面向混聯結構的海上風電直流送出系統、啟動方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及海上風電技術領域，公開了面向混聯結構的海上風電直流送出系統、啟動方法及裝置，系統包括海上風電場、海上換流閥、直流海纜、陸上換流閥以及陸上電網，通過改進海上換流閥的結構，降低了海上站建設運維的成本，改進后海上換流閥采用多個二極管閥串聯，海上輔助模塊化多電平換流閥與其中一個二極管閥在交流側并聯、直流側串聯的方案，無需設置額外輔助電源來實現海上風電場的黑啟動；系統啟動過程中，通過檢測海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓，基于該直流側電壓的大小依次投入第二二極管閥，直至所有的第二二極管閥投入運行，減小了二極管閥投入過程中的直流電壓沖擊，保證了黑啟動過程中系統的穩定性。保證了黑啟動過程中系統的穩定性。保證了黑啟動過程中系統的穩定性。

【技術實現步驟摘要】
面向混聯結構的海上風電直流送出系統、啟動方法及裝置


[0001]本專利技術涉及海上風電
，具體涉及面向混聯結構的海上風電直流送出系統、啟動方法及裝置。

技術介紹

[0002]隨著海上風電技術的發展，海上風電建設于遠海地區時，需通過海纜遠距離與陸上交流主網連接，海纜電容效應明顯，宜采用高壓直流的方式來將風機出力送出，典型方案為基于模塊化多電平換流閥（multilevel modular converter, MMC）的背靠背拓撲結構，分為陸上站和海上站。考慮風場正常工況下僅輸出電能，海上站可采用基于二極管整流單元（diode rectifier unit, DRU）的換流閥。DRU方案可以解決現有海上站全功率MMC方案投資成本大的問題。
[0003]目前，DRU方案有多種拓撲，但總體是海上站保留輔助換流閥，為海上交流匯集母線提供電壓和頻率支撐。其中，輔助換流閥與DRU在交流側并聯、直流側串聯的方案可以有效降低輔助換流閥的容量和電壓等級需求，但是針對黑啟動場景，通常需要海上站配置獨立電源或者與外部電網相連來獲得啟動電能支撐，增加了運維建設成本。

