【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及远海风电并网，具体涉及远海风电全直流汇集与送出系统及其启动控制方法及装置。
技术介绍
1、直流输电是大规模新能源远距离送出与广域消纳的有效解决手段，随着远海风电场容量、面积不断增大，柔性直流应用于远海风电并网存在无功损耗大、工程投资成本高、宽频谐振等问题，基于全直流变换的海上风电直流汇集系统，从风机出口到汇集、传输环节，均采用直流电能变换方式，在兼顾柔性直流高压直流输电技术优势的同时，有效解决了交流汇集带来的诸多问题，已成为海上风电并网技术的重要发展方向。目前世界范围内尚无远海风电经全直流汇集送出技术的工程应用经验，当前的直流汇集送出系统设备集成度低，且针对系统启动运行控制研究较为缺乏。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了远海风电全直流汇集与送出系统及其启动控制方法及装置，以解决当前的直流汇集送出系统设备集成度低、适应新型高压直流变压器的系统启动控制研究缺乏的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种远海风电全直流汇集与送出系统，包括：依次连接的远海风电场、直流汇集电网、直流变压器、直流电缆和陆上换流站；远海风电场进行风力发电，将风力发电产生的电能通过直流汇集电网输送至直流变压器进行升压，升压后的电能经过陆上换流站转换为交流后输送至交流电网；直流变压器有正负两级对称结构构成，正负两级均包括高压桥臂、低压桥臂和公共桥臂，每个桥臂包括至少两相，在正极或负极结构中，高压桥臂的一端连接低压桥臂的一端以及公共桥臂的一端形成公共点；正极结构中低压桥臂的另一端
3、本专利技术实施例提供的远海风电全直流汇集与送出系统，通过采用桥臂结构的直流变压器，无需采用体积较大的隔离型变压器，提高了系统的集成度；同时该直流变压器能够用于高压(百kv)大容量(kmw)场合，且可扩展为多端口多相结构实现系统扩容。
4、在一种可选的实施方式中，远海风电场包括：多个串联的直流风机，多个串联的直流风机并联连接，直流风机包括依次连接的风力发电机、交流变压器、风机机侧整流器和直流耗能装置，风机机侧整流器包括基于全桥子模块结构的模块化多电平整流桥，直流耗能装置包括可控电力电子器件和可变电阻。
5、本实施例中，通过设置直流耗能装置能够在风机侧出现盈余功率时及时耗散，避免直流电压过压，保证了设备安全和系统的稳定运行；通过风机串并联实现直流电压抬升和容量适应，通过直流变压器实现直流电压变换，相比于两级直流升压拓扑，减少了设备数量和功率损耗，提高了能量利用率。
6、第二方面，本专利技术提供了一种远海风电全直流汇集与送出系统的启动控制方法，方法应用于第一方面的远海风电全直流汇集与送出系统，方法包括：判断系统的状态为停运状态或者为故障状态；当为停运状态时，依次启动陆上换流站、直流变压器和远海风电场，闭合直流汇集电网与直流变压器之间的开关、风机串与直流汇集电网之间的开关，启动远海风电场之前，将直流变压器的低压端口电压设置为低于第一阈值的第一设定值；或者，当为停运状态时，启动陆上换流站，分别启动远海风电场和直流变压器，当远海风电场出口直流电压完成升压且运行稳定时，闭合远海风电场与直流汇集电网之间的开关，当远海风电场出口电压和直流变压器低压端口电压稳定且差异不大于预设额定值时，闭合直流汇集电网与直流变压器之间的开关；当为某串风机内部或出线故障状态时，闭锁远海风电场和直流变压器，故障隔离后，解锁直流变压器，解锁远海风电场中并联非故障串的风机。
7、本专利技术实施例提供的远海风电全直流汇集与送出系统的启动控制方法，通过判断系统当前状态采用不同的启动控制方式，当处于停运状态时，依次启动陆上换流站、直流变压器和远海风电场，同时启动远海风电场之前，先将直流变压器的低压端口电压设置为低于第一阈值的第一设定值，再将直流汇集电网与直流变压器之间的开关闭合实现系统连接，可以降低充电和开关操作过程中的电气冲击；另外当处于停运状态时，还可以先启动陆上换流站，再分别启动直流变压器和远海风电场，由此简化了启动流程，缩短了启动时间；另外当某串风机内部或出线处于故障状态时，通过风机、直流变压器间的解闭锁协调配合，可实现故障隔离后的系统恢复到稳定运行状态的启动。
8、在一种可选的实施方式中，当为停运状态时，依次启动陆上换流站、直流变压器和远海风电场，闭合直流汇集电网与直流变压器之间的开关、风机串与直流汇集电网之间的开关，启动远海风电场之前，将直流变压器的低压端口电压设置为低于第一阈值的第一设定值，包括：当为停运状态时，启动陆上换流站；启动直流变压器；控制直流变压器的低压端口电压设置为低于第一阈值的第一设定值，控制直流汇集电网与直流变压器之间的开关闭合；控制直流变压器的低压端口电压以第一预设斜率上升至第二设定值，为风机机侧整流器中的子模块不控充电；解锁风机机侧整流器中的子模块，启动功率控制模式；解锁风机桨距角控制，完成远海风电场启动。
9、在一种可选的实施方式中，启动直流变压器，包括：闭锁低压桥臂、高压桥臂和公共桥臂的功率开关器件，对高压桥臂和公共桥臂的功率开关器件进行不控充电；解锁高压桥臂和公共桥臂的功率开关器件，对高压桥臂和公共桥臂的功率开关器件进行充电至充电完成，并完成对低压桥臂的不控充电；解锁低压桥臂的功率开关器件，由高压桥臂和公共桥臂对低压桥臂充电。
