专利名称：柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统。
背景技术：
目前，风力发电的质量表现在稳态的电压、稳定的频率、连续安全的供电和减少对电网环境污染。风电场的位置多位于偏远地区，远离电网，为了将风能顺利输送出去，实际运行中，一般采用架空或电缆两种出线方式，根据单台风机容量，有两台风机共用一台箱变，或一风机对应使用一台箱变等或能联网形式，在设计过程中，本着降低工程造价，提高 供电可靠性的原则，结合风电场接入系统的受电位置，输电容量、输电距离的可行和经济性，确定风电场出线电压等级和回路数、同时按照风电场最终装机规划，考虑到风电场地理、地形、及出线等具体条件，对多种联网方式进行技术经济比较，选定风电场地区电网供电的最优方式。风电网对电网供电的缺点在于，其对电网容量的冲击，风电的发电功率完全取决于风力，风力本身变化大，可能造成电网缺点时供应不足，当电网负荷低时，如发电功率高，则多余的电只能由人为提高负荷，造成电网的波动，对整个地区电网调度造成很大压力，危害电网安全。
实用新型内容本实用新型提供一种柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统，提高了风电场并网运行的可靠性，克服风电接入给系统在频率电压调整以及动态稳定性的影响。为实现上述目的，本实用新型提供一种柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统，其特点是，该系统包含35千伏开关站；35千伏风电场，其与35千伏开关站通过交流线电路连接；通过直流线电路连接的第一 35千伏换流站和第二 35千伏换流站，第一 35千伏换流站通过交流线电路连接35千伏风电场，第二 35千伏换流站通过交流线电路连接35千伏开关站；上述的第一 35千伏换流站与第二 35千伏换流站之间的直流线设为极隔离，该第一 35千伏换流站与第二 35千伏换流站组成静止无功发生器。上述的35千伏风电场包含串联连接的第一风电场35千伏母线和第二风电场35千伏母线，以及串联连接的第一风电场10千伏母线和第二风电场10千伏母线； 上述第一风电场35千伏母线与第二风电场35千伏母线之间电路连接有风电场35千伏开关；该第一风电场35千伏母线和第二风电场35千伏母线还分电路连接第一 35千伏换流站和35千伏开关站；上述的第一风电场10千伏母线与第二风电场10千伏母线之间电路连接有风电场35千伏开关；该第一风电场10千伏母线和第二风电场10千伏母线上电路连接有若干个风力发电机；上述的第一风电场35千伏母线与第一风电场10千伏母线通过35/10千伏变压器电路连接；上述的第二风电场35千伏母线与第二风电场1 0千伏母线通过35/10千伏变压器电路连接；上述的风电场35千伏开关处于运行状态。上述的35千伏开关站包含第一开关站35千伏母线和第二开关站35千伏母线；上述第一开关站35千伏母线外接电网系统，其与电网系统之间串联连接有开关站35千伏开关；该第一开关站35千伏母线还与第二 35千伏换流站电路连接，其与第二 35千伏换流站之间串联连接有开关站35千伏开关和变压器；上述第二开关站35千伏母线外接电网系统，其与电网系统之间串联连接有开关站35千伏开关；该第二开关站35千伏母线还与35千伏风电场电路连接，其与35千伏风电场之间串联连接有开关站35千伏开关和变压器。上述的开关站35千伏开关处于运行状态。上述的第一 35千伏换流站和第二 35千伏换流站包含串联连接的换流站35千伏母线、35千伏开关、换流变和换流阀；第一 35千伏换流站与第二 35千伏换流站的换流阀通过直流线电路连接；第一 35千伏换流站的换流站35千伏母线电路连接35千伏风电场；第二 35千伏换流站的换流站35千伏母线电路连接35千伏开关站；上述的换流阀采用基于模块化多电平技术的电压源型换流阀。电网与风电场通过两回路相连，其中一路由35千伏开关站直接通过交流线接入35千伏风电场的第二风电场35千伏母线，并由35/10千伏变压器与风力发电机相连，实现风力发电机与系统的并网；另外一路由35千伏开关站先接入第二 35千伏换流站转换为直流，第二 35千伏换流站换流阀的通过直流线与第一 35千伏换流站的换流阀相连，第二 35千伏换流站与第一35千伏换流站之间的直流线路设为极隔离，第二 35千伏换流站和第一 35千伏换流站参与交流系统电压/无功调节，作为静止无功发生器运行状态，第一 35千伏换流站中再通过换流变转化为35千伏电压等级，然后通过交流线接入35千伏风电场的第一风电场35千伏母线，并由35/10千伏变压器与风力发电机相连，实现风力发电机与电网系统的并网。本实用新型柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统和现有技术相比，其优点在于，本实用新型采用静止无功发生器并接电网与风电场，提高了风电场并网运行的可靠性，克服风电接入给系统在频率电压调整以及动态稳定性的影响。
