一种海上风电经柔直接入系统的紧急功率控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种海上风电经柔直接入系统的紧急功率控制方法和系统，包括：基于预先建立的通讯系统，接收系统调度中心发送的控制信号；根据控制信号的类型，启动对应的紧急功率控制方法；其中，紧急功率控制方法可作用于陆上制动电阻器和/或海上风电场交流系统；陆上制动电阻器设置于陆上换流站直流出口处。本发明专利技术利用柔性直流有功功率可快速独立调节的特点，设计出具备紧急功率控制方法，可有效调节注入主网系统的功率，提高了对海上风电控制的灵活性。

An emergency power control method and system for offshore wind power through flexible direct access system

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电经柔直接入系统的紧急功率控制方法和系统
本专利技术属于柔性直流输电系统控制
，具体涉及一种海上风电经柔直接入系统的紧急功率控制方法和系统。
技术介绍
相对于陆上风电，海上风电资源更丰富，受地理自然环境影响较小，风能持续性更好，因此海上风电已经成为绿色可持续能源发展的主要趋势之一，目前已进入工程化阶段。现有技术中通过柔性直流输电(HVDC)系统将海上风电产生的电能传输至主网成为主要手段，但风力发电具有波动性、间歇性和随机性的特点，对控制系统提出了很高的要求。当风力发电功率较低时，可通过调度主网其他发电机组进行供电。当风力发电功率较高时，需将多余的功率进行耗散处理，否则很容易在主网故障情况下引发直流过压或对主网接地故障的续流，若仅依赖于风机自身的降功率控制，响应时间较长，无法满足短时降功率的需求。此时，一般选择配备制动电阻器实现相应功能。一般情况下，制动电阻器通过检测反映功率不平衡量的偏移量，可自动投入实现功率耗散。但当主网内部发生重大故障或其他紧急情况时，要求海上风电注入的功率在毫秒级时间尺度下降为零或某一功率水平下运行，而风电场的输入功率在百毫秒级的时间尺度上认为是不变的，当前缺乏相应的紧急功率控制策略和方法，不能实现快速功率调节。
技术实现思路
为克服上述现有技术针对经柔性直流输电系统接入主网的海上风电系统，在主网出现重大故障或其他调度需求情况下，不能对注入主网的功率能够进行精准、快速、有效地控制的不足，本专利技术提出一种海上风电经柔直接入系统的紧急功率控制方法和系统，结合陆上换流站直流出口处制动电阻器的功率耗散能力，可实现对注入主网的有功功率进行精准、快速、有效地调节，提高了对风电调节的灵活性。实现上述目的所采用的解决方案为：一种海上风电经柔直接入系统的紧急功率控制方法，其改进之处在于，包括：基于预先建立的通讯系统，接收系统调度中心发送的控制信号；根据所述控制信号的类型，启动对应的紧急功率控制方法；其中，所述紧急功率控制方法可作用于陆上制动电阻器和/或海上风电场交流系统；所述陆上制动电阻器设置于陆上换流站直流出口处。本专利技术提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，所述根据所述控制信号的类型，启动对应的紧急功率控制方法包括：所述控制信号的类型包括：基于主网发生接地故障时设定的第一控制信号、基于要求降低风电注入主网的有功功率时设定的第二控制信号以及基于恢复风电注入主网的有功功率时设定的第三控制信号；当所述控制信号为第一控制信号时，通过控制陆上制动电阻器启动功率耗散功能，实现注入主网有功功率迅速降为0；当所述控制信号为第二控制信号时，启动长期降功率功能，通过启动海上风电场控制系统自身功率耗散功能或海上风电场控制系统自身配合陆上制动电阻器共同功率耗散功能，实现持续降低注入主网的有功功率；当所述控制信号为第三控制信号时，抑制长期降功率功能，通过抑制海上风电场控制系统自身功率耗散功能或海上风电场控制系统自身与陆上制动电阻器功率耗散功能，实现恢复注入主网的有功功率。