶段；
S13、检测到第一子模块的电压达到额定值后，陆上换流站6充电完成。
其中，第一电压量为0.5pu(per unit，每单位值)，第一电流量为0.05pu。
步骤S2具体包括以下步骤：
S21、检测到海上换流站4的直流侧的直流电压大于第二电压量后，启动第二子模块充电，并执行第二子模块动态均压控制，通过动态均压控制可以实现开通瞬间的动态均压和关断瞬间的动态均压，有利于实现均衡充电，确保充电过程平稳；
S22、检测到第二子模块的电压达到稳定后，海上换流站4充电完成。
其中，第二电压量为0.7pu。
步骤S3中陆上换流站6解锁后，陆上换流站6的有功类控制模式采用定直流电压控制，有利于将直流电压控制在额定电压，陆上换流站6的无功类控制模式采用定无功功率控制或定交流电压控制。其中，换流站的控制模式是柔性直流换流站控制器的工作目标，包括有功功率类和无功功率类控制模式。
步骤S3中海上换流站4解锁后，海上换流站4的有功类控制模式采用定频率控制，海上换流站4的无功类控制模式采用定交流电压控制，有利于将交流场2的交流电压控制在额定电压。
本实施例的海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，还包括以下的闭锁停运步骤：
S5、关闭风机，断开交流场2的断路器；
S6、依次闭锁海上换流站4和陆上换流站6；
S7、关闭海上换流站4；
S8、关闭陆上换流站6。
本实施例的闭锁停运步骤从风机开始关闭，断开交流场2的断路器，实现电能的关断，避免在闭锁停运过程中，海上风电柔性直流送出系统依然存在持续的电能，有利于实现平稳闭锁。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动陆上换流站(6)，进入所述陆上换流站(6)的交流侧充电阶段；
S2、启动海上换流站(4)，进入所述海上换流站(4)的直流侧充电阶段；
S3、依次解锁所述陆上换流站(6)和所述海上换流站(4)，进入交流场(2)带电阶段；
S4、闭合所述交流场(2)的断路器，启动海上风电场(1)的风机并网。
2.根据权利要求1所述的海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下步骤：
S11、闭合陆上交流断路器(9)，执行第一子模块动态均压控制，进入所述第一子模块的第一充电阶段；
S12、检测到所述第一子模块的电压大于第一电压量且充电电流小于第一电流量后，闭合启动回路(7)的并联刀闸DS，进入所述第一子模块的第二充电阶段；
S13、检测到所述第一子模块的电压达到额定值后，所述陆上换流站(6)充电完成。
3.根据权利要求2所述的海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，其特征在于，所述第一电压量为0.5pu，所述第一电流量为0.05pu。
4.根据权利要求1所述的海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：
S21、检测到所述海上换流站(4)的直流侧的直流电压大于第二电压量后，启动第二子模块充电，并执行第二子模块动态均压控制；
S22、检测到所述第二子模块的电压达到稳定后，所述海上换流站(4)充电完成。
5.根据权利要求4所述的海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，其特征在于，所述第二电压量为0.7pu。
6.根据权利要求1所述的海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，其特征在于，步骤S3中所述陆上换流站(6)解锁后，所述陆上换流站(6)的有功类控制模式采用定直流电压控制，所述陆上换流站(6)的无功类控制模式采用定无功功率控制或定交流电压控制。
7.根据权利要求1或6所述的海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，其特征在于，步骤S3中所述海上换流站(4)解锁后，所述海上换流站(4)的有功类控制模式采用定频率控制，所述海上换流站(4)的无功类控制模式采用定交流电压控制。
8.根据权利要求1所述的海上风电柔性直流送出系统启停控制方法，其特征在于，还包括以下的闭锁停运步骤：
S5、关闭所述风机，断开所述交流场(2)的断路器；
S6、依次闭锁所述海上换流站(4)和所述陆上换流站(6)；
S7、关闭所述海上换流站(4)；
S8、关闭所述陆上换流站(6)。
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