[发明专利]一种风电低频送出系统的交流故障穿越方法

说明书

本发明公开了一种风电低频送出系统的交流故障穿越方法。本发明采用的技术方案为：当工频交流系统发生接地故障后，观察交交变频器的子模块电容电压平均值是否高于k倍子模块电容电压额定值，若是，则首先将低频系统的频率从fsubgt;1/subgt;调整至fsubgt;1/subgt;+1，与此同时，启动变低频电压幅值控制模式；风机系统在检测到fsubgt;1/subgt;+1电压频率后，观察风机变流器内部的直流电压是否高于msubgt;1/subgt;倍风机变流器直流侧电压的额定值，若是，则启动风机功率控制模式；若在风机功率控制模式下，低频风机的直流电压进一步增大，直至超过msubgt;2/subgt;倍风机变流器直流侧电压的额定值，则低频风机立即投入直流卸能电路。本发明可实现海上风电低频送出系统的故障穿越能力，最大化提升了系统利用率和可靠性。

技术领域

本发明属于低频输电系统领域，具体地说是一种风电低频送出系统的交流故障穿越方法。

背景技术

低频输电通过降低输电频率，减小线路阻抗、减少电缆充电无功、提升电网的输送能力和调控能力，是工频交流输电与直流输电方式的有益补充。海上风电低频输电系统可利用风机直接输出低频电能，通过汇集系统将低频电能传输至海上平台，并通过低频变压器升压后经海缆线路送出，最后通过陆上交交变频站将低频电能变换为工频，汇入工频电网。交交变频器的工、低频相互独立，输电能力不受工频电压、功率因数影响。相较于海上风电直流输电系统，低频输电系统可不增加海上换流站，进而运行维护成本及难度大幅降低，系统可靠性明显加强。

对于海上风电低频输电系统而言，当陆上的工频交流系统出现单相接地等故障时，可能导致交交变频器输出能力下降，而海上风电一般为实现风能最大化利用，往往采用MPPT控制方式，当交交变频器输出能力下降时，由风能转化而来的电能却在源源不断地向交交变频器馈能，进而导致功率失衡，引发系统过电压保护等现象。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种风电低频送出系统的交流故障穿越方法，其实现工频交流系统发生单相接地等故障后，低频系统和海上风电不发生严重过电压而触发的闭锁、脱机等事件，以实现海上风电低频送出系统的故障穿越能力。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种风电低频送出系统的交流故障穿越方法，所述的交流故障穿越方法面向工频交流系统故障，其步骤如下：

步骤1：当工频交流系统发生接地故障后，观察交交变频器的子模块电容电压平均值U_cav是否高于kU_cref，其中，k为子模块电容过电压系数，U_cref为子模块电容电压额定值；

步骤2：若U_cav小于等于kU_cref，则不做任何动作，退回至步骤1；若U_cav大于kU_cref，则首先将低频系统的频率从f₁调整至f₁+1，与此同时，启动变低频电压幅值控制模式；

步骤3：风机系统在检测到f₁+1电压频率后，观察风机变流器内部的直流电压U_cw是否高于m₁U_cwref，其中，m₁表示变低频电压幅值控制模式下风机变流器直流过电压系数，U_cwref为风机变流器直流侧电压的额定值；

步骤4：若U_cw小于等于m₁U_cwref，则不做任何动作，退回至步骤3；若U_cw大于m₁U_cwref，则启动风机功率控制模式；