[發(fā)明專利]海上風電直流送出系統(tǒng)故障控制方法及裝置

有效

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• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107863780B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志強;張利軍;鐘宇軍;賈科;蘭洲;孫軼愷;張靜;徐晨博;張哲任;陳蕊;張波;袁翔;范明霞
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院;華北電力大學;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/38
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發(fā)明公開了一種海上風電直流送出系統(tǒng)故障控制方法及系統(tǒng)。現(xiàn)有的故障下系統(tǒng)控制策略只能在一定風電場電壓和頻率范圍內(nèi)進行故障控制，無法保證將直流電壓限制在最高限值附近。本發(fā)明的故障控制方法包括針對部分功率變換型電源采用的正負序雙同步旋轉(zhuǎn)坐標系電流控制器，推導出不同控制目標下新能源電源的穩(wěn)態(tài)電流表達式；在此基礎(chǔ)上，由于海上新能源設(shè)備的特殊性，設(shè)計輸電系統(tǒng)控制策略；采用低穿平抑電阻消耗直流線路上的多余功率，抑制直流電壓的升高，防止過電壓對柔直輸電線路造成傷害，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提高了海上風電直流送出系統(tǒng)的運行安全性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種海上風電直流送出系統(tǒng)故障控制方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著化石能源的逐漸枯竭，環(huán)境污染的不斷加劇，利用可再生能源的發(fā)電技術(shù)受到人們的廣泛重視。現(xiàn)階段風電場正在向規(guī)模化、遠離負荷中心的方向發(fā)展。然而，由于風電場發(fā)出的大量電能無法被就地消耗，反而造成了大量浪費，需要向負荷進行遠距離輸送。在高風電滲透率的背景下，風電的特殊性日益凸顯，主要表現(xiàn)為風電與傳統(tǒng)同步機的原理、特性差異非常大。典型代表雙饋風電機組部分或完全以變流器接入電網(wǎng)時，故障特性與換流器控制策略密切相關(guān)。但換流器具體所采用控制策略隨風電制造廠商不同而不同，且一般也并不公開，這使得開展研究風電機組及風電場故障特性變得十分困難，導致對風電場的故障特性認知不清；同時，直流輸電系統(tǒng)故障特性也深受其控制策略影響，這就導致海上風電直流送出系統(tǒng)有不同于傳統(tǒng)交流系統(tǒng)的故障特性，故障控制方法也與傳統(tǒng)交流系統(tǒng)以及風電交流送出系統(tǒng)有所不同。

當直流輸電系統(tǒng)交流出口處故障時，雙饋風電場輸出功率不變，直流電壓會因為直流線路無法送出的多余功率作用而迅速上升。現(xiàn)有的故障下系統(tǒng)控制策略集中于對風電、直流輸電系統(tǒng)換流器的分別控制。這種方法無需額外設(shè)備，但只能在一定風電場電壓和頻率范圍內(nèi)進行故障控制，無法保證將直流電壓限制在最高限值附近。

因此，有必要研究海上風電直流送出系統(tǒng)故障控制方法，以保證輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種海上風電直流送出系統(tǒng)故障控制方法，其采用低穿平抑電阻消耗直流線路上的多余功率，抑制直流電壓的升高，防止過電壓對輸電線路造成傷害，以維持輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提高海上風電直流送出系統(tǒng)的運行安全性和可靠性。

為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：海上風電直流送出系統(tǒng)故障控制方法，其包括：

步驟1、針對部分功率變換型電源(雙饋風機)采用的正負序雙同步旋轉(zhuǎn)坐標系電流控制器，推導出不同控制目標下新能源電源穩(wěn)態(tài)運行電流表達式；

步驟2、考慮海上新能源設(shè)備的特殊性，設(shè)計輸電系統(tǒng)控制策略；

步驟3、針對輸送系統(tǒng)交流側(cè)送出線路嚴重故障下，直流電壓持續(xù)升高、危害直流輸電系統(tǒng)安全的問題，采用低穿平抑電阻控制法進行控制，即用低穿平抑電阻消耗直流線路上的多余功率，抑制直流電壓的升高，防止過電壓對輸電線路造成傷害，維持輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

作為上述技術(shù)方案的補充，步驟1中，部分功率變換型電源逆變器采用正負序雙同步旋轉(zhuǎn)坐標系電流控制器時，根據(jù)不同控制目標的參考電流計算式得到：