本专利技术提供的第二优选技术方案，其改进之处在于，所述通过控制陆上制动电阻器启动功率耗散功能，实现注入主网有功功率迅速降为0，包括：通过置零陆上换流站控制系统的内环控制器参数，在毫秒级时间内，控制陆上制动电阻器消耗直流系统传输的有功功率，将注入主网的有功功率降为0。本专利技术提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所述将注入主网的有功功率降为0后，还包括：持续预设时长后，恢复注入主网的有功功率至海上风电机组发电水平。本专利技术提供的第四优选技术方案，其改进之处在于，所述恢复注入主网的有功功率至海上风电机组发电水平，包括：通过调节电阻器投入数量，按照需要的功率恢复速度，恢复注入主网的有功功率至海上风电机组发电水平。本专利技术提供的第五优选技术方案，其改进之处在于，所述启动长期降功率功能，通过启动海上风电场控制系统自身功率耗散功能或海上风电场控制系统自身配合陆上制动电阻器共同功率耗散功能，实现持续降低注入主网的有功功率，包括：当非紧急情况时，将所述第二控制信号传递至海上风电场交流系统，使海上风电场控制系统启动自身功率耗散功能，降低注入主网的有功功率并持续；当紧急情况时，将所述第二控制信号传递至海上风电场交流系统，使海上风电场控制系统启动自身功率耗散功能，降低注入主网的有功功率，同时通过启动陆上制动电阻器功率耗散功能将注入主网的功率快速降低至设置的水平并持续；其中，所述陆上制动电阻器根据风机降功率调整投入的电阻器的数量。本专利技术提供的第六优选技术方案，其改进之处在于，所述抑制长期降功率功能，通过抑制海上风电场控制系统自身功率耗散功能或海上风电场控制系统自身与陆上制动电阻器功率耗散功能，实现恢复注入主网的有功功率，包括：当仅有海上风电场控制系统自身功率耗散功能启动时，将所述第三控制信号传递至海上风电场交流系统，使海上风电场控制系统停止自身功率耗散功能，恢复注入主网的有功功率至海上风电机组发电水平；当海上风电场控制系统自身和陆上制动电阻器功率耗散功能同时启动时，将所述第三控制信号传递至海上风电场交流系统，使海上风电场控制系统停止自身功率耗散功能，同时根据所述第三控制信号停止所述陆上制动电阻器运行，恢复注入主网的有功功率至海上风电机组发电水平。一种海上风电经柔直接入系统的紧急功率控制系统，其改进之处在于，包括：信号模块和控制模块；所述信号模块，用于基于预先建立的通讯系统，接收系统调度中心发送的控制信号；所述控制模块，用于根据所述控制信号的类型，启动对应的紧急功率控制方法；其中，所述紧急功率控制方法可作用于陆上制动电阻器和/或海上风电场交流系统；所述陆上制动电阻器设置于陆上换流站直流出口处。本专利技术提供的第七优选技术方案，其改进之处在于，所述控制模块包括第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元；所述控制信号的类型包括：基于主网发生接地故障时设定的第一控制信号、基于要求降低风电注入主网的有功功率时设定的第二控制信号以及基于恢复风电注入主网的有功功率时设定的第三控制信号；所述第一控制单元，用于当所述控制信号为第一控制信号时，通过控制陆上制动电阻器启动功率耗散功能，实现注入主网有功功率迅速降为0；所述第二控制单元，用于当所述控制信号为第二控制信号时，启动长期降功率功能，通过启动海上风电场控制系统自身功率耗散功能或海上风电场控制系统自身配合陆上制动电阻器共同功率耗散功能，实现持续降低注入主网的有功功率；所述第三控制单元，用于当所述控制信号为第三控制信号时，抑制长期降功率功能，通过抑制海上风电场控制系统自身功率耗散功能或海上风电场控制系统自身与陆上制动电阻器功率耗散功能，实现恢复注入主网的有功功率。