图I为本实用新型电柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统的电路模块图；[0029]图2为本实用新型柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统的35千伏开关站的电路原理图；图3为本实用新型柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统的35千伏换流站的电路原理图；图4为本实用新型柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统的35千伏风电场的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图，说明本实用新型的具体实施例。如图I所示，本实用新型公开了一种柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统，该系统包含35千伏开关站1、35千伏风电场2、第一 35千伏换流站3和 第二 35千伏换流站4，电网与风电场通过两回路相连。其中一路，35千伏开关站I与35千伏风电场2之间通过架空线路或电缆线路的交流线电路连接。另一路，35千伏开关站I通过架空线路或电缆线路的交流线电路连接第二 35千伏换流站4，35千伏风电场2通过架空线路或电缆线路的交流线电路连接第一 35千伏换流站3。第一 35千伏换流站3和第二 35千伏换流站4之间通过直流电缆或架空线电路连接，该第一 35千伏换流站3与第二 35千伏换流站4之间的直流线设为极隔离，即直流线路正极、负极线路闸刀拉开，接地闸刀拉开，使该第一 35千伏换流站3与第二 35千伏换流站4组成静止无功发生器(STATC0M )。如图2所示，35千伏开关站I包含有两路线路，一路中包含有第一开关站35千伏母线13，该路线路电路连接35千伏换流站组成的静止无功发生器。另一路中包含有第二开关站35千伏母线14，该线路直接通过交流线连接35千伏风电场2。第一开关站35千伏母线13与外接电网系统电路连接，第一开关站35千伏母线13与电网系统之间串联连接有开关站35千伏开关11。该第一开关站35千伏母线13还与静止无功发生器的第二 35千伏换流站4电路连接，其与第二 35千伏换流站4之间串联连接有开关站35千伏开关11和变压器12。该开关站35千伏开关11为HD4型35千伏开关(运行状态)，变压器12为SZ9-20000/35型变压器。第二开关站35千伏母线14也外接电网系统，其与电网系统之间串联连接有开关站35千伏开关11。该第二开关站35千伏母线14与35千伏风电场2电路连接，其与35千伏风电场2之间串联连接有开关站35千伏开关11和变压器12。该开关站35千伏开关11为HD4型35千伏开关(运行状态)，变压器12为SZ9-20000/35型变压器。如图3所示，组成静止无功发生器的第一 35千伏换流站3和第二 35千伏换流站4包含串联连接的换流站35千伏母线31、35千伏开关32、换流变33和换流阀34。换流变33采用ZZS — 20000/36. 5型换流变，换流阀34采用基于模块化多电平(MMC)技术的电压源型换流阀(M60)。第一 35千伏换流站3的换流阀34与第二 35千伏换流站4的换流阀34通过直流电缆或架空线的直流线电路连接，直流线路中正极、负极线路闸刀拉开，接地闸刀拉开，将直流线路设为极隔离。第一 35千伏换流站3的换流站35千伏母线31与35千伏风电场2通过交流线路电路连接。第二 35千伏换流站4的换流站35千伏母线31与35千伏开关站I通过交流线路电路连接。如图4所示，35千伏风电场2包含串联连接的第一风电场35千伏母线21和第二风电场35千伏母线22，以及串联连接的第一风电场10千伏母线23和第二风电场10千伏母线24。第一风电场35千伏母线21和第二风电场35千伏母线22之间通过一个风电场35千伏开关26电路连接，风电场35千伏开关26为HD4型35千伏开关(运行状态)。第一风电场10千伏母线23和第二风电场10千伏母线24之间通过一个风电场35千伏开关26电路连接，风电场35千伏开关26为HD4型35千伏开关(运行状态)。第一风电场35千伏母线21与第一风电场10千伏母线23电路连接为一条电能传输线路第一风电场35千伏母线21通过一个5千伏开关电路连接静止无功发生器的一 35 千伏换流站3。第一风电场10千伏母线23上电路连接有若干个风力发电机25。第一风电场35千伏母线21与第一风电场10千伏母线23之间电路连接有一个35/10千伏变压器，该变压器两端分别连接有35千伏开关。第二风电场35千伏母线22与第二风电场10千伏母线24路连接为另一条电能传输线路第二风电场35千伏母线22过一个5千伏开关直接电路连接架空线路的交流线，并通过交流线直接连接35千伏开关站I。第二风电场10千伏母线24上电路连接有若干个风力发电机25。第二风电场35千伏母线22与第二风电场10千伏母线24之间电路连接有一个35/10千伏变压器，该变压器两端分别连接有35千伏开关。上述的风力发电机25采用GEl. 5S风力发电机(变速变桨双馈风机)。本实用新型柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统的工作流程如下电网与风电场通过两回路相连，其中一路由35千伏开关站I的35千伏出线(或变电站35千伏出线)，通过35千伏架空线路或电缆线路接入35千伏风电场2的第二风电场35千伏母线22，并由35/10千伏变压器与风力发电机25相连，实现风力发电机25与系统的并网。