一种中高压并网系统及中高压并网发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及并网发电技术领域，特别涉及一种中高压并网系统及中高压并网发电系统。
【背景技术】
[0002]对于大型光伏电站或分布式并网发电系统，逆变系统将光伏阵列直流能量进行逆变后再通过升压变压器馈送到中高压电网。常规光伏并网发电系统，在夜间或阴雨天等光照微弱时，仅逆变系统处于待机状态，而升压变压器一直与中高压电网相连，这样在系统待机时升压变压器将产生空载损耗。
[0003]为了降低整个发电系统的功率损耗，现有技术中存在一种中高压并网技术，将升压变压器作为逆变系统的一部分，升压变压器的输出端通过高压接触器或分接开关与中高压电网相连，高压接触器或分接开关由逆变系统的可控单元控制，进而实现中高压电网的投入和切除:在并网系统待机时切断升压变压器与中高压电网的连接，从而减少升压变压器空载损耗，提高系统整体效率;并在中高压电网投入前，先通过逆变系统的逆变单元直流侧能量对升压变压器进行励磁，建立和中高压电网同幅同相的电压，减少电网投入瞬间对升压变压器和高压器件的冲击，提高关键的使用寿命。
[0004]现在大规模的电站通常由多台逆变器组成，多台逆变器交流侧连接同一个升压变压器;如果仅由单台逆变器来实现高压并网系统控制，在升压变压器励磁环节，会存在打嗝现象;系统需要经过多次启停才能实现正常励磁功能，投入中高压电网。另外，现有技术不具备冗余控制;对于共用一个升压变压器的多台逆变器，控制中高压电网投切的逆变器失效后，该中高压并网系统功能便失效，增加了系统的故障率。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种中高压并网系统及中高压并网发电系统，以解决现有技术中励磁环节存在打嗝现象及不具备冗余控制的问题。
[0006]为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下:
[0007]—种中高压并网系统，所述中高压并网系统包括:N个逆变单元及控制单元;N为正整数;其中:
[0008]所述逆变单元的直流端与直流电源相连，所述逆变单元的交流端与变压器的低压侧相连，所述变压器的高压侧通过分合开关与中高压电网相连，所述变压器用于将所述逆变单元输出的低电压转换为中高压电压;所述逆变单元均用于在所述分合开关分闸时，通过竞争机制使自身成为唯一的电压源逆变单元，否则将成为电流源逆变单元;并且所述逆变单元均用于在所述分合开关合闸时，接收所述分合开关的状态信号，当满足并网条件时进行并网逆变，当满足系统待机条件时，发送分闸命令至所述控制单元；
[0009]所述电压源逆变单元用于在所述分合开关分闸时，根据电网幅值和电网相位同步信号，输出交流电压，并控制所述电流源逆变单元根据所述交流电压启动并工作，与所述电流源逆变单元共同对所述变压器进行励磁，在励磁成功后发送合闸命令至所述控制单元；
[0010]所述控制单元的第一端通过通讯线与所述逆变单元相连，所述控制单元的第二端与所述分合开关的控制端相连，所述控制单元的第三端与所述变压器和所述分合开关的连接点相连，所述控制单元的第四端与所述分合开关和中高压电网的连接点相连;所述控制单元用于:在所述分合开关分闸时，采集并根据所述中高压电网的电压获得所述电网幅值和所述电网相位同步信号，将所述电网幅值和所述电网相位同步信号通过所述通讯线发送至所述逆变单元;再根据所述合闸命令控制所述分合开关合闸，实时发送所述分合开关的状态信号至所述逆变单元;在所述分合开关合闸且满足系统待机条件时，根据所述分闸命令控制所述分合开关分闸。
[0011]优选的，所述逆变单元均包括:逆变电路、能量管理模块及协调控制模块;其中:
[0012]所述协调控制模块用于通过竞争机制使自身所在的逆变单元成为所述电压源逆变单元，否则其所在的逆变单元将成为所述电流源逆变单元；
[0013]当所述逆变单元成为所述电压源逆变单元时:
[0014]所述能量管理模块用于控制所述电压源逆变单元中的逆变电路根据预设电压基准进行工作，生成并输出能量变化量；
[0015]所述协调控制模块还用于根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号，对所述中高压电网的电SVm进行锁相；当满足启动条件后，控制所述电压源逆变单元中的逆变电路输出与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vca的交流电压，且Vca = kVm,k<l, k为扰动系数;输出启动信号至所述电流源逆变单元中的协调控制模块，待所述电流源逆变单元中的逆变电路全部启动或者达到预设时间后，控制所述电压源逆变单元中的逆变电路输出与所述中高压电网的电SVm同相位、幅值为Vo2的交流电压，对所述变压器进行励磁，在励磁成功后发送所述合闸命令至所述控制单元，接收所述分合开关的状态信号;其中，所述与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vo2的交流电压为经过所述变压器后与所述中高压电网的电压Vm同相位同幅值的交流电压；
