本發(fā)明涉及直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于大規(guī)模遠距離海上風(fēng)電并網(wǎng)的混聯(lián)直流電網(wǎng)啟動方法。

背景技術(shù)：

目前，lcc-hvdc在海底電纜送電、大容量遠距離輸電以及異步電網(wǎng)背靠背互聯(lián)等場合得到廣泛應(yīng)用，但是存在逆變站可能發(fā)生換相失敗、無法對弱交流系統(tǒng)供電、運行過程中需要消耗大量無功功率等缺陷，制約了其進一步發(fā)展。基于全控型電力電子器件的電壓源換流器高壓直流輸電(vsc-hvdc)具有可獨立控制有功無功功率、不存在換相失敗、可為無源孤島供電等優(yōu)點，但是系統(tǒng)造價昂貴、無法有效地處理直流故障。為了能夠合理地利用lcc-hvdc和vsc-hvdc系統(tǒng)的優(yōu)點，一端采用lcc，一端采用vsc的混聯(lián)直流輸電系統(tǒng)被提出，如圖1所示。整流側(cè)采用vsc、逆變側(cè)采用lcc的混聯(lián)直流輸電系統(tǒng)適用于大規(guī)模遠距離海上風(fēng)電并網(wǎng)?；旌现绷鬏旊娤到y(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)運行前需要一個啟動控制過程為整流側(cè)vsc換流器的電容充電，為防止啟動過程產(chǎn)生過電壓過電流危害換流裝置安全，必須為啟動過程設(shè)計合理的啟動控制策略。

由于海上風(fēng)電場一般沒有風(fēng)電以外的其他種類電源，目前對用于大規(guī)模遠距離海上風(fēng)電并網(wǎng)的混聯(lián)直流電網(wǎng)的啟動方法的主要采取在風(fēng)電場側(cè)設(shè)置小型交流啟動電源(如柴油發(fā)電機)的方法提供一個穩(wěn)定的整流側(cè)交流電壓，輔助整流側(cè)vsc換流器啟動，啟動過程完成系統(tǒng)進入穩(wěn)定運行后再將小型交流啟動電源退出。但是這種方法的成本建設(shè)、維護成本都較高。

因此，需要提供一種簡單易行、經(jīng)濟性好，不需要遠距離海上風(fēng)電場側(cè)的小型交流啟動電源的大規(guī)模遠距離海上風(fēng)電并網(wǎng)的混聯(lián)直流電網(wǎng)啟動方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種用于大規(guī)模遠距離海上風(fēng)電并網(wǎng)的混聯(lián)直流電網(wǎng)啟動方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

所述混聯(lián)直流電網(wǎng)包括vsc換流器和lcc換流器；所述vsc換流器接入海上風(fēng)電場，所述lcc換流器接入陸地交流系統(tǒng)，vsc換流器與lcc換流器通過海底直流電纜連接，所述方法包括：

步驟1：控制所述lcc換流器向vsc換流器充電；

步驟2：逐臺并入所述海上風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電機組；

步驟3：控制所述lcc換流器工作于逆變狀態(tài)后，與vsc換流器并聯(lián)運行。

優(yōu)選的，所述步驟1中l(wèi)cc換流器向vsc換流器充電包括閉鎖充電模式和半閉鎖充電模式。

優(yōu)選的，所述閉鎖充電模式：

步驟111：控制所述lcc換流器工作于整流狀態(tài)，閉合海底直流電纜兩端的斷路器；

步驟112：控制所述lcc換流器的電壓指令vdc1ref從0開始緩慢線性增長；

步驟113：所述lcc換流器輸出的直流電流通過vsc換流器中子模塊的二極管向電容充電；

當(dāng)所述閉鎖充電模式結(jié)束后，每個子模塊的電容電壓為

其中，vdc1n為直流電壓額定值，nsm為vsc換流器中每相橋臂包含的子模塊個數(shù)。

優(yōu)選的，所述半閉鎖充電模式：

步驟121：計算所述vsc換流器中需要投入的子模塊個數(shù)n,其中vm為交流側(cè)線電壓峰值。

步驟122：對vsc換流器進行電容均壓控制，用于保證vsc換流器中子模塊的電容持續(xù)充電；

當(dāng)所述半閉鎖充電模式結(jié)束后，每個子模塊的電容電壓為

其中，vdc1n為直流電壓額定值，nsm為vsc換流器中每相橋臂包含的子模塊個數(shù)。

優(yōu)選的，所述步驟2中風(fēng)力發(fā)電機組的定子繞組通過第一斷路器接入風(fēng)電場輸出變壓器，轉(zhuǎn)子繞組依次通過第三斷路器、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器和第二斷路器接入所述風(fēng)電場輸出變壓器；所述風(fēng)電場輸出變壓器通過第四斷路器與所述vsc換流器連接。

優(yōu)選的，所述步驟2中逐臺并入海上風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電機組：

步驟21：閉合第四斷路器，將所述vsc接入風(fēng)電場輸出變壓器；

步驟22：依次閉合第二斷路器和第三斷路器；

步驟23：當(dāng)所述定子繞組的輸出電壓跟蹤上并網(wǎng)點電壓us時，閉合第一斷路器。

優(yōu)選的，所述步驟3中控制lcc換流器工作于逆變狀態(tài)后，與vsc換流器并聯(lián)運行：

步驟31：斷開海底直流電纜兩端的斷路器；

步驟32：將所述lcc換流器切換至逆變狀態(tài)；

步驟33：采集所述vsc換流器的直流側(cè)電壓vdc2，控制所述lcc換流器的直流電壓vdc1＝vdc2后，閉合所述斷路器。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：

