海上风电直流送出系统的启动方法与流程

1.本发明涉及海上风电直流送出技术领域，尤其涉及一种海上风电直流送出系统的启动方法。


背景技术：

2.常见的海上风电柔性直流送出拓扑为两端均采用全功率柔性直流拓扑，是工业界成熟的解决方案。其海上平台体积重量较大，成本较高。
3.为了降低海上换流站的体积和重量，有学者提出了将海上柔性直流换流阀替代用二极管换流阀替代，但存在需要改造海上风机为构网型控制策略，是对现有工业体系的一次较大改变。折衷方案是，海上使用二极管换流阀和柔性直流换流阀串联，既不用改变风机控制策略，也可以一定程度上降低体积重量，新型拓扑如图1。
4.然而，申请人在实施上述过程中发现，由于二极管/晶闸管不具备反向电流流通能力，其不能通过岸上站网海上站充电，只能实现功率的单向传输。在风机全部停运时，不能利用岸上电为海上换流站供电，不能利用岸上电源作为海上风机的启机电源。新型拓扑虽然可以降低海上换流站的体积重量，但是其存在启动困难的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种海上风电直流送出系统的启动方法，以解决海上风电送出系统启动困难的问题。
6.本发明提供的海上风电直流送出系统的启动方法，所述海上风电直流送出系统包括海上换流站和陆上换流站，所述海上换流站包括海上柔性直流换流阀和海上常规直流换流阀，所述海上柔性直流换流阀和海上常规直流换流阀串联，所述陆上换流站包括陆上柔性直流换流阀；
7.所述启动方法包括：
8.通过所述陆上换流站的启动电阻对所述海上柔性直流换流阀和所述陆上柔性直流换流阀充电，随后启动海上发电机；
9.所述陆上换流站的耗能装置控制直流侧电压为预设电压；
10.解锁所述海上柔性直流换流阀，并将所述海上柔性直流换流阀并入海上发电机；
11.基于海上发电机运行的状态，逐一启动海上风电场的风机，并在检测到所述风机的功率大于所述海上换流站消耗的功率时，停止启动风机；
12.所述海上发电机退出运行，同步的，所述海上柔性直流换流阀切换为交流电压闭环控制策略；
13.解锁所述海上常规直流换流阀，并控制所述海上常规直流换流阀将直流电压逐渐升高至所述陆上柔性直流换流阀的直流额定电压；
14.解锁所述陆上柔性直流换流阀。
15.优选的，所述预设电压为所述海上柔性直流换流阀的直流额定电压。
16.优选的，所述解锁所述海上柔性直流换流阀，具体为：
17.所述海上柔性直流换流阀通过直流电压外环控制策略解锁。
18.优选的，所述解锁所述海上常规直流换流阀，具体为：
19.所述海上柔性直流换流阀控制其交流电压降低至0，并控制其交流电压为0的状态维持第一预设时间，之后将其交流电压在第二预设时间内逐渐升高至所述海上柔性直流换流阀的交流额定电压；其中，当检测到所述海上柔性直流换流阀的交流电压降低至0时，解锁所述海上常规直流换流阀的变压器；
20.解锁所述海上常规直流换流阀。
21.优选的，所述控制所述海上常规直流换流阀将直流电压逐渐升高至所述陆上柔性直流换流阀的直流额定电压，具体为：
22.通过调整所述海上常规直流换流阀的触发角，以控制所述海上常规直流换流阀将直流电压逐渐升高至所述陆上柔性直流换流阀的直流额定电压。