另外一路由35千伏开关站I的35千伏出线(或变电站35千伏出线)，先经35千伏架空线路或电缆线路接入第二 35千伏换流站4的35千伏母线，由35千伏换流变33转化为直流系统额定的30千伏电压等级，并通过电压源型换流阀34转换为直流，并通过直流电缆或架空线与第一 35千伏换流站3的换流阀34相连，该直流线路设为极隔离，将直流线路正极负极线路闸刀拉开，接地闸刀拉开，第二 35千伏换流站4和第一 35千伏换流站3参与交流系统电压/无功调节，作为静止无功发生器运行状态。第一 35千伏换流站3中再次通过35千伏换流变33转化为35千伏电压等级，再通过交流架空线或电缆连接35千伏风电场2的第一风电场35千伏母线21,并由35/10千伏变压器与风力发电机25相连,实现风力发电机25与系统的并网。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求1.一种柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统，其特征在干，该系统包含 35千伏开关站(I)； 35千伏风电场(2 )，其与所述的35千伏开关站(I)通过交流线电路连接； 通过直流线电路连接的第一 35千伏换流站(3)和第二 35千伏换流站(4)，第一 35千伏换流站(3)通过交流线电路连接35千伏风电场(2)，第二 35千伏换流站(4)通过交流线电路连接35千伏开关站(I)； 所述的第一 35千伏换流站(3)与第二 35千伏换流站(4)之间的直流线设为极隔离，该第一 35千伏换流站(3)与第二 35千伏换流站(4)组成静止无功发生器。
2.如权利要求I所述的电网通过柔性直流系统与风电场并接系统，其特征在于，所述·的35千伏风电场(2)包含串联连接的第一风电场35千伏母线(21)和第二风电场35千伏母线(22)，以及串联连接的第一风电场10千伏母线(23)和第二风电场10千伏母线(24)； 所述第一风电场35千伏母线(21)与第二风电场35千伏母线(22)之间电路连接有风电场35千伏开关(26);该第一风电场35千伏母线(21)和第二风电场35千伏母线(22)还分别电路连接第一 35千伏换流站(3)和35千伏开关站(I)； 所述的第一风电场10千伏母线(23)与第二风电场10千伏母线(24)之间电路连接有风电场35千伏开关(26);该第一风电场10千伏母线(23)和第二风电场10千伏母线(24)上电路连接有若干个风カ发电机(25)； 所述的第一风电场35千伏母线(21)与第一风电场10千伏母线(23)通过35/10千伏变压器电路连接； 所述的第二风电场35千伏母线(22)与第二风电场10千伏母线(24)通过35/10千伏变压器电路连接； 所述的风电场35千伏开关(26)处于运行状态。
3.如权利要求I所述的电网通过柔性直流系统与风电场并接系统，其特征在于，所述的35千伏开关站(I)包含第一开关站35千伏母线(13)和第二开关站35千伏母线(14); 所述第一开关站35千伏母线(13)外接电网系统，其与电网系统之间串联连接有开关站35千伏开关(11);该第一开关站35千伏母线(13)还与第二 35千伏换流站(4)电路连接，其与第二 35千伏换流站(4)之间串联连接有开关站35千伏开关(11)和变压器(12)；所述第二开关站35千伏母线(14)外接电网系统，其与电网系统之间串联连接有开关站35千伏开关(11);该第二开关站35千伏母线(14)还与35千伏风电场(2)电路连接，其与35千伏风电场(2 )之间串联连接有开关站35千伏开关(11)和变压器(12 ); 所述的开关站35千伏开关(11)处于运行状态。
4.如权利要求I所述的电网通过柔性直流系统与风电场并接系统，其特征在于，所述的第一 35千伏换流站(3)和第二 35千伏换流站(4)包含串联连接的换流站35千伏母线(31),35千伏开关(32)、换流变(33)和换流阀(34)； 第一 35千伏换流站(3)与第二 35千伏换流站(4)的换流阀(34)通过直流线电路连接； 第一 35千伏换流站(3)的换流站35千伏母线(31)电路连接35千伏风电场(2)； 第二 35千伏换流站(4)的换流站35千伏母线(31)电路连接35千伏开关站(I)；所述的换流阀(34)采用基于模块化多电平技术 的电压源型换流阀。
专利摘要本实用新型公开了一种柔性直流系统与风电场并接方式下的静止无功发生器运行系统，其包含35千伏开关站；35千伏风电场，其与35千伏开关站通过交流线电路连接；通过直流线电路连接的第一35千伏换流站和第二35千伏换流站，第一35千伏换流站通过交流线电路连接35千伏风电场，第二35千伏换流站通过交流线电路连接35千伏开关站；第一35千伏换流站与第二35千伏换流站之间的直流线设为极隔离，该第一35千伏换流站与第二35千伏换流站组成静止无功发生器。本实用新型采用静止无功发生器并接电网与风电场，提高了风电场并网运行的可靠性，克服风电接入给系统在频率电压调整以及动态稳定性的影响。
文档编号H02J3/18GK202535082SQ201220128370
公开日2012年11月14日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者刘菁, 孙立明, 张晋, 张麟, 徐涛, 徐芳敏, 李宏仲, 王承民, 王沁, 袁一鸣, 陈东, 顾黎强, 骆亮 申请人:上海市电力公司