一种风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法

摘要

本发明公开了一种风电场接入柔性直流的零起升压启动方法，1）将风电场侧柔性直流出口断路器合闸，将风电场出口断路器合闸，在柔性直流解锁运行之前便将风电场与柔性直流连接；2）柔性直流充电解锁，解锁时不再按照常规解锁方法使逆变电压瞬间达到额定值，而是通过控制风电场侧柔性直流换流阀的调制度，使所逆变电压按照一定斜率从低压缓慢上升到额定值；3）待风电场处交流电压达到稳定后，各风电机组启动并网发电，启动过程完成。本发明在不增加额外硬件装置的情况下实现对励磁涌流的规避，具有成本低，易于实现的特点，适用于大部分风电场接入柔性直流的场合，具有广阔的应用前景。

权利要求

1.一种风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法，所述柔性直流输电系统包括至少一个受端换流站VSC1、至少一个送端换流站VSC2、至少一个送端换流站出口断路器K1、至少一个受端换流站变压器T1、至少一个送端换流站变压器T2，其中至少一个风电场通过风电场升压变压器T3与风电场出口断路器K2连接，风电场出口断路器K2与送端换流站出口断路器K1连接，送端换流站出口断路器K1与送端换流站变压器T2连接，送端换流站VSC2与送端换流站变压器T2连接，受端换流站VSC1与受端换流站变压器T1连接,受端换流站VSC1通过直流线路与送端换流站VSC2连接，受端换流站变压器T1与交流系统连接，其特征在于风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法，包括如下步骤：

1）闭合柔性直流输电系统中的送端换流站出口断路器K1，闭合风电场出口断路器K2，使风电场与柔性直流输电系统送端换流站VSC2电气连接，此时风电场和柔性直流输电系统中的送端换流站VSC2都为无电压状态；

2）对柔性直流输电系统进行充电，充电完成后进行解锁，解锁时控制柔性直流输电系统中送端换流站VSC2的调制度，使送端换流站VSC2所逆变电压从低压缓慢上升到额定值，解锁后，风电场和柔性直流输电系统中的送端换流站VSC2的交流侧全部处于有电压状态，升压过程中送端换流站VSC2联接送端换流站变压器T2，风电场升压变压器T3完成充电；

3）待风电场处交流电压达到额定值后，风电场各风电机组启动并网发电，启动过程完成。

2.根据权利要求1所述的风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法，其特征在于风电场和柔性直流输电系统带电前闭合柔性直流送端换流站出口断路器K1和风电场出口断路器K2，即在带电前便使风电场与柔性直流输电系统在电气上连接。

3.根据权利要求1所述的风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法，其特征在于柔性直流输电系统充电完成进行解锁时，通过控制送端换流站VSC2的调制度，使送端换流站VSC2所逆变电压从低压缓慢上升到额定值，而不是由零突变到额定值，其缓慢程度以不引起系统过流跳闸为限。

说明书

一种风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法，属于新型输变电技术发展应用的创新技术。

背景技术

[0002] 由于技术成熟可靠、成本较低，风电是近年来发展最快的新兴可再生能源，最新统计，全球累计风电装机容量已超过3亿千瓦，预计到2020年还将有2亿千瓦的新增装机容量。风电是一种低碳环保的能源，但其大规模集中并网为电网的稳定运行提出了新的挑战，传统的交流并网存在电压稳定性差，风机脱网率高等问题，已不满足风电进一步发展的需求。
柔性直流输电作为一种新兴的输电系统，其采用可关断电力电子器件作为核心部件，有功、无功独立可调，具备优异的风电场并网性能和较强的抗干扰能力，能有效改善低电压穿越能力，满足并网系统对暂态性能的要求，是国际公认的风电等可再生能源并网的最佳技术方案。