1、本發(fā)明提供的一種用于大規(guī)模遠距離海上風(fēng)電并網(wǎng)的混聯(lián)直流電網(wǎng)啟動方法，可以省去風(fēng)電場側(cè)用于輔助啟動的小型交流啟動電源(例如柴油發(fā)電機)，節(jié)約成本；

2、本發(fā)明提供的一種用于大規(guī)模遠距離海上風(fēng)電并網(wǎng)的混聯(lián)直流電網(wǎng)啟動方法，其控制由穩(wěn)態(tài)運行時的控制方法簡化或封鎖某些功能得到，不必為啟動過程單獨編寫控制程序。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。

圖1：本發(fā)明實施例中一種用于大規(guī)模遠距離海上風(fēng)電并網(wǎng)的混聯(lián)直流電網(wǎng)啟動方法流程圖；

圖2：本發(fā)明實施例中大規(guī)模遠距離海上風(fēng)電并網(wǎng)的混聯(lián)直流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本發(fā)明實施例中vsc換流器拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4：本發(fā)明實施例中l(wèi)cc換流器拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5：本發(fā)明實施例中閉鎖充電示意圖；

圖6：本發(fā)明實施例中風(fēng)電機組并網(wǎng)簡化接線圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提供的一種用于大規(guī)模遠距離海上風(fēng)電并網(wǎng)的混聯(lián)直流電網(wǎng)啟動方法的實施例如圖1所示，該混聯(lián)直流電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括vsc換流器和lcc換流器；vsc換流器接入海上風(fēng)電場，lcc換流器接入陸地交流系統(tǒng)，vsc換流器與lcc換流器通過海底直流電纜連接。具體步驟為，

一、控制lcc換流器向vsc換流器充電。

本實施例中l(wèi)cc換流器向vsc換流器充電包括閉鎖充電模式和半閉鎖充電模式。

1、閉鎖充電模式，如圖5所示：

(1)控制lcc換流器工作于整流狀態(tài)，閉合海底直流電纜兩端的斷路器。

(2)控制lcc換流器的電壓指令vdc1ref從0開始緩慢線性增長。

(3)lcc換流器輸出的直流電流通過vsc換流器中子模塊的二極管向電容充電。

本實施例中，當(dāng)閉鎖充電模式結(jié)束后，每個子模塊的電容電壓為

其中，vdc1n為直流電壓額定值，nsm為vsc換流器中每相橋臂包含的子模塊個數(shù)。

2、半閉鎖充電模式：

(1)計算vsc換流器中需要投入的子模塊個數(shù)n,

其中，vm為交流側(cè)線電壓峰值。

(2)對vsc換流器進行電容均壓控制。

本實施例中電容均壓控制策略包括：

①：投入子模塊時，選擇未投入子模塊中電容電壓最低的，將其投入；

②：切除子模塊時，選擇已投入子模塊中電容電壓最高的，將其切除；

③：已投入子模塊中電容電壓最高者比未投入子模塊中電容電壓最低者電壓高δu，則將已投入子模塊中電容電壓最高者切除，將未投入子模塊中電容電壓最低者投入。δu是子模塊電容電壓最高者與子模塊電容電壓最低者間允許的最大偏差。

④：若已投入子模塊電壓大于vmax，則將其切除，找出未投入子模塊中電容電壓最低者投入。vmax是子模塊電容電壓的最大值。

⑤：定期檢測需要投入的子模塊數(shù)目和已投入的子模塊數(shù)目是否相同，若不同則需要投入或者切除一定數(shù)目子模塊使得二者一致。

電容均壓控制，用于保證vsc換流器中子模塊的電容持續(xù)充電；所有子模塊的電容電壓為時，充電過程結(jié)束，即本實施例中，當(dāng)半閉鎖充電模式結(jié)束后，每個子模塊的電容電壓為其中，vdc1n為直流電壓額定值，nsm為vsc換流器中每相橋臂包含的子模塊個數(shù)。

二、逐臺并入海上風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電機組。

本發(fā)明實施例中，如圖6所示：

風(fēng)力發(fā)電機組的定子繞組通過第一斷路器接入風(fēng)電場輸出變壓器；轉(zhuǎn)子繞組依次通過第三斷路器、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器和第二斷路器接入風(fēng)電場輸出變壓器；

風(fēng)電場輸出變壓器通過第四斷路器與vsc換流器連接。

本發(fā)明實施例中逐臺并入海上風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電機組的不再為：

1、閉合第四斷路器，將vsc接入風(fēng)電場輸出變壓器，建立參考電壓。

2、依次閉合第二斷路器和第三斷路器，分別建立風(fēng)電機組的直流電容電壓和定子繞組輸出電壓。

3、當(dāng)定子繞組的輸出電壓跟蹤上并網(wǎng)點電壓us時，閉合第一斷路器，實現(xiàn)最小沖擊電流下風(fēng)電機組的平滑并網(wǎng)。

按照步驟1-3將風(fēng)力發(fā)電機組逐臺并網(wǎng)，此時風(fēng)電機組定子側(cè)向陸上交流系統(tǒng)輸出有功功率為0。

三、控制lcc換流器工作于逆變狀態(tài)后，與vsc換流器并聯(lián)運行。

本實施例中l(wèi)cc換流器工作于逆變狀態(tài)后，與vsc換流器并聯(lián)運行的具體步驟為：

1、斷開海底直流電纜兩端的斷路器。

2、將lcc換流器切換至逆變狀態(tài)。

3、采集vsc換流器的直流側(cè)電壓vdc2，控制lcc換流器的直流電壓vdc1＝vdc2后，閉合斷路器，從而完成混聯(lián)直流電網(wǎng)啟動過程，下一步可以利用混聯(lián)直流電網(wǎng)將海上風(fēng)電場發(fā)出的功率傳輸?shù)疥懮辖涣麟娋W(wǎng)。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。