[发明专利]一种海上风电柔直并网过电流防护方法、系统及设备

说明书

本发明公开了一种海上风电柔直并网过电流防护方法、系统及设备。本发明通过获取海上风电柔直并网系统的系统参数来构建海上风电柔直并网系统等效模型，通过分析发生双极短路时，海上风电柔直并网系统等效模型不同类型的区域的故障放电回路，从而制定闭锁换流器的保护策略，根据保护策略制定限流方案和过电压保护方案，最后通过进行校核从而确定最终限流方案和过电压保护方案。本发明通过构建海上风电柔直并网系统等效模型来制定保护策略，并且综合考虑了保护策略、限流方案和过电压防护方案三者间的协调，从而能够降低发生短路故障时的短路电流，提高了海上风电柔直并网系统运行安全性和可靠性。

技术领域

本发明涉及过电流防护领域，尤其涉及一种海上风电柔直并网过电流防护方法、系统及设备。

背景技术

海上风电具备风能资源丰富、不占用土地资源、风速更高、风电机组单机容量更大等优势，近年来成为世界各国可再生能源发展的重要方向。典型的风电场并网方式有高压交流并网、高压直流并网和柔性直流并网三种方式。随着电力系统中风电穿透功率的增加，电网对风电场的设计、并网和运行提出了越来越多的要求。直流输电技术，尤其是柔性直流输电技术，由于其灵活的控制性能和交直流隔离优势，已经越来越受到大规模远距离输电的风电场的青睐，并且逐渐在海上风电项目中得到应用和推广。

目前，对海上风电柔性直流接入方式下的过电流，主要通过配置限流电抗器来实现防护目的。然而，通过实际研究发现，过电流峰值与保护策略、限流电抗器大小以及过电压防护方案有关，现有过电流的防护方案没有综合考虑过电压防护、过电流防护和保护策略三者间的协调，导致过电流的防护效果比较差。

综上所述，现有技术中的过电流的防护方案没有综合考虑过电压防护、过电流防护和保护策略三者间的协调，存在着过电流的防护效果比较差的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种海上风电柔直并网过电流防护方法、系统及设备，用于解决现有技术中的过电流的防护方案没有综合考虑过电压防护、过电流防护和保护策略三者间的协调优化，存在着过电流的防护效果比较差的技术问题。

本发明提供的一种海上风电柔直并网过电流防护方法，包括以下步骤：

S1：获取海上风电柔直并网系统的系统参数以及运行方式，根据系统参数以及运行方式构建海上风电柔直并网系统等效模型；

S2：对海上风电柔直并网系统等效模型进行区域划分，得到不同类型的区域；

S3：分析海上风电柔直并网系统发生双极短路时，不同类型的区域的故障放电回路，根据故障放电回路制定闭锁换流器的保护策略；

S4：根据保护策略得到闭锁换流器故障放电回路，建立闭锁换流器故障放电回路的等效电路模型，根据等效电路模型制定限流方案；

S5：根据保护策略制定过电压保护方案；

S6：分析在制定限流方案以及过电压防护方案后，海上风电柔直并网系统等效模型在不同故障下的电压参数和电流参数，根据电压参数和电流参数判断限流方案和过电压防护方案是否满足要求；若满足要求，输出限流方案以及过电压防护方案；若不满足要求，重新执行步骤S3～S6。

优选的，海上风电柔直并网系统的系统参数包括外部交流电网参数、直流侧参数、换流站参数、变压器参数、线路参数以及避雷器参数。

优选的，海上风电柔直并网系统等效模型采用VSC-HVDC系统拓扑结构。

优选的，不同类型的区域包括交流区域、换流器区域、直流线路区域、交流线路区域故障以及风电场区域。

优选的，基于电容电感二阶电路建立闭锁换流器故障放电回路的等效电路模型。

优选的，限流方案为在海上风电柔直并网系统的系统中配置限流电抗器，并确定限流电抗器的参数。