[发明专利]一种海上风电柔性直流并网系统及其启动方法

说明书

本发明公开了一种海上风电柔性直流并网系统及其启动方法，海上风电柔性直流并网系统包括：交流电网、陆上换流站、直流电缆、海上换流站、海上风电场，陆上换流站包括陆上换流站交流场、陆上换流器；海上换流站包括海上换流器、海上换流站交流场；交流电网通过陆上换流站交流场与陆上换流器交流侧连接，陆上换流器直流侧通过直流电缆与海上换流器直流侧连接，海上换流器的交流侧通过海上换流站交流场与海上风电场连接。本发明提供的启动方法，通过控制海上换流器交流电压斜率上升下降并配合相应的开关操作，实现换流站多个变压器的软启动，节省了运行成本，有效提高风电直流并网系统的安全运行水平。

技术领域

本发明涉及海上风电并网技术领域，具体涉及一种海上风电柔性直流并网系统及其启动方法。

背景技术

海上风电并网主要有交流并网和直流并网，输电距离在80公里以内的近海风电，可以采用交流并网方式送出；对于离岸距离较远，传输容量较大的远海风电，从技术经济性角度考虑，则必须采用直流并网方式送出，和近海相比，远海具有更广阔的海域资源和更庞大的风能储备。当前全球海上风电开发正由近海岸向远海岸推进，柔性直流输电系统由于运行方式灵活，具备无源运行能力的特点，已成为远海风电并网的主流技术手段。目前，海上风电柔性直流送出系统的启停顺序控制方法未提及对变压器的启动充电过程，若启动控制中合闸策略不当，会导致海上换流站变压器充电过程中出现较大的励磁涌流，进而导致换流器等设备过流保护，且未考虑启动过程中辅助系统供电，存在无法确保海上风电直流并网系统可靠启动的问题。

发明内容

因此，本发明提供的一种海上风电柔性直流并网系统及其启动方法，克服了现有技术中无法确保海上风电直流并网系统可靠启动的缺陷。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，一种海上风电柔性直流并网系统，包括：交流电网、陆上换流站、直流电缆、海上换流站、海上风电场，其中，陆上换流站包括陆上换流站交流场、陆上换流器；海上换流站包括海上换流器、海上换流站交流场；交流电网通过陆上换流站交流场与陆上换流器交流侧连接，陆上换流器直流侧通过直流电缆与海上换流器直流侧连接，海上换流器的交流侧通过海上换流站交流场与海上风电场连接。

在一实施例中，所述陆上换流站交流场包括：依次连接的第一开关、第一变压器、第二开关。

在一实施例中，海上换流站交流场包括至少一个变压器支路、开关模块包括至少一个第三开关；海上风电场模块包括至少一个风力发电场；每个变压器支路依次与至少一个第三开关、至少一个风力发电场对应连接，其中，第三开关的个数与风力发电场的个数相等；每个变压器支路包括依次连接的第四开关、第二变压器、第五开关。

在一实施例中，各个支路中第五开关的一端通过风电场侧交流母线互联开关相互连接，另一端连接第二变压器。

第二方面，本发明实施例提供一种海上风电柔性直流并网系统的启动方法，基于第一方面所述的海上风电柔性直流并网系统，其特征在于，包括如下步骤：

启动海上换流站的后备电源，当陆上换流器直流侧电压大于第一预设阈值时，启动陆上换流器的定直流电压控制模式，解锁陆上换流器；

当海上换流器直流侧电压值大于第二预设阈值时，启动海上换流器的无源交流电压控制模式，解锁海上换流器；

当海上换流器的输出交流电压达到预设条件时，对风电场侧交流母线进行充电；

当海上换流站风电场侧交流母线达到预设电压并持续该预设电压第一预设时间后，完成海上换流站的启动。

在一实施例中，启动海上换流站的后备电源，当陆上换流器直流侧电压大于第一预设阈值时，启动陆上换流器的定直流电压控制模式，解锁陆上换流器，包括：