[0016]当所述逆变单元成为所述电流源逆变单元时:
[0017]所述能量管理模块用于根据所述能量变化量、预设电流及预设参比计算得到电流基准修正值，并控制所述电流源逆变单元中的逆变电路根据所述电流基准修正值进行工作；
[0018]所述协调控制模块还用于接收所述启动信号，控制所述电流源逆变单元中的逆变电路启动并按照所述电流源逆变单元中的能量管理模块的控制进行工作，接收所述分合开关的状态信号。
[0019]优选的，所述电流源逆变单元中的能量管理模块根据所述能量变化量、预设电流及预设参比计算得到所述电流基准修正值所采用的公式为:
[0020]?7 dref=iref-kp ΔΕ；
[0021 ]其中，Δ Ε为所述能量变化量，iref为所述预设电流，匕为所述预设参比，V dref为所述电流基准修正值。
[0022]优选的4为1，且所述逆变单元为所述电压源逆变单元；
[0023]所述电压源逆变单元包括:逆变电路、能量管理模块及协调控制模块;其中:
[0024]所述能量管理模块用于:控制所述逆变电路根据预设电压基准进行工作；
[0025]所述协调控制模块用于:根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号，对所述中高压电网的电Svm进行锁相；当满足启动条件后，控制所述逆变电路输出与所述中高压电网的电Svm同相位、幅值为Vo2的交流电压，对所述变压器进行励磁，在励磁成功后发送所述合闸命令至所述控制单元，接收所述分合开关的状态信号;其中，所述与所述中高压电网的电压vm同相位、幅值为Vo2的交流电压为经过所述变压器后与所述中高压电网的电Svm同相位同幅值的交流电压。
[0026]优选的，所述控制单元包括:
[0027]接收模块，用于在所述分合开关分闸时，采集所述中高压电网的电压，并根据所述中高压电网的电压获得所述电网幅值和所述电网相位同步信号；
[0028]同步模块，用于将所述电网幅值通过所述通讯线发送至所述逆变单元，并将所述电网相位同步信号通过所述通讯线周期性地发送至所述逆变单元；
[0029]驱动模块，用于根据所述合闸命令控制所述分合开关合闸；或者在所述分合开关合闸且满足系统待机条件时，根据所述分闸命令控制所述分合开关分闸；
[0030]反馈模块，用于在所述分合开关合闸时，实时发送所述分合开关的状态信号至所述逆变单元。
[0031]优选的，所述同步模块执行将所述电网相位同步信号通过所述通讯线周期性地发送至所述逆变单元时，具体用于:
[0032]当所述电网的相位满足θΤρ= θη± ΔΘ时，发送所述电网相位同步信号^至所述逆变单元；
[0033]其中，θΤρ为所述电网的相位，0m为预设的参考相位，且ο < em< 231； Δ Θ为预设允许误差。
[0034]优选的，所述控制单元还用于:实时发送所述分合开关的温度和/或监控信号至所述逆变单元。
[0035]优选的，所述分合开关为高压接触器或高压分接开关。
[0036]优选的，所述变压器为双分裂变压器或者双绕组变压器或者箱式变电站；
[0037]当所述变压器为箱式变电站时，所述中高压并网系统的控制单元和所述分合开关集成在所述箱式变电站中，或者所述中高压并网系统的控制单元和所述分合开关集成在所述箱式变电站和所述在高压电网之间。
[0038]—种中高压并网发电系统，包括直流电源、变压器以及上述任一项所述的中高压并网系统。
[0039]本发明提供的中高压并网系统，在分合开关分闸时，通过控制单元采集并根据中高压电网的电压获得电网幅值和电网相位同步信号，将所述电网幅值和所述电网相位同步信号通过通讯线发送至逆变单元;供通过竞争机制成为电压源逆变单元的逆变单元根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号输出交流电压，并控制成为电流源逆变单元的逆变单元根据所述交流电压启动并工作，然后与所述电流源逆变单元共同对变压器进行励磁，并在励磁成功后发送合闸命令至所述控制单元;再由所述控制单元根据所述合闸命令控制所述分合开关合闸，并实时发送所述分合开关的状态信号;在所述分合开关合闸时，由所述控制单元根据所述逆变单元发送的分闸命令控制所述分合开关分闸；最终实现了对于所述中高压电网的投入和切除;本发明所述的中高压并网系统通过所述N个逆变单元共同对所述变压器进行励磁，避免了励磁环节因输入能量不足引起的打嗝现象；同时，所述电压源逆变单元为通过竞争机制得到的，每个所述逆变单元都可以成为所述电压源逆变单元，即使