一种应对岸上故障的海上风电多端柔直并网系统协调控制方法

本发明涉及电力系统输配电领域，具体地涉及一种应对岸上故障的海上风电多端柔直并网系统协调控制方法。

背景技术：

1、目前海上风电主要通过柔直并网输电系统进行传输，且双端柔直并网输电系统已有较多的应用。但是，点对点的功率传输模式不适用于大规模多区域的新能源并网，所以具有多电源供电和多电网受电的多端柔直并网输电技术，拥有广阔的发展前景。

2、当海上风电多端柔直并网系统的某一个岸上交流电网发生故障时，所对应的岸上换流站的输出功率减小。但由于海上风电场输入海上风电多端柔直并网系统的功率不变，这会导致直流系统中出现盈余功率，造成直流电压上升，危及海上风电多端柔直并网系统的安全运行。目前，工程中的常见方案是在岸上换流站的直流侧装设耗能电阻。一旦直流电压超过阈值，立即投入耗能电阻，以热能的形式消耗直流系统中的盈余功率。但是，若仅依靠耗能电阻消耗直流系统中的盈余功率，会造成一定的能源浪费，且对耗能电阻冷却系统的负担较大。

技术实现思路

1、鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供一种应对岸上故障的海上风电多端柔直并网系统协调控制方法，能够吸收岸上交流电网故障期间海上风电多端柔直并网系统中的盈余功率，在降低电能浪费的同时也提高了电网系统的经济性和安全性。

2、为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

3、一种应对岸上故障的海上风电多端柔直并网系统协调控制方法，包括海上风电多端柔直并网系统，海上风电多端柔直并网系统包括海上风电场、海上换流站、岸上换流站和交流电网，所述海上风电场为永磁直驱式风电场；

4、协调控制系统包括海上换流站多级能量控制系统、海上换流站升频控制系统和风电机组降有功电流控制系统；

5、海上风电场包括海上第一风电机组和第二风电机组，海上换流站包括第一换流站和第二换流站；海上换流站多级能量控制系统包括海上换流站一级能量控制系统和海上换流站二级能量控制系统；

6、应对岸上故障的海上风电多端柔直并网系统在运行过程中包括以下步骤：

7、step1、交流电网发生故障时，海上风电多端柔直并网系统中产生盈余功率，导致直流电压上升，当海上风电多端柔直并网系统检测到直流电压大于阈值vdcth1时，立即启动协调控制系统；

8、step2、当海上风电多端柔直并网系统检测到系统直流电压大于阈值vdcth1时，立即启动海上换流站一级能量控制系统；

9、step2.1、第一换流站随着直流电压的上升，调节能量参考值吸收海上风电多端柔直并网系统中的盈余功率，同时启动第一换流站的海上换流站升频控制系统；

10、step2.2、根据当前的能量wwfmmc1主动提升频率参考值第一风电机组检测到频率升高时，启动风电机组降有功电流控制系统；

11、step2.3、根据频率的变化降低网侧换流器d轴电流参考值减少输入海上风电多端柔直并网系统中的功率；

12、step2.4、若直流电压未超过阈值vdcth2，则在故障结束时海上换流站随着直流电压的下降，调节能量参考值释放能量，同时频率参考值和第一风电机组网侧换流器d轴电流参考值恢复至额定值；

13、step3、当海上风电多端柔直并网系统检测到直流电压大于阈值vdcth2时，立即启动海上换流站二级能量控制系统()；

14、step3.1、第二换流站随着直流电压的上升，调节能量参考值继续吸收海上风电多端柔直并网系统中的盈余功率，同时启动第二换流站的海上换流站升频控制系统；

15、step3.2、根据当前的能量wwfmmc2主动提升频率参考值第二风电机组检测到频率升高时，启动风电机组降有功电流控制系统；

16、step3.3、根据频率的变化降低网侧换流器d轴电流参考值检测到故障结束时，海上换流站随着直流电压的下降，调节能量参考值释放能量，同时频率参考值和海上风电场的网侧换流器d轴电流参考值恢复至额定值。

17、优选的方案中，当海上风电多端柔直并网系统的岸上交流电网发生故障时，协调控制系统、海上换流站升频控制系统和风电机组降有功电流控制系统启动，消纳海上风电多端柔直并网系统中的盈余功率，海上换流站升频控制系统用于对控制海上换流站进行海上换流站升频控制系统。

18、优选的方案中，基于海上风电多端柔直并网系统中的海上换流站，根据直流电压变化的不同情况，设计了海上换流站多级能量控制系统，其中：

19、第一换流站的能量参考值为：

20、

21、其中，wwfmmc1max为第一换流站的能量最大值；vdcmax为直流电压最大允许值，为pu；vdcth1为海上换流站一级能量控制系统的直流电压阈值，为pu；n2为大于的任何值；wwfmmc1th1为直流电压达到阈值vdcth1时的第一换流站的能量。

22、第二换流站的能量参考值为：

23、

24、其中，wwfmmc2max为第二换流站的能量最大值；vdcth2为海上换流站二级能量控制系统的直流电压阈值，为pu；wwfmmc1th2为直流电压达到阈值vdcth2时第二换流站的能量。

25、本专利可达到以下有益效果：

26、1、本发明可利用海上风电多端柔直并网系统中的第一换流站和第二换流站的能量裕度吸收岸上交流电网故障期间海上风电多端柔直并网系统中的盈余功率；

27、2、本系统能够降低海上风电场输入多端柔直系统的功率，最大限度地减少耗能装置的投入，减少电能以热能形式的浪费，提高了运行的安全性和经济性。

技术特征：

1.一种应对岸上故障的海上风电多端柔直并网系统协调控制方法，其特征在于：包括海上风电多端柔直并网系统(1)，海上风电多端柔直并网系统(1)包括海上风电场(101)、海上换流站(102)、岸上换流站(103)和交流电网(104)，所述海上风电场(101)为永磁直驱式风电场；

2.根据权利要求书1所述的应对岸上故障的海上风电多端柔直并网系统协调控制方法，其特征在于：当海上风电多端柔直并网系统(1)的岸上交流电网(104)发生故障时，协调控制系统(2)、海上换流站升频控制系统(202)和风电机组降有功电流控制系统(203)启动，消纳海上风电多端柔直并网系统(1)中的盈余功率，海上换流站升频控制系统(202)用于对控制海上换流站(102)进行海上换流站升频控制系统202。

3.根据权利要求书1所述的应对岸上故障的海上风电多端柔直并网系统协调控制方法，其特征在于：基于海上风电多端柔直并网系统(1)中的海上换流站(102)，根据直流电压变化的不同情况，设计了海上换流站多级能量控制系统(201)，其中：

技术总结
本发明公开了一种应对岸上故障的海上风电多端柔直并网系统协调控制方法，属于电力系统输配电领域。在某个岸上电网发生故障时，直流系统的直流电压上升。系统检测到直流电压大于阈值1时，启动第一换流站的能量控制吸收盈余功率，同时启动升频控制抬升频率参考值。第一换流站检测到频率升高后启动降有功电流控制降低网侧d轴电流参考值。若直流电压未超过阈值2，则在故障结束时，系统恢复稳态控制，否则启动第二换流站的能量控制并启动海上换流站升频控制系统。第二换流站检测到频率升高后，启动降有功电流控制降低网侧d轴电流参考值。本发明可减少耗能电阻的投入和盈余功率以热能形式耗散产生的浪费，有良好的经济性和实用性。

技术研发人员：赵平,贾浩森,倪世杰,黄宇昕,高亨孝
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16