[0003] 风电场接入柔性直流输电系统常规启动方法的步骤是：1）柔性直流充电解锁，风电场侧换流站逆变出空载电压；2）柔性直流出口断路器合闸，风电场所在电网线路受电；3）风电场出口断路器合闸，主升压变压器完成充电；4）风电场各馈线断路器合闸，风电机组启动并网发电。在工程应用过程中，步骤3）中风电场主升压变压器充电过程中的励磁涌流难以避免，其涌流大小可以达到额定电流的5-10倍以上，在柔性直流换流阀容量未达到足够大时，该电流极容易导致柔性直流的过流跳闸。

[0004] 针对该励磁涌流导致柔性直流过流跳闸的问题，常规的解决方法有：1）如图2所示，根据变压器励磁涌流大小与合闸角度相关联的特性，在断路器处加装选相合闸装置，使用一定技术指定合闸时的相角值，以达到减小励磁涌流的目的。2）如图3所示，在断路器处加装合闸电阻装置，合闸时首先将一定阻值的电阻器串入回路中，依靠电阻来限制励磁涌流的大小，延时一定时间后再将实际开关合闸，旁路该电阻。

[0005] 上述两种方法虽然可以解决励磁涌流问题，但都需要增加额外的硬件投资，在一些已建成的工程中通常还面临因为无预留安装位置而无法实施的问题，存在较大局限性。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法。本发明考虑了上述启动方法中难以避免的励磁涌流导致柔性直流换流阀过流跳闸的问题，也考虑了上述两种常规解决方案的局限性，提出了一种既能在工程现场解决过流跳闸问题，又不额外增加硬件投资的零起升压启动方法。

[0007] 本发明的技术方案是：本发明的风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法，所述柔性直流输电系统包括至少一个受端换流站VSC1、至少一个送端换流站VSC2、至少一个送端换流站出口断路器K1、至少一个受端换流站变压器T1、至少一个送端换流站变压器T2，其中至少一个风电场通过风电场升压变压器T3与风电场出口断路器K2连接，风电场出口断路器K2与送端换流站出口断路器K1连接，送端换流站出口断路器K1与送端换流站变压器T2连接，送端换流站VSC2与送端换流站变压器T2连接，受端换流站VSC1与受端换流站变压器T1连接,受端换流站VSC1通过直流线路与送端换流站VSC2连接，受端换流站变压器T1与交流系统连接，风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法，包括如下步骤：

[0008] 1）闭合柔性直流输电系统中的送端换流站出口断路器K1，闭合风电场出口断路器K2，使风电场与柔性直流连接，此时风电场和柔性直流输电系统中的送端换流站VSC2都为无电压状态；

[0009] 2）对柔性直流输电系统进行充电，充电完成后进行解锁，解锁时控制柔性直流输电系统中送端换流站VSC2的调制度，使送端换流站VSC2所逆变电压从低压缓慢上升到额定值，解锁后，风电场和柔性直流输电系统中的送端换流站VSC2的交流侧全部处于有电压状态，升压过程中送端换流站VSC2联接送端换流站变压器T2，风电场升压变压器T3完成充电；

[0010] 3）待风电场处交流电压达到额定值后，风电场各风电机组启动并网发电，启动过程完成。

[0011] 本发明的零起升压启动方法在风电场侧柔性直流换流站解锁之前将柔性直流出口断路器和风电场出口断路器合闸，且本发明在风电场侧换流站采用的解锁升压方法是利用柔性直流能够灵活控制所逆变电压的特点，使逆变电压按照一定斜率由零缓慢上升到额定值。本发明的原理在于依靠柔性直流能够灵活控制逆变电压的特点，从低压到额定值缓慢地完成柔性直流联接变压器和风电场升压变压器的充电过程，从而避免过大励磁涌流的产生。本发明所阐述的零起升压启动方法简单可行，在不增加硬件投资仅通过更改操作步骤和修改柔性直流相关软件即可达到规避风电场升压变压器励磁涌流导致系统过流跳闸的问题，适用于绝大部分风电场接入柔性直流的场合，具有较好的推广应用前景。

