一种低频侧过电压限制方法、结构、系统、设备及介质与流程

本发明涉及电力系统过电压保护领域，具体涉及一种低频侧过电压限制方法、结构、系统、设备及介质。

背景技术：

1、海上风电场和陆上主网的连接通常可采用两种输电技术方案：工频高压交流输电和高压直流输电。工频高压交流输电系统的设计技术成熟运行经验丰富，目前已投运的近海风电场多采用工频高压交流输电直接接入陆上主网。然而，受电缆充电电流的影响，三相交流电缆的最大输电功率随着输电距离的增长而显著减小。对于海上风电的远距离传输及并网方式则可采用低频交流输电技术以克服工频交流输电输送距离和直流输电造价高等存在的缺点。

2、低频交流输电技术核心设备是低频至工频变频器，目前主流的变频器技术采用柔性化的模块化多电平矩阵式变频器(下文简称为多电平矩阵式变频器m3c)，具有较高的传变效率，可以实现能量的双向传输，并实现系统无功补偿及谐波抑制，以及多分频，对系统运行控制带来极大的便利。采用该变频器的海上风电并网系统主电路图如附图1所示。当系统发生故障时，变频器子模块闭锁，闭锁后低频侧线路持续往变频器灌注电流，通过限流电抗器、低频侧各类电抗及二极管整流回路在子模块组上感应出高电压，如图2所示，该高电压远超子模块及低频侧线路和后续变压器等设备的绝缘等级，而在风机侧的电压则在一个比变频器侧过电压要低的水平，风机自身的高电压穿越能力使得风机不会立即退出运行，导致高电压持续存在，威胁阀及低频侧线路及线路上各类设备和风电场风机的安全性。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供一种低频侧过电压限制方法，包括：

2、当发生故障时，给变频器的多电平矩阵式变换器发闭锁信号，使所述多电平矩阵式变换器动作；

3、给变频器的快速旁路开关fbps发送闭合信号使所述快速旁路开关fbps闭合；

4、其中，所述快速旁路开关fbps并联于所述变频器的低频侧线路上。

5、优选的，所述快速旁路开关fbps包括：晶闸管开关，或，机械快速旁路开关，或，并联的晶闸管开关与机械快速旁路开关。

6、优选的，所述机械快速旁路开关具备快速合闸能力。

7、优选的，所述机械快速旁路开关采用电磁斥力驱动机构，所述机械快速旁路开关的电压等级选择与所述低频侧线路的电压等级相同。

8、优选的，所述给变频器的快速旁路开关fbps发送闭合信号，包括：

9、当快速旁路开关fbps为晶闸管开关时，给所述晶闸管开关的控制单元发送闭合信号。

10、优选的，所述给变频器的快速旁路开关fbps发送闭合信号，包括：

11、当fbps为机械快速旁路开关时，给所述机械快速旁路开关的开关控制器发送闭合信号。

12、优选的，所述给变频器的快速旁路开关fbps发送闭合信号，包括：

13、当fbps为并联的晶闸管开关与机械快速旁路开关时，分别给晶闸管开关的控制单元和机械快速旁路开关的开关控制器发送闭合信号。

14、优选的，所述基于所述闭合信号使所述快速旁路开关fbps闭合，包括：

15、基于所述闭合信号触发晶闸管开关导通，使机械快速旁路开关快速闭合；电流由晶闸管开关转移至所述机械快速旁路开关所在的支路，晶闸管开关中的电流逐渐减小直至所述晶闸管开关关断。

16、优选的，所述给变频器的多电平矩阵式变换器发闭锁信号，包括：

17、基于与变频器连接的阀控系统给多电平矩阵式变换器发闭锁信号；

18、其中，所述阀控系统与分频输电系统控制保护系统通讯连接。

19、优选的，所述给变频器的快速旁路开关fbps发送闭合信号，包括：

20、基于阀控系统给分频输电系统控制保护系统发请求旁路fbps信号；

21、基于分频输电系统控制保护系统给快速旁路开关fbps发送闭合信号；

22、其中，所述快速旁路开关fbps与分频输电系统控制保护系统通讯连接；所述闭合信号由所述分频输电系统控制保护系统基于所述请求旁路fbps信号确定。

23、优选的，所述快速旁路开关fbps为三相快速旁路装置fbps。

24、基于同一种发明构思，本发明还提供一种低频侧过电压限制结构，包括：变频器和快速旁路开关fbps；所述变频器的高频侧与电网连接，所述变频器的低频侧与风电场连接；

25、所述快速旁路开关fbps并联于所述变频器的低频侧线路上；所述变频器包括多电平矩阵式变换器。

26、优选的，所述快速旁路开关fbps包括：晶闸管开关，或，机械快速旁路开关，或，并联的晶闸管开关与机械快速旁路开关。

27、优选的，所述结构还包括阀控系统；

28、所述阀控系统和快速旁路开关fbps分别与分频输电系统控制保护系统通讯连接；所述阀控系统还与多电平矩阵式变换器连接；

29、所述阀控系统用于：当发生故障时，分别给多电平矩阵式变换器发闭锁信号，给分频输电系统控制保护系统发请求旁路fbps信号。

30、优选的，所述闭合信号由所述分频输电系统控制保护系统基于所述请求旁路fbps信号确定。

31、基于同一种发明构思，本发明还提供一种低频侧过电压限制系统，包括：

32、控制闭锁模块用于：当发生故障时，给变频器的多电平矩阵式变换器发闭锁信号，使所述多电平矩阵式变换器动作；

33、控制闭合模块用于：给变频器的快速旁路开关fbps发送闭合信号，使所述快速旁路开关fbps闭合；

34、其中，所述快速旁路开关fbps并联于所述变频器低频侧线路上。

35、基于同一种发明构思，本发明还提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；

36、所述处理器，用于存储一个或多个程序；

37、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现本发明提供的一种低频侧过电压限制方法。

38、基于同一种发明构思，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现本发明提供的一种的低频侧过电压限制方法。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

40、本发明提供了一种低频侧过电压限制方法、结构和系统，在变频器的低频侧线路上并联快速旁路开关fbps，当发生故障时，给变频器的多电平矩阵式变换器发闭锁信号，使多电平矩阵式变换器动作；给变频器的快速旁路开关fbps发送闭合信号，使所述快速旁路开关fbps闭合，其中，快速旁路开关fbps并联于所述变频器的低频侧线路上。风电场风机通过低频侧线路及fbps形成一个低压通路，不会经过变频器的桥臂电抗器经二极管整流而在桥臂上感应出两倍额定电压的高过电压，快速开关闭合后低频侧线路及其设备都处于低电压，而风电场风机也处于低电压穿越状态。本发明在限制阀组、低频侧线路及线路上各类设备和风电场风机的过电压保护，便于阀组过电压保护设计，也无需对低频侧线路及线路上各类设备提高或进行特殊绝缘设计，保护阀组、低频线路、风机和其他设备的安全。本发明提供的过电压限制方法不需要把变频器、低频侧线路及线路上设备的绝缘等级提高，可以采用常规绝缘设计，利于变频器阀保护设计，也简化低频侧设备的绝缘设计。