CN112615390B - 一种基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，包括：柔直控制系统通过控制第一备用电源、第一隔离开关、第二隔离开关、陆上柔直换流站、第一辅助逆变器运行状况，控制第一直流升压变换器启动为直流母线预充电；风电场站控系统控制各机组的第二备用电源、第四隔离开关及第五隔离开关的运行状态，控制各汇集支路合闸；风电场站控系统控制首启机组为汇集支路预充电，当首启机组预充电成功时，控制同汇集支路的其它机组同时启动及投入。本发明在全面启动全直流风电场之前，第一直流升压变换器为直流母线充电，机组对汇集支路充电，使得汇集支路与直流母线等电位，从而可实现全直流风电场的无冲击柔性启动。

Description

一种基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法
技术领域
本发明涉及风力发电及其直流汇集领域，具体涉及一种基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法。
背景技术
建设远海风电场是开发利用海上风能资源，推动能源结构清洁化转型的重要途径。近年来国内、外学者提出海上风电场直流汇集的新技术概念，即采用高增益的机端DC-DC取代传统交流风电机组中的网侧变流器与工频变压器，将机侧变流器输出的直流电压Ulink抬升至直流汇集电压Ucl并实现电能汇集，最终通过安装于海上平台的直流升压站将电压进一步抬升至直流传输电压Utr，从而实现高压直流(High Voltage Direct Current，HVDC)跨海传输，参见如图1所示。中、高压直流断路器成本高昂，采用无直流断路器组网方案将显著提升全直流海上风电场的技术经济性，促进其尽早实现工程应用。然而，由于缺乏直接分断直流故障电流及耐受瞬时冲击电流的能力，采用无直流断路器型汇集系统的全直流海上风电场，在启动、故障切除等暂态过程中必须引入行之有效的内部协调控制策略，以确保系统运行安全。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的对直流基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法过于复杂的缺陷，从而提供一种直流全直流风电场及其启动方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明实施例提供一种基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，全直流风电场包括：柔直控制系统、风电场站控系统、通过直流母线隔离开关与至少一组汇集支路连接的直流母线，直流母线与第一隔离开关、第一直流升压变换器、第二隔离开关、高压直流输电线路及陆上柔直换流站依次连接，一组汇集支路与至少一个机组连接，每个机组包括依次连接的第二直流升压变换器、机侧变流器及风电机组，第二直流升压变换器的高压侧的两个输出端通过第三隔离开关连接，与第二直流升压变换器的高压侧连接的正极汇集支路与负极支路通过第四隔离开关及第五隔离开关连接，第一直流升压变换器通过第一辅助逆变器与第一备用电源及二次用电设备连接于同一条第一交流辅助供电母线上，机侧变流器的输出端通过第二辅助逆变器与第二备用电源及二次用电设备连接于同一条第二交流辅助供电母线上，启动方法包括：柔直控制系统通过控制第一备用电源、第一隔离开关、第二隔离开关、陆上柔直换流站、第一辅助逆变器的运行状况，控制第一直流升压变换器启动并为直流母线预充电；对于每组汇集支路，风电场站控系统通过控制各机组的第二备用电源、第四隔离开关及第五隔离开关的运行状态，控制各汇集支路合闸；对于每条汇集支路上的各机组，风电场站控系统选定尾端机组作为首启机组，风电场站控系统控制首启机组为汇集支路预充电，并根据首启机组所连接的直流母线隔离开关的电压，判断首启机组是否预充电成功；当首启机组预充电成功时，风电场站控系统控制同汇集支路的其它机组同时启动及投入。
在一实施例中，柔直控制系统通过控制第一备用电源、第一隔离开关、第二隔离开关、陆上柔直换流站、第一辅助逆变器的运行状况，控制第一直流升压变换器启动并为直流母线预充电的步骤，包括：柔直控制系统启动第二备用电源向第一交流辅助供电母线供电，当第一交流辅助供电母线的电压达到第一预设电压时，闭合第一隔离开关及第二隔离开关，解锁陆上柔直换流站，陆上柔直换流站为高压直流输电线路充电；当高压直流输电线路的电压达到第二预设电压时，柔直控制系统向第一直流升压变换器发出预充电命令，第一直流升压变换器根据预充电命令，解锁其场侧端口，并以预设运行方式对直流母线充电；当直流母线电压达到第三预设电压时，第一直流升压变换器解锁其直流辅助供电端口，当直流辅助供电端口的电压达到第四预设电压时启动第一辅助逆变器，切除第一备用电源。
在一实施例中，对于每组汇集支路，风电场站控系统通过控制各机组的第二备用电源、第四隔离开关及第五隔离开关的运行状态，控制各汇集支路合闸的步骤，包括：对于每组汇集支路，风电场站控系统控制各机组的第二备用电源为其所连接的第二交流辅助供电母线供电；当第二交流辅助供电母线的电压达到第五预设电压时，风电场站控系统闭合其所在支路的第四隔离开关及第五隔离开关。
