[發明專利]海上風電經VSC?MTDC輸電并網系統的動態模擬系統

有效

• 申請號: 201510367644.9
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN105024397B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 任敬國;李可軍;彭飛;陳玉峰;姚金霞;辜超;李秀衛;鄭建;袁海燕;王輝;王斌;李杰;王建;朱慶東;白德盟
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J13/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種海上風電經VSC-MTDC(多端柔性直流)輸電并網系統的動態模擬系統。

背景技術

在化石能源供應緊張和環境污染日益加劇的多重壓力下，風能等可再生能源發電得以迅速地發展，尤其是大規模近海風電場的開發已經成為了國際上風能利用的大趨勢。

然而，由于海上風電場遠離海岸，且海邊的電網大多為網架末端，海邊電網較為虛弱，因此，海上風電并網對所連接的電網穩定性和電能質量等產生了很大的影響。同時，由于交流電纜受過大容性電流的限制，無法實現這些海上風電場的遠距離供電?；谝陨蟽煞N因素，VSC-MTDC輸電方式成為了大型海上風電場并網的最佳方式，因此其相關研究受到了廣泛的關注。專利號為201110308466.4的中國專利：“海上風電經柔性直流輸電并網系統的動模裝置”，公開了一種海上風電經柔性直流輸電并網系統的動模專利，該專利給出了并網系統的主電路和控制電路設計方法。專利號為201220206525.7的中國專利：“海上風電場并網的輕型直流輸電系統”，公開了一種輕型直流輸電系統設計方案，該專利給出了一種大容量的換流站主電路設計方案。專利號為200810038541.8的中國專利：“海上風電柔性直流輸電變流器控制系統”，公開了一種換流站的控制系統，該專利給出了不依賴于通信的整流站和換流站的控制策略涉及方法。以上專利及現有技術存在的缺陷是：

1.201110308466.4中國專利僅給出了海上風電經兩端柔性直流輸電系統的動模裝置，沒有提出多端柔性直流輸電并網系統動模裝置的設計方案，沒有涉及到多端柔性直流輸電并網系統的直流電壓控制和優化控制。

2.201220206525.7中國專利僅給出了一種由移相變壓器及多個功率單元直流側輸出端級聯構成的大容量換流器的主電路設計方案，是一種兩端柔性直流輸電系統的主電路設計，沒有涉及到多端柔性直流輸電系統的主電路和控制系統設計。

3.200810038541.8中國專利僅給出了海上風電經兩端柔性直流輸電系統換流站的控制策略，沒有涉及到實時通信在控制過程中的應用，沒有涉及到多端柔性直流輸電系統的控制系統設計。

為了實現用于海上風電并網時VSC-MTDC輸電系統運行與控制策略的研究，需要在實驗室環境下建立其動態模擬系統。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了海上風電經VSC-MTDC輸電并網系統的動態模擬系統，本裝置可以為海上風電經VSC-MTDC輸電并網系統的系統方案、控制系統設計、控制策略研究、動態響應特性分析提供一個可靠方便的研究平臺，為系統工程開發和調試提供一個良好的測試環境。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種海上風電經VSC-MTDC輸電并網系統的動態模擬系統，包括運行調度中心、換流站、海上風電場、直流網絡和交流網絡，其中：

所述運行調度中心設置有中央監控系統，用于負責海上風電經VSC-MTDC輸電并網系統的實時監視與控制；

所述換流站，包括風電場換流站和網側換流站，均設有監控系統，包括換流站監控主站、監控終端、數據采集終端、站內GPS時鐘模塊以及站內網絡，所述換流站監控主站用于換流站內所有設備的實時監測與控制，實時上傳狀態信息至中央監控系統并接收中央監控系統下發的指令；所述監控終端可通過數據采集電路采集換流站的實時狀態信息，通過固態開關監控電路實時地監測、控制固態開關，通過全控型半導體開關器件的監控電路來實現開關器件的監測與控制，通過其通信模塊可實時上傳狀態信息并接收換流站監控主站的下發指令；所述數據采集終端用于實時地采集換流站的交、直流電氣量狀態信息；所述站內GPS時鐘模塊用于換流站監控系統的精確定時，所述站內網絡負責實現換流站監控計算機與監控終端、數據采集終端間的通信；

所述海上風電場包括若干臺風機模擬裝置，且接入換流站的交流側母線；

所述直流網絡采用直流線路構成相應的輻射狀或環狀網絡結構，所述交流母線與無窮大電源或普通電網、發電機、變壓器、線路以及綜合負荷相連。

所述中央監控系統設備有前置數據服務器、數據服務器、應用程序服務器、SCADA服務器、工作站、集中顯示屏以及通信網絡，其中：

所述前置數據服務器，用于監控數據的預處理、篩選和格式化；

所述數據服務器，用于數據的儲存和管理；

所述應用程序服務器，用于儲存和運行應用程序；

所述SCADA服務器，用于實現并網系統的實時監視與控制；