[發明專利]一種基于VSC-HVDC的交直流并聯系統啟動控制方法

有效

• 申請號: 201310695215.5
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103840479A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 饒宏;黎小林;陳俊;呂敬;施剛;蔡旭;張建文;李汶婷
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;上海交通大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/36
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及柔性高壓直流輸電領域，具體地，涉及一種基于VSC-HVDC的交直流并聯系統啟動控制方法。

背景技術

隨著環境保護和能源需求的日益突出，風力發電已經成為最具有商業化發展的新興產業，有可能成為未來最重要的替代能源。海上風力發電以其自身的特點將成為未來風電發展的重點。但隨著風電場容量和輸電距離的不斷增加，風電場交流并網對電網穩定和電能質量的影響也越來越嚴重，其中以并網風電場引起的系統電壓穩定性和電壓波動問題最為典型，已成為風電場接入弱電網的限制性因素。與之相比，風電場通過VSC-HVDC并網，并網系統的電網電壓穩定性、電能質量以及風電場的穿透功率都得到顯著提高。目前，國內外已有數個采用VSC-HVDC海上風電場并網的工程，如瑞典的Gotland工程、丹麥的Tjareborg工程、德國的Nord?E.ON1工程和中國南匯工程。此外，國內正在實施的廣東省南澳工程也是采用VSC-HVDC風電場并網的工程，該工程預計2013年底可投入運行。近年來，基于VSC-HVDC的風電場并網系統已成為國內外學者的研究熱點。

基于電壓源換流器的高壓直流輸電（VSC-HVDC）技術出現在20世紀末，是一種以電壓源換流器、全控型電力電子器件（如IGBT、IGCT等）和脈寬調制（PWM）技術為基礎的新型輸電技術，該輸電技術具有可靈活獨立地控制有功功率和無功功率、可直接連接短路容量較小的弱電網甚至無源網絡、能夠起到STATCOM的作用、具有黑啟動能力以及易于構成并聯連接的多端直流輸電系統等優點，因此非常適用于大規模風電場并網。此外，當風電場經VSC-HVDC并網時，由于VSC-HVDC的隔離作用，發生在交流電網側的擾動不會影響到風電場側，從而提高了風電場對交流電網故障的穿越能力。因此，對柔性直流輸電相關技術的研究具有重要的意義。

對于現有交流并網的風電場來說，VSC-HVDC輸電線路建成以后，基于VSC-HVDC的交直流并聯運行是最常用的運行方式，因此對基于VSC-HVDC的交直流并聯系統啟動控制方法的研究顯得尤為必要。

目前國內外的研究，研究重點普遍放在對基于VSC-HVDC的交直流并聯系統穩態運行時的控制策略進行研究，而對交直流并聯系統的啟動過程鮮有文獻報道。文獻（GIDDANI?O?A,ADAM?G?P,ANAYA-LARA?O,et?al.Grid?integration?of?a?large?offshore?wind?farm?using?VSC-HVDC?in?parallel?with?an?AC?submarine?cable[C]//Universities?Power?Engineering?Conference,Sept.1-4,2009,Glasgow,UK:5p.）闡述了大規模海上風電場經VSC-HVDC交直流并聯系統并網的穩態運行控制策略，但沒有提及交直流并聯系統的啟動控制。然而，若交直流并聯系統啟動過程控制不當，將在換流站交流側和直流側產生嚴重的過壓和過流，這會造成風電場或換流站的故障保護動作，導致交直流并聯系統啟動失敗。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于VSC-HVDC的交直流并聯系統啟動控制方法，該方法不需要安裝同期裝置，交直流并聯系統啟動過程平穩，安全可靠性高，能夠平滑地實現由VSC-HVDC輸電系統單獨接入風電場轉入交直流并聯運行的啟動過程。