23.与现有技术相比，本发明提供的海上风电直流送出系统的启动方法具有以下有益效果：本发明提供的海上风电直流送出系统的启动方法，首先通过所述陆上换流站的启动电阻对所述海上柔性直流换流阀和所述陆上柔性直流换流阀充电，随后启动海上发电机，所述陆上换流站的耗能装置控制直流侧电压为预设电压，解锁所述海上柔性直流换流阀，并将所述海上柔性直流换流阀并入海上发电机，之后基于海上发电机运行的状态，逐一启动海上风电场的风机，并在检测到所述风机的功率大于所述海上换流站消耗的功率时，停止启动风机；之后，所述海上发电机退出运行，同时，所述海上柔性直流换流阀切换为交流电压闭环控制策略；最后，解锁所述海上常规直流换流阀和所述陆上柔性直流换流阀，其能提供一种海上风电送出系统的启动方法，提高启动过程中的可靠性和平稳性。
附图说明
24.图1本发明提供的海上风电送出系统的拓扑示意图；
25.图2是本发明实施例提供的海上风电直流送出系统的启动方法的流程示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.参见图1，图1是本发明提供的海上风电送出系统的拓扑示意图。
28.本发明实施例提供的海上风电直流送出系统的启动方法，所述海上风电直流送出系统包括海上换流站和陆上换流站，所述海上换流站包括海上柔性直流换流阀和海上常规直流换流阀，所述海上柔性直流换流阀和海上常规直流换流阀串联，所述陆上换流站包括陆上柔性直流换流阀。所述陆上柔性直流换流阀可以采用全桥子模块的拓扑结构，也可以采用全半桥混合子模块的拓扑结构。
29.其中，在所述海上风电送出系统中，所述海上常规直流换流阀的两端并联旁路开关q2，在所述海上换流站和陆上换流站未解锁时(即初始状态)，旁路开关q2处于闭合的状
态，所述陆上换流站的交流侧的旁路刀闸s1处于断开的状态，同时，断路器q1、断路器q3、断路器q4也处于断开的状态。
30.可以理解的是，上述海上风电送出系统的拓扑结构可以降低海上换流站的体积重量，但同时会带来启动困难的困难，因此，本发明实施例提供了一种海上风电送出的海上换流站和陆上换流站的启动策略。
31.参见图2，图2是本发明实施例提供的海上风电直流送出系统的启动方法的流程示意图。本发明实施例提供的海上风电直流送出系统的启动方法包括步骤s11到步骤s17：
32.步骤s11，通过所述陆上换流站的启动电阻对所述海上柔性直流换流阀和所述陆上柔性直流换流阀充电，随后启动海上发电机；
33.步骤s12，所述陆上换流站的耗能装置控制直流侧电压为预设电压；
34.步骤s13，解锁所述海上柔性直流换流阀，并将所述海上柔性直流换流阀并入海上发电机；
35.步骤s14，基于海上发电机运行的状态，逐一启动海上风电场的风机，并在检测到所述风机的功率大于所述海上换流站消耗的功率时，停止启动风机；
36.步骤s15，所述海上发电机退出运行，同步的，所述海上柔性直流换流阀切换为交流电压闭环控制策略；
37.步骤s16，解锁所述海上常规直流换流阀，并控制所述海上常规直流换流阀将直流电压逐渐升高至所述陆上柔性直流换流阀的直流额定电压；
38.步骤s17，解锁所述陆上柔性直流换流阀。
39.在本发明实施例中，所述步骤s11可以通过合上断路器q1，以利用陆上换流站启动电阻及电源对所述海上柔性直流换流阀的电容充电。陆上换流站通过启动电阻进行不控充电和可控充电将模块电压充电至额定电压，海上柔性直流换流阀通过直流侧充电。同时，所述海上柔性直流换流阀的模块电压也可充电至额定电压。
40.在本发明实施例中，所述步骤s11中“启动海上发电机”可以通过合上断路器q4、断路器q5，以使得所述海上柔性直流换流阀与海上发电机在交流侧变压器相连。由于此时海上柔性直流换流阀的功率模块已充电，不存在冲击电流，海上发电机无需考虑海上柔性直流换流阀的充电功率，因此，海上换流站无需设置启动电阻。
