[發明專利]一種海上風電系統及其故障清除方法

在審

• 申請號: 202010747439.6
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111969637A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 查鯤鵬;郭高朋;楊岳峰;燕翚;李蘭芳;李奇南
• 申請（專利權）人: 中電普瑞電力工程有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明公開了一種海上風電系統及其故障清除方法，所述海上風電系統包括：海上控制器和至少兩個海上風電模塊，所述海上控制器與每個海上風電模塊連接；每個風電模塊包括：風電場、隔離開關S₁、旁路開關S₂和旁路二極管D；所述風電場通過電纜與所述隔離開關S₁和所述旁路開關S₂串聯，所述旁路開關S₂與所述旁路二極管D并聯；相鄰海上風電模塊中的旁路二極管D串聯后，再通過電纜與并網變流器串聯；當所述海上控制器判定任一風電場發生接地故障時，控制與故障風電場連接的隔離開關S₁和旁路開關S₂動作，隔離所述故障風電場，并由所述并網變流器配合控制直流回路中的電流不過流。本發明實現了通過動作隔離開關和旁路開關將發生故障的風電場隔離。

技術領域

本發明涉及電力變換技術領域，具體涉及一種海上風電系統及其故障清除方法。

背景技術

隨著新能源的研究發現，全球海上風能資源遠大于陸地風能資源，以中國為例，中國海上可開采的風能資源為7.5億千瓦，大約是陸地風電的三倍；而且海上風電離沿海負荷中心很近，沒有遠距離傳輸的問題，更容易消納。因此，隨著可再生能源枯竭的危機，開發豐富的海上風能資源將成為下一個迅速發展的能源市場，而海上風電設備也將會迎來爆發式的增長。目前，高昂的建造成本，高故障率以及高昂的維護成本是海上風電發展的重要制約因素，但是，隨著技術的發展，以及示范工程的穩步推進，海上風電的成本在逐年降低。

由于電纜容性電流的影響，對于遠距離海上風電，直流輸電是唯一可行的輸電方式，目前投運的遠距離海上風電均采用交流匯集直流傳輸的方式，這種方式需要建造昂貴的大型海上平臺，用于放置高壓大容量的變壓器和變流器，從而造成建設成本高，維護工作量大，損耗大。

有學者提出采用串聯直流的方式，將風電變流器的直流側串聯連接，將風電變流器直流側的中壓，疊加后得到高電壓，用于直流傳輸，這種方式采用匯集電壓的形式，省去了高壓大容量的變壓器和變流器，以及放置這些設備的大型海上平臺，因此大幅降低了建設成本，減小了維護工作量，同時也降低了損耗。

現有的基于串聯型直流輸電的海上風電系統中，當發生接地故障時，無法清除接地故障，從而會導致整個系統停運，然而目前還沒有技術方案解決串聯直流海上風電中接地故障。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的上述不足，本發明提供了一種海上風電系統，包括：海上控制器和至少兩個海上風電模塊，所述海上控制器與每個海上風電模塊連接；

每個風電模塊包括：風電場、隔離開關S₁、旁路開關S₂和旁路二極管D；

所述風電場通過電纜與所述隔離開關S₁和所述旁路開關S₂串聯，所述旁路開關S₂與所述旁路二極管D并聯；

相鄰海上風電模塊中的旁路二極管D串聯后，再通過電纜與并網變流器串聯；

當所述海上控制器判定任一風電場發生接地故障時，控制與故障風電場連接的隔離開關S₁和旁路開關S₂動作，隔離所述故障風電場，并由所述并網變流器配合控制直流回路中的電流不過流。

優選的，所述風電場包括：多個串聯的風能轉換系統；

所述每個風能轉換系統包括原動機、永磁風力發電機、隔離變壓器、風電變流器、電感隔離開關S₃和旁路開關S₄；

所述原動機與所述永磁風力發電機的轉子相連，所述永磁風力發電機的定子繞組通過隔離變壓器與風電變流器相連；

所述風電變流器的直流側與所述電感隔離開關S₃、旁路開關S₄串聯連接；