[0012] 附图说明：

[0013] 图1为本发明风电场接入柔性直流系统示意图；

[0014] 图2为带选相合闸装置的风电场接入柔性直流系统示意图；

[0015] 图3为带合闸电阻装置的风电场接入柔性直流系统示意图。

[0016] 具体实施方式：

[0017] 本发明风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法，包括如下步骤：1）将风电场侧柔性直流出口断路器合闸，将风电场出口断路器合闸，在柔性直流解锁运行之前便将风电场与柔性直流连接；2）柔性直流充电解锁，解锁时不再按照常规解锁方法使逆变电压瞬间达到额定值，而是通过控制风电场侧柔性直流换流阀的调制度，使所逆变电压按照一定斜率从低压缓慢上升到额定值；3）待风电场处交流电压达到稳定后，各风电机组启动并网发电，启动过程完成。

[0018] 如图1所示为本发明实施例风电场接入柔性直流的系统示意图，该系统所指为风电场单独接入柔性直流的场合，即风电场只与柔性直流连接而不与交流输电线路连接的场合。如图1所示，本发明风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法，风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法，所述柔性直流输电系统包括至少一个受端换流站VSC1、至少一个送端换流站VSC2、至少一个送端换流站出口断路器K1、至少一个受端换流站变压器T1、至少一个送端换流站变压器T2，其中至少一个风电场通过风电场升压变压器T3与风电场出口断路器K2连接，风电场出口断路器K2与送端换流站出口断路器K1连接，送端换流站出口断路器K1与送端换流站变压器T2连接，送端换流站VSC2与送端换流站变压器T2连接，受端换流站VSC1与受端换流站变压器T1连接,受端换流站VSC1通过直流线路与送端换流站VSC2连接，受端换流站变压器T1与交流系统连接，本发明实施例风电场接入柔性直流输电系统的零起升压启动方法，包括如下步骤：

[0019]  1）闭合柔性直流输电系统中的送端换流站出口断路器K1，闭合风电场出口断路器K2，使风电场与柔性直流连接，此时风电场和柔性直流输电系统中的送端换流站VSC2都为无电压状态；

[0020] 2）对柔性直流输电系统进行充电，充电完成后进行解锁，解锁时控制柔性直流输电系统中送端换流站VSC2的调制度，使送端换流站VSC2所逆变电压从低压缓慢上升到额定值，解锁后，风电场和柔性直流输电系统中的送端换流站VSC2的交流侧全部处于有电压状态，升压过程中送端换流站VSC2联接送端换流站变压器T2，风电场升压变压器T3完成充电；

[0021] 3）待风电场处交流电压达到额定值后，风电场各风电机组启动并网发电，启动过程完成。

[0022] 本发明风电场和柔性直流输电系统带电前闭合柔性直流送端换流站出口断路器K1和风电场出口断路器K2，即在带电前便使风电场与柔性直流输电系统在电气上连接。

[0023] 本发明柔性直流输电系统充电完成进行解锁时，通过控制送端换流站VSC2的调制度，使送端换流站VSC2所逆变电压从低压缓慢上升到额定值，而不是由零突变到额定值，其缓慢程度以不引起系统过流跳闸为限。

[0024] 本实施例中，上述额定值指1.0p.u.，即正常运行值，具体数值不同工程不一样，但都成为额定值。

[0025] 本发明与增加选相合闸装置或合闸电阻装置等励磁涌流问题的常规解决方案相比，本发明在不增加额外硬件装置的情况下实现对励磁涌流的规避，不增加选相合闸装置或合闸电阻装置等额外硬件投资，而仅通过更改启动操作步骤和修改控制程序即达到了规避风电场升压变压器励磁涌流的目的。具有成本低，易于实现的特点，适用于大部分风电场接入柔性直流的场合，具有广阔的应用前景。