在一实施例中，风电场站控系统选定尾端机组作为首启机组，风电场站控系统控制首启动机组为汇集支路预充电，并根据首启机组所连接的直流母线隔离开关的电压，判断首启机组是否预充电成功的步骤，包括：风电场站控系统发出指令至尾端机组，将其配置为首启机组，闭合首启机组的第三隔离开关，启动风电机组及机侧变流器，控制首启机组以电压源输出模式向机侧变流器输出端所连接的电缆充电，建立低压直流母线电压；当低压直流母线电压建立成功后，风电场站控系统发出预充电指令至首启机组，首启机组根据预充电指令，解锁第二直流升压变换器，风电机组以定高压侧输出电压模式对汇集支路预充电；风电机组对汇集支路持续预充电时间达到第一预设时间后，判断第二直流升压变换器高压侧的电压是否达到第三预设电压，当达到时，首启机组发出预充电完成指令至风电场站控系统，若未达到则向风电场站控系统发出预充电故障信号；风电场站控系统接收到预充电完成指令后，风电场站控系统在第二预设时间后，获取直流母线隔离开关的两个触点的两个电压的差值，并判断两个电压的差值是否均小于第一预设电压差值，当均小于第一预设电压差值时，则首启机组预充电成功；控制首启机组的机侧变流器及第二直流升压变换器切换至常规电流源输出模式，启动首启动机组的第二辅助逆变器，切除第二备用电源。
在一实施例中，基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法还包括：当风电场站控系统接收到预充电故障信号，或首启机组预充电失败时，判断首启机组是否为首端机组；当首启机组不为首端机组时，关闭首启机组的风电机组，闭锁其第二直流升压变换器及机侧变流器；判断流过其第三隔离开关的电流是否下降到零，当下降到零时，断开其第三隔离开关及第四隔离开关，断开同汇集支路的其它机组的第四隔离开关及第五隔离开关；将下一机组作为首启机组，返回“风电场站控系统控制首启动机组为汇集支路预充电，并根据首启机组所连接的直流母线隔离开关的电压，判断首启机组是否预充电成功”的步骤。
在一实施例中，基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法还包括：当首启机组为首端机组时，关闭首启机组的风电机组，闭锁第二直流升压变换器及机侧变流器；判断流过其第三隔离开关的电流是否下降到零，当下降到零时，断开其第三隔离开关及第四隔离开关，断开第五隔离开关。
在一实施例中，当首启机组预充电成功时，风电场站控系统控制同汇集支路的其它机组同时启动及投入的步骤，包括：风电场站控系统向其它机组发出启动指令；其它各机组根据启动指令，启动风电机组、解锁机侧变流器，控制风电机组以电压源输出模式向机侧变流器输出端所连接的电缆充电，建立低压直流母线电压；当低压直流母线电压建立成功后，解锁第二直流升压变换器，控制风电机组以定高压侧输出电压模式对风电机组输出端电容充电；获取第三隔离开关的两个触点的两侧电压的差值，判断两个差值的绝对值是否均小于第二预设电压差值，当均小于时，完成机组的投入；控制机组的机侧变流器及第二直流升压变换器切换至常规电流源输出模式，启动首启动机组的第二辅助逆变器，切除第二备用电源。本发明技术方案，具有如下优点：依次分别描述独立权利要求的优点和从属权利要求的优点。
1.本发明提供的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，在全面启动全直流风电场之前，第一直流升压变换器为直流母线充电，机组对汇集支路充电，使得汇集支路与直流母线等电位，从而可实现全直流风电场的无冲击柔性启动，保证全部电器开关等电位闭合与全部电容器平稳可控充电，从而省去启动电阻和直流断路器，显著降低系统造价。
2.本发明提供的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，选取首启机组为汇集支路充电，当首启机组故障时，及时切断故障点，更换首启机组，可在无直流断路器条件下实现对汇集支路内部预伏故障的准确定位与隔离，防止故障扩大并实现无故障区段的正常启动，确保全直流风电场启动过程中的安全性、可靠性不因取消直流断路器而降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的海上风电场支路汇集记住概念示意图；
图2(a)为本发明实施例提供的全直流风电场的一个具体示例的组成图；
图2(b)为本发明实施例提供的全直流风电场的一个具体示例的组成图；
图2(c)为本发明实施例提供的全直流风电场的一个具体示例的组成图；
图3为本发明实施例提供的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法的一个具体示例的流程图；
图4为本发明实施例提供的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法的另一个具体示例的流程图；
图5为本发明实施例提供的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法的另一个具体示例的流程图；
图6为本发明实施例提供的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法的另一个具体示例的流程图；