10、在一种可选的实施方式中，当为停运状态时，启动陆上换流站，分别启动远海风电场和直流变压器，当远海风电场出口直流电压完成升压且运行稳定时，闭合远海风电场与直流汇集电网之间的开关，当远海风电场出口电压和直流变压器低压端口电压稳定且差异不大于预设额定值时，闭合风机和直流汇集电网之间的开关，包括：当为停运状态时，启动陆上换流站；分别启动远海风电场和直流变压器；当远海风电场出口直流电压完成升压且运行稳定时，闭合远海风电场与直流汇集电网之间的开关；当远海风电场出口电压和直流变压器低压端口电压稳定且差异不大于预设额定值时，闭合直流汇集电网与直流变压器之间的开关；将风机机侧整流器控制模式由直流电压控制切换为定功率控制，且功率初始参考值为0；当直流变压器端口电压电流在预设范围内时，调整风机机侧整流器的功率参考值以第二预设斜率上升到第一额定值。
11、在一种可选的实施方式中，分别启动远海风电场和直流变压器，包括：启动直流变压器；启动风机；解锁风机机侧整流器中的子模块，采用定直流电压控制建立风机端口电压。
12、在一种可选的实施方式中，当为某串风机内部或出线故障状态时，闭锁远海风电场和直流变压器，故障隔离后，解锁直流变压器，解锁远海风电场中并联非故障串的风机，包括：当某串风机内部或出线接地故障时，闭锁所有风机和直流变压器；当故障风机极线电流低于第二阈值时，跳开故障串风机和直流汇集电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种远海风电全直流汇集与送出系统，其特征在于，包括：依次连接的远海风电场、直流汇集电网、直流变压器、直流电缆和陆上换流站；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远海风电场包括：多个串联的直流风机，多个串联的直流风机并联连接，直流风机包括依次连接的风力发电机、交流变压器、风机机侧整流器和直流耗能装置，所述风机机侧整流器包括基于全桥子模块结构的模块化多电平整流桥，所述直流耗能装置包括可控电力电子器件和可变电阻。
3.一种远海风电全直流汇集与送出系统的启动控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求2所述的远海风电全直流汇集与送出系统，所述方法包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当为停运状态时，依次启动陆上换流站、直流变压器和远海风电场，闭合直流汇集电网与直流变压器之间的开关、风机串与直流汇集电网之间的开关，启动远海风电场之前，将所述直流变压器的低压端口电压设置为低于第一阈值的第一设定值，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，启动直流变压器，包括：
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，分别启动远海风电场和直流变压器，包括：
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当为某串风机内部或出线故障状态时，闭锁远海风电场和直流变压器，故障隔离后，解锁直流变压器，解锁远海风电场中并联的非故障串的风机，包括：
9.一种远海风电全直流汇集与送出系统的启动控制装置，其特征在于，所述装置应用于权利要求2所述的远海风电全直流汇集与送出系统，所述远海风电场通过开关和所述直流汇集电网连接，所述装置包括：
10.一种计算机设备，其特征在于，包括：
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求3至8中任一项所述的远海风电全直流汇集与送出系统的启动控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种远海风电全直流汇集与送出系统，其特征在于，包括：依次连接的远海风电场、直流汇集电网、直流变压器、直流电缆和陆上换流站；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远海风电场包括：多个串联的直流风机，多个串联的直流风机并联连接，直流风机包括依次连接的风力发电机、交流变压器、风机机侧整流器和直流耗能装置，所述风机机侧整流器包括基于全桥子模块结构的模块化多电平整流桥，所述直流耗能装置包括可控电力电子器件和可变电阻。
3.一种远海风电全直流汇集与送出系统的启动控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求2所述的远海风电全直流汇集与送出系统，所述方法包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当为停运状态时，依次启动陆上换流站、直流变压器和远海风电场，闭合直流汇集电网与直流变压器之间的开关、风机串与直流汇集电网之间的开关，启动远海风电场之前，将所述直流变压器的低压端口电压设置为低于第一阈值的第一设定值，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，启动直流变压器，包括：
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当为...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁艺嘉，苏鹏飞，刘亚丽，韩乃峥，陈凯龙，李元贞，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。