41.在一种可选的实施方式中，所述预设电压为所述海上柔性直流换流阀的直流额定电压。
42.在本发明实施例中，通过陆上换流站的耗能装置消耗电能，从而使得直流侧电压下降，并通过耗能装置控制直流侧的电压为所述海上柔性直流换流阀的直流额定电压，以便于后续所述海上柔性直流换流阀的启动工作。
43.在一种可选的实施方式中，所述解锁所述海上柔性直流换流阀，具体为：
44.所述海上柔性直流换流阀通过直流电压外环控制策略解锁。
45.在一种可选的实施方式中，所述解锁所述海上常规直流换流阀，具体为：
46.所述海上柔性直流换流阀控制其交流电压降低至0，并控制其交流电压为0的状态维持第一预设时间，之后将其交流电压在第二预设时间内逐渐升高至所述海上柔性直流换流阀的交流额定电压；其中，当检测到所述海上柔性直流换流阀的交流电压降低至0时，解锁所述海上常规直流换流阀的变压器；
47.解锁所述海上常规直流换流阀。
48.具体的，所述第一预设时间为200ms，所述第二预设时间为500ms。当然，本发明对所述第一预设时间和所述第二预设时间为不作具体限制。
49.值得说明的是，本发明实施例在所述海上柔性直流换流阀的交流电压为0时投入所述海上常规直流换流阀的变压器，不存在所述海上常规直流换流阀的变压器启动冲击电流。具体的，可以通过合上断路器q3，以投入所述海上常规直流换流阀的变压器。
50.在本发明实施例中，当解锁所述海上常规直流换流阀，所述海上常规直流换流阀的触发角度从150
°
快速降低到90
°
，此时，旁路开关q2处于电流过零点会自动断开。
51.在一种可选的实施方式中，所述步骤s16中“控制所述海上常规直流换流阀将直流电压逐渐升高至所述陆上柔性直流换流阀的直流额定电压”，具体为：
52.通过调整所述海上常规直流换流阀的触发角，以控制所述海上常规直流换流阀的直流电压逐渐升高至所述陆上柔性直流换流阀的直流额定电压。
53.在本发明实施例中，当所述海上常规直流换流阀将直流电压逐渐升高至所述陆上柔性直流换流阀的直流额定电压的过程中，耗能装置直流电压控制指令随之同步上升。
54.在本发明实施例中，由于所述海上常规直流换流阀的直流电压可以在0～额定电压之间变化，当所述海上常规直流换流阀解锁之后随之旁路开关q2断开，此时所述海上常规直流换流阀的两端的直流电压是0，因此，需要逐渐升高到直流额定电压才能输送功率。
55.在本发明实施例中，所述步骤s17“解锁所述陆上换流阀”在具体实现的过程中，可以在所述海上常规直流换流阀的直流电压升高至额定电压后，合上断路器q1，以使得所述陆上柔性直流换流阀通过通过交流侧充电，随后合上旁路刀闸s1，所述陆上柔性直流换流阀在充电成功后自动解锁运行，耗能装置退出运行，解锁完成。
56.本发明提供的海上风电直流送出系统的启动方法，首先通过所述陆上换流站的启动电阻对所述海上柔性直流换流阀和所述陆上柔性直流换流阀充电，随后启动海上发电机，所述陆上换流站的耗能装置控制直流侧电压为预设电压，解锁所述海上柔性直流换流阀，并将所述海上柔性直流换流阀并入海上发电机，之后基于海上发电机运行的状态，逐一启动海上风电场的风机，并在检测到所述风机的功率大于所述海上换流站消耗的功率时，停止启动风机；之后，所述海上发电机退出运行，同时，所述海上柔性直流换流阀切换为交流电压闭环控制策略；最后，解锁所述海上常规直流换流阀和所述陆上柔性直流换流阀，其能提供一种海上风电送出系统的启动方法，提高启动过程中的可靠性和平稳性。
57.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。