[發明專利]風電場經柔性直流孤島送出的故障聯合穿越方法與裝置

在審

• 申請號: 202010001435.3
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN113067366A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 劉啟建;楊美娟;行登江;李道洋;王先為;吳金龍
• 申請（專利權）人: 西安許繼電力電子技術有限公司;許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司;國家電網有限公司;國網冀北電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48;H02J3/50;H02P9/10;H02P101/15
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏;黃晶

本發明涉及風電場經柔性直流孤島送出的故障聯合穿越方法與裝置，方法包括：當送端換流站的交流側線路發生短路故障時，送端換流器由定交流電壓控制模式切換為定電流控制模式，風電機組的機側變流器由定有功/無功功率雙環控制模式切換為有功電流優先控制模式，在保證交流電壓穩定的同時，盡可能提高故障期間的交流電壓幅值，以利于故障的快速恢復。本發明通過對風電場和送端換流站的配合控制，使交流側電壓平穩恢復，從而實現故障聯合穿越。

技術領域

本發明屬于柔性直流輸電與大規模新能源并網技術領域，具體涉及風電場經柔性直流孤島送出的故障聯合穿越方法與裝置。

背景技術

隨著能源緊缺和環境保護問題的日益突出，以風力發電為代表的新能源得到了快速發展。通常，風電場建立地區交流網架薄弱，大規模風電的接入易引起電壓水平下降、傳輸功率超限、暫態穩定性改變等問題，而基于模塊化多電平換流器的柔性直流輸電系統具有有功和無功功率獨立控制、可孤島方式運行等優點，因此風電場經柔性直流輸電系統并入交流電網可解決新能源的可靠接入問題。

如圖1所示，當風電場的并網送出線路(即送端換流站的交流側線路)發生對稱接地故障時，風電場接入交流電網與孤島接入柔性直流系統的故障特性不同。當風電場接入交流電網時，交流電網在故障期間仍為電壓源，并網點電壓的大小由交流系統短路比主導；當風電場孤島接入柔性直流系統時，送端換流站在故障期間受功率運行區間約束，外環輸出飽和，內環電流輸入參考值為定值，換流器可等效為電流源。風電機組相當于直接受機端電壓控制、間接受送端換流站輸出電流控制的受控電流源，此時，故障點處的等效電路如圖2-1所示，故障點的交流電壓為V_g，等效接地電阻為R_g，風電機組變流器與送端換流站的電流矢量關系如圖2-2所示，風電場與送端換流站的電流輸出(I_wind,I_MMC)將通過交流電壓V_g相互耦合，且二者的輸出電流共同影響著并網點電壓大小，從而影響孤島系統(風電場不經過電網，直接接入柔性直流輸電系統成為孤島系統)的能量平衡，若風電場和送端換流站的電流輸出策略配合不當，并網點電壓將不斷波動，系統無法進入穩定狀態。因此，有必要深入分析故障期間風電場和柔性直流輸電系統中送端換流站各自控制策略對故障特性的影響以及二者的交互影響，以實現交流故障的聯合穿越。

發明內容

本發明的目的是提供一種風電場經柔性直流孤島送出的故障聯合穿越方法與裝置，用于解決現有技術風電場經柔性直流孤島送出的低電壓穿越問題。

基于上述目的，一種風電場經柔性直流孤島送出的故障聯合穿越方法的技術方案如下：

當送端換流站的交流側線路發生短路故障時，控制送端換流器由故障前的定交流電壓控制模式切換為定電流控制模式，在所述定電流控制模式下，根據交流側電壓跌落限值與實際電壓跌落幅值之差來給定無功電流參考值，根據第一電流限幅值與無功電流參考值給定有功電流參考值；

控制風電機組的機側變流器由故障前的定有功/無功功率雙環控制模式切換為有功電流優先控制模式，所述有功電流優先控制模式為：控制無功電流參考值保持故障前的參考值不變，根據第二電流限幅值與無功電流參考值給定有功電流參考值。

基于上述目的，一種風電場經柔性直流孤島送出的故障聯合穿越控制裝置的技術方案如下：

包括存儲器和處理器，以及存儲在所述存儲器上并在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器與所述存儲器相耦合，所述處理器執行所述計算機程序時實現以下故障聯合穿越方法中的步驟。

上述兩個技術方案的有益效果是：