[發(fā)明專利]海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的故障穿越控制方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110312598.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115133566A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 遲永寧;李琰;劉宏志;樊肖杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

1.海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的故障穿越控制方法，所述海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)采用柔性直流輸電技術(shù)進(jìn)行并網(wǎng)，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：當(dāng)受端交流電網(wǎng)發(fā)生在電壓跌落故障時(shí)，令海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中VSC-HVDC系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)換流器進(jìn)入無(wú)功控制模式；

步驟2：當(dāng)海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中VSC-HVDC系統(tǒng)的直流電壓超過(guò)海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中VSC-HVDC系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流器的降壓控制閾值時(shí)，啟動(dòng)降壓控制器，并利用降壓控制器降低所述風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流器的交流側(cè)電壓；

步驟3：當(dāng)所述風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流器的交流側(cè)電壓低于切換閾值U_{WF_th1}時(shí)，令海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)入減載控制模式；

步驟4：當(dāng)海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中VSC-HVDC系統(tǒng)的直流電壓滿足第一預(yù)設(shè)條件時(shí)，投入耗能電路；

步驟5：當(dāng)監(jiān)測(cè)到所述網(wǎng)側(cè)換流器的交流側(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)到正常范圍內(nèi)時(shí)，令所述網(wǎng)側(cè)換流器進(jìn)入有功恢復(fù)模式；

步驟6：當(dāng)海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中VSC-HVDC系統(tǒng)的直流電壓滿足第二預(yù)設(shè)條件時(shí)，切出耗能電路；

步驟7：當(dāng)海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中風(fēng)電場(chǎng)檢測(cè)到故障清除時(shí)，令所述風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)入有功恢復(fù)模式，并關(guān)閉降壓控制器；

步驟8：當(dāng)所述網(wǎng)側(cè)換流器的有功輸出P_GS恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)額定值時(shí)，令所述網(wǎng)側(cè)換流器進(jìn)入常規(guī)控制模式；

步驟9：當(dāng)所述風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流器的有功輸出P_WF恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)額定值時(shí)，令所述風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)入常規(guī)控制模式，并結(jié)束故障穿越控制。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述降壓控制器用于基于降壓法降低所述風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流器的交流側(cè)電壓。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，減載控制模式下所述風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)雙饋風(fēng)電機(jī)組的控制原理的數(shù)學(xué)模型的計(jì)算式如下：

式中，P′_WF為所述風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)雙饋風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，ω_r為所述風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，L_m為所述風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)雙饋風(fēng)電機(jī)組定、轉(zhuǎn)子繞組之間的等效互感，L_s為所述風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)雙饋風(fēng)電機(jī)組定子繞組自感，U_WF為所述風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)換流器的交流側(cè)電壓，K_rq為所述風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)雙饋風(fēng)電機(jī)組降載系數(shù)，i_rqref為穩(wěn)態(tài)控制下所述風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子q軸分量。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)雙饋風(fēng)電機(jī)組降載系數(shù)K_rq的計(jì)算式如下：

式中，U_WFth1為切換閾值，U_WFmin為所述風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流器的交流側(cè)電壓最小限值，n為大于0的預(yù)設(shè)參數(shù)。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)條件為：

U_dc≥U_{chp_thr}-ΔU

式中，U_dc為海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中VSC-HVDC系統(tǒng)的直流電壓，U_{chp_thr}為直流耗能電路啟動(dòng)閾值，ΔU為預(yù)設(shè)裕度。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二預(yù)設(shè)條件為：

U_dc＜U_{chp_thr}-ΔU

式中，U_dc為海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中VSC-HVDC系統(tǒng)的直流電壓，U_{chp_thr}為直流耗能電路啟動(dòng)閾值，ΔU為預(yù)設(shè)裕度。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5中，在網(wǎng)側(cè)換流器的有功恢復(fù)模式下，所述網(wǎng)側(cè)換流器的有功輸出P_GS以固定斜率K_GS進(jìn)行恢復(fù)；

所述步驟7中，所述風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)入有功恢復(fù)模式之后，所述風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流器的有功輸出P_WF以固定斜率K_WF進(jìn)行恢復(fù)；

其中，K_GS與K_WF相等。