本专利技术提供的第八优选技术方案，其改进之处在于，所述第二控制单元包括紧急控制子单元和非紧急控制子单元；所述紧急控制子单元，用于当非紧急情况时，将所述第二控制信号传递至海上风电场交流系统，使海上风电场控制系统启动自身功率耗散功能，降低注入主网的有功功率并持续；所述非紧急控制子单元，用于当紧急情况时，将所述第二控制信号传递至海上风电场交流系统，使海上风电场控制系统启动自身功率耗散功能，降低注入主网的有功功率，同时通过启动陆上制动电阻器功率耗散功能将注入主网的功率快速降低至设置的水平并持续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上风电经柔直接入系统的紧急功率控制方法，其特征在于，包括：基于预先建立的通讯系统，接收系统调度中心发送的控制信号；根据所述控制信号的类型，启动对应的紧急功率控制方法；其中，所述紧急功率控制方法可作用于陆上制动电阻器和/或海上风电场交流系统；所述陆上制动电阻器设置于陆上换流站直流出口处。

【技术特征摘要】
1.一种海上风电经柔直接入系统的紧急功率控制方法，其特征在于，包括：基于预先建立的通讯系统，接收系统调度中心发送的控制信号；根据所述控制信号的类型，启动对应的紧急功率控制方法；其中，所述紧急功率控制方法可作用于陆上制动电阻器和/或海上风电场交流系统；所述陆上制动电阻器设置于陆上换流站直流出口处。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述控制信号的类型，启动对应的紧急功率控制方法包括：所述控制信号的类型包括：基于主网发生接地故障时设定的第一控制信号、基于要求降低风电注入主网的有功功率时设定的第二控制信号以及基于恢复风电注入主网的有功功率时设定的第三控制信号；当所述控制信号为第一控制信号时，通过控制陆上制动电阻器启动功率耗散功能，实现注入主网有功功率迅速降为0；当所述控制信号为第二控制信号时，启动长期降功率功能，通过启动海上风电场控制系统自身功率耗散功能或海上风电场控制系统自身配合陆上制动电阻器共同功率耗散功能，实现持续降低注入主网的有功功率；当所述控制信号为第三控制信号时，抑制长期降功率功能，通过抑制海上风电场控制系统自身功率耗散功能或海上风电场控制系统自身与陆上制动电阻器功率耗散功能，实现恢复注入主网的有功功率。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过控制陆上制动电阻器启动功率耗散功能，实现注入主网有功功率迅速降为0，包括：通过置零陆上换流站控制系统的内环控制器参数，在毫秒级时间内，控制陆上制动电阻器消耗直流系统传输的有功功率，将注入主网的有功功率降为0。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将注入主网的有功功率降为0后，还包括：持续预设时长后，恢复注入主网的有功功率至海上风电机组发电水平。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述恢复注入主网的有功功率至海上风电机组发电水平，包括：通过调节电阻器投入数量，按照需要的功率恢复速度，恢复注入主网的有功功率至海上风电机组发电水平。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述启动长期降功率功能，通过启动海上风电场控制系统自身功率耗散功能或海上风电场控制系统自身配合陆上制动电阻器共同功率耗散功能，实现持续降低注入主网的有功功率，包括：当非紧急情况时，将所述第二控制信号传递至海上风电场交流系统，使海上风电场控制系统启动自身功率耗散功能，降低注入主网的有功功率并持续；当紧急情况时，将所述第二控制信号传递至海上风电场交流系统，使海上风电场控制系统启动自身功率耗散功能，降低注入主网的有功功率，同时通过启动陆上制动电阻器功率耗散功能将注入主网的功率快速降低至设置的水平并持续；其中，所述陆上制动电阻器根据风机降功率调整投入的电阻器的数量。7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述抑...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜镇宇，杨杰，许韦华，阳岳希，涂莉，巴维，孙同越，程婷婷，潘武略，张静，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11