技術實現思路

[0004]有鑒于此，本專利技術提供了一種面向混聯結構的海上風電直流送出系統、啟動方法及裝置，以解決現有海上風電直流送出系統存在的運維成本較高的問題。
[0005]第一方面，本專利技術提供了一種面向混聯結構的海上風電直流送出系統，海上風電場、海上換流閥、直流海纜、陸上換流閥以及陸上電網，海上換流閥經過海上匯流母線與海上風電場連接，并通過直流海纜與陸上換流閥連接，陸上換流閥經過陸上變壓器與陸上電網連接；海上換流閥包括海上輔助模塊化多電平換流閥、第一二極管閥以及多個第二二極管閥；海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側與第一二極管閥直流側并聯，海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側還經過第一旁路開關以及第二旁路開關連接至直流海纜，海上輔助模塊化多電平換流閥的交流側連接至海上匯流母線；第一二極管閥與各第二二極管閥的直流側串聯；第一二極管閥與各第二二極管閥的交流側分別經過各自對應的三繞阻變壓器連接至海上匯流母線，其中，各第二二極管閥通過各自對應的第一斷路器連接至對應三繞阻變壓器的二次繞組接口，通過各自對應的第二斷路器連接至對應三繞阻變壓器的三次繞組接口。
[0006]本專利技術提供的一種面向混聯結構的海上風電直流送出系統，海上換流閥采用多個二極管閥串聯，海上輔助模塊化多電平換流閥與其中一個二極管閥在交流側并聯、直流側串聯的方案，無需設置額外輔助電源來實現海上風電場的黑啟動，降低海上站建設運維成本。
[0007]在一種可選的實施方式中，陸上變壓器包括高變比變壓器和低變比變壓器，高變比變壓器閥側通過第三斷路器連接至陸上換流閥，低變比變壓器閥側通過第四斷路器連接
至陸上換流閥。
[0008]本可選實施方式提供的方法，通過設置高變比變壓器和低變比變壓器，高變比變壓器可以運用于系統啟動階段，為海上換流閥和陸上換流閥充電，低變比變壓器可以運行用于系統正常運行階段，保證海上風電送出系統的平穩運行。
[0009]第二方面，本專利技術提供了一種面向混聯結構的海上風電直流送出系統的啟動方法，應用于如第一方面或第一方面可選實施方式的面向混聯結構的海上風電直流送出系統，包括：當檢測到海上輔助模塊化多電平換流閥解鎖后，向海上輔助模塊化多電平換流閥發送第一控制指令，第一控制指令用于控制海上輔助模塊化多電平換流閥將海上匯流母線的電壓抬升至第一預設電壓，以使海上風電場中的風機啟動，第一預設電壓低于海上匯流母線的額定電壓；當檢測到海上風電場中預設數量的風機啟動，向海上輔助模塊化多電平換流閥發送第二控制指令，第二控制指令用于控制海上輔助模塊化多電平換流閥將海上匯流母線的電壓降低至第二預設電壓，第二預設電壓低于第一預設電壓；當檢測到海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓大于第三預設電壓時，向海上輔助模塊化多電平換流閥發送第三控制指令，第三控制指令用于控制海上輔助模塊化多電平換流閥運行第一控制模式，第三預設電壓大于海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側額定電壓，第一控制模式用于控制海上交流母線的電壓趨于第二預設電壓，并控制海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓趨于額定電壓；當檢測到海上輔助模塊化多電平換流閥運行于第一控制模式，檢測海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓；當海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓大于第四預設電壓時，若存在第一斷路器和第二斷路器處于斷開狀態的第二二極管閥，依次閉合其中一個第二二極管閥對應的第一斷路器和第二斷路器，以使第二二極管閥投入運行；返回檢測海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓的步驟，直至不存在第一斷路器和第二斷路器處于斷開狀態的第二二極管閥；若不存在第一斷路器和第二斷路器處于斷開狀態的第二二極管閥，則啟動海上風電場中未啟動的風機。
[0010]本專利技術提供的一種面向混聯結構的海上風電直流送出系統的啟動方法，當海上風點場中的預設數量的風機啟動時，通過檢測海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓，基于該直流側電壓的大小依次投入第二二極管閥，直至所有的第二二極管閥投入運行，穩定了海上輔助模塊化多電平換流閥直流側電壓，減小了二極管閥投入過程中的直流電壓沖擊，在實現了海上風電直流送出系統黑啟動的同時，保證了黑啟動過程中系統的穩定性。
[0011]在一種可選的實施方式中，若不存在第一斷路器和第二斷路器處于斷開狀態的第二二極管閥，則啟動海上風電場中未啟動的風機，包括：當檢測到不存在第一斷路器和第二斷路器處于斷開狀態的第二二極管閥，則啟動計時操作；當達到目標時長，向海上輔助模塊化多電平換流閥發送第四控制指令，第四控制指令用于控制海上輔助模塊化多電平換流閥運行于第二控制模式，第二控制模式用于控制海上交流母線的電壓趨于額定值，并控制海上輔助模塊化多電平換流閥直流側輸出電流為0；當檢測到海上輔助模塊化多電平換流閥運行于第二控制模式，則啟動海上風電場中未啟動的風機。
[0012]本可選實施方式提供的方法，當所有第二二極管閥投入運行時，啟動計時操作，當達到目標時長，使得控制海上輔助模塊化多電平換流閥控制海上交流母線的電壓趨于額定值，并控制海上輔助模塊化多電平換流閥直流側輸出電流為0，然后啟動海上風電場中未啟動的風機，保證了海上輔助模塊化多電平換流閥側直流側電壓和海上交流母線電壓之間的
穩定。
[0013]在一種可選的實施方式中，當檢測到海上輔助模塊化多電平換流閥解鎖后，向海上輔助模塊化多電平換流閥發送第一控制指令之前，方法還包括：獲取陸上換流閥的第一充電電壓以及海上換流閥的第二充電電壓，第一充電電壓以及第二充電電壓是由陸上電網為陸上換流閥和海上換流閥充電產生的；當檢測到第一充電電壓大于第一閾值，且第二充電電壓大于第二閾值，則向海上換流閥的海上輔助模塊化多電平換流閥發送解鎖供電指令，以使海上輔助模塊化多電平換流閥解鎖。
[0014]本可選實施方式提供的方法，通過陸上電網為海上換流閥和陸上換流閥充電，使得海上換流閥和陸上換流閥解鎖，通過解鎖后的海上換流本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種面向混聯結構的海上風電直流送出系統，其特征在于，所述系統包括：海上風電場、海上換流閥、直流海纜、陸上換流閥以及陸上電網，所述海上換流閥經過海上匯流母線與所述海上風電場連接，并通過所述直流海纜與所述陸上換流閥連接，所述陸上換流閥經過陸上變壓器與所述陸上電網連接；所述海上換流閥包括海上輔助模塊化多電平換流閥、第一二極管閥以及多個第二二極管閥；所述海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側與所述第一二極管閥直流側并聯，所述海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側還經過第一旁路開關以及第二旁路開關連接至直流海纜，所述海上輔助模塊化多電平換流閥的交流側連接至海上匯流母線；第一二極管閥與各第二二極管閥的直流側串聯；所述第一二極管閥與各第二二極管閥的交流側分別經過各自對應的三繞阻變壓器連接至海上匯流母線，其中，各所述第二二極管閥通過各自對應的第一斷路器連接至對應三繞阻變壓器的二次繞組接口，通過各自對應的第二斷路器連接至對應三繞阻變壓器的三次繞組接口。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述陸上變壓器包括高變比變壓器和低變比變壓器，所述高變比變壓器閥側通過第三斷路器連接至陸上換流閥，所述低變比變壓器閥側通過第四斷路器連接至陸上換流閥。3.一種面向混聯結構的海上風電直流送出系統的啟動方法，其特征在于，應用于如權利要求1或2所述的面向混聯結構的海上風電直流送出系統，所述方法包括：當檢測到海上輔助模塊化多電平換流閥解鎖后，向所述海上輔助模塊化多電平換流閥發送第一控制指令，所述第一控制指令用于控制所述海上輔助模塊化多電平換流閥將海上匯流母線的電壓抬升至第一預設電壓，以使所述海上風電場中的風機啟動，所述第一預設電壓低于海上匯流母線的額定電壓；當檢測到所述海上風電場中預設數量的風機啟動，向所述海上輔助模塊化多電平換流閥發送第二控制指令，所述第二控制指令用于控制所述海上輔助模塊化多電平換流閥將海上匯流母線的電壓降低至第二預設電壓，所述第二預設電壓低于所述第一預設電壓；當檢測到所述海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓大于第三預設電壓時，向所述海上輔助模塊化多電平換流閥發送第三控制指令，所述第三控制指令用于控制所述海上輔助模塊化多電平換流閥運行第一控制模式，所述第三預設電壓大于所述海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側額定電壓，所述第一控制模式用于控制海上交流母線的電壓趨于第二預設電壓，并控制所述海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓趨于額定電壓；當檢測到海上輔助模塊化多電平換流閥運行于第一控制模式，檢測所述海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓；當所述海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓大于第四預設電壓時，若存在第一斷路器和第二斷路器處于斷開狀態的第二二極管閥，依次閉合其中一個第二二極管閥對應的第一斷路器和第二斷路器，以使所述第二二極管閥投入運行；返回檢測所述海上輔助模塊化多電平換流閥的直流側電壓的步驟，直至不存在第一斷路器和第二斷路器處于斷開狀態的第二二極管閥；若不存在第一斷路器和第二斷路器處于斷開狀態的第二二極管閥，則啟動海上風電場
中未啟動的風機。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，若不存在第一斷路器和第二斷路器處于斷開狀態的第二二極管閥，則啟動海上風電場中未啟動的風機，包括：當檢測到不存在第一斷路器和第二斷路器處于斷開狀態的第二二極管閥，則啟動計時操作；當達到目標時長，向所述海上輔助模塊化多電平換流閥發送第四控制指令，所述第四控制指令用于控制所述海上輔助模塊化多電平換流閥運行于第二控制模式，所述第二控制模式用于控制海上交流母線的電壓趨于額定值，并控制海上輔助模塊化多電平換流閥直流側輸出電流為0；當檢測到所述海上輔助模塊化多電平換流閥運行于第二控制模式，則啟動海上風電場中未啟動的風機。5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述當檢測到海上輔助模塊化多電平換流閥解鎖后，向所述海上輔助模塊化多電平換流閥發送第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳美福，唐博進，王一凡，茍立峰，周興達，常勇，何振鋒，李曉彤，
申請(專利權)人：中國長江三峽集團有限公司，
類型：發明
國別省市：