图7为本发明实施例提供的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法的另一个具体示例的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
本发明实施例提供一种基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，应用于需要安全启动全直流风电场的场合，如图2(a)所示，全直流风电场包括：柔直控制系统、风电场站控系统、通过直流母线隔离开关(如图2(a)中DSi所示，其中i＝1～N，表示第i组汇集支路)与至少一组汇集支路连接的直流母线，直流母线与第一隔离开关(如图2(a)中DSbus所示)、第一直流升压变换器、第二隔离开关(如图2(a)中DSbtr所示)、高压直流输电线路及陆上柔直换流站依次连接，一组汇集支路与至少一个机组(如图2(a)中WTG#ij所示，其中i＝1～N，j＝1～M，i表示第i组汇集支路，j表示第j个机组)连接，每个机组包括依次连接的第二直流升压变换器、机侧变流器及风电机组，第二直流升压变换器的高压侧的两个输出端通过第三隔离开关(如图2(a)中DSij-0所示，其中i＝1～N，j＝1～M，i表示第i组汇集支路，j表示第j个机组)连接，与第二直流升压变换器的高压侧连接的正极汇集支路与负极支路通过第四隔离开关(如图2(a)中DSij-2所示)及第五隔离开关(如图2(a)中DSij-1所示)连接。如图2(b)所示，第一直流升压变换器通过第一辅助逆变器与第一备用电源及二次用电设备连接于同一条第一交流辅助供电母线上，如图2(c)所示，机侧变流器的输出端通过第二辅助逆变器与第二备用电源及二次用电设备连接于同一条第二交流辅助供电母线上，如图3所示，基于图2(a)～图2(c)的全直流风电场，其启动方法包括：
步骤S11：柔直控制系统通过控制第一备用电源、第一隔离开关、第二隔离开关、陆上柔直换流站、第一辅助逆变器的运行状况，控制第一直流升压变换器启动并为直流母线预充电。
步骤S12：对于每组汇集支路，风电场站控系统通过控制各机组的第二备用电源、第四隔离开关及第五隔离开关的运行状态，控制各汇集支路合闸。
步骤S13：对于每条汇集支路上的各机组，风电场站控系统选定尾端机组作为首启机组，风电场站控系统控制首启机组为汇集支路预充电，并根据首启机组所连接的直流母线隔离开关的电压，判断首启机组是否预充电成功。
步骤S14：当首启机组预充电成功时，风电场站控系统控制同汇集支路的其它机组同时启动及投入。
本发明实施例对于基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法为基于双向充电的启动方法，其中双向充电指的是柔直控制系统控制第一直流升压变换器为直流母线充电，以及风电场站控系统控制机组为汇集支路预充电，从而实现双向充电。当风电场站控系统控制机组为汇集支路预充电时，需要选定首启机组，控制首启机组为汇集支路预充电，当首启机组预充电成功时，控制同汇集支路的其它机组启动投入。
本发明实施例提供的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，在全面启动全直流风电场之前，第一直流升压变换器为直流母线充电，机组对汇集支路充电，使得汇集支路与直流母线等电位，从而可实现全直流风电场的无冲击柔性启动，保证全部电器开关等电位闭合与全部电容器平稳可控充电，从而省去启动电阻和直流断路器，显著降低系统造价。
在一具体实施例中，如图4所示，柔直控制系统通过控制第一备用电源、第一隔离开关、第二隔离开关、陆上柔直换流站、第一辅助逆变器的运行状况，控制第一直流升压变换器启动并为直流母线预充电的步骤，包括：
步骤S21：柔直控制系统启动第二备用电源向第一交流辅助供电母线供电，当第一交流辅助供电母线的电压达到第一预设电压时，闭合第一隔离开关及第二隔离开关，解锁陆上柔直换流站，陆上柔直换流站为高压直流输电线路充电。
步骤S22：当高压直流输电线路的电压达到第二预设电压时，柔直控制系统向第一直流升压变换器发出预充电命令，第一直流升压变换器根据预充电命令，解锁其场侧端口，并以预设运行方式对直流母线充电。
步骤S23：当直流母线电压达到第三预设电压时，第一直流升压变换器解锁其直流辅助供电端口，当直流辅助供电端口的电压达到第四预设电压时启动第一辅助逆变器，切除第一备用电源。
如图2(a)及图2(b)，本发明实施例的柔直控制系统控制第一直流升压变换器为直流母线预充电时，首先控制第一备用电源为第一交流辅助供电母线供电，建立第一交流辅助供电母线的供电电压，建立完成后，闭合第一隔离开关(DSbus)及第二隔离开关(DStr)，然后解锁陆上柔直换流站，陆上柔直换流站为高压直流输电线路充电，建立第一直流升压变换器的网侧端口电压Utr，其中陆上柔直换流站为逆变器，当高压直流输电线路的电压达到第二预设电压时(即第一直流升压变换器的网侧端口电压Utr建立完成)，柔直控制系统控制第一直流升压变换器为直流母线预充电，当直流母线电压达到第三预设电压时(即第一直流升压变换器的场侧端口电压Uc1建立完成)，解锁第一直流升压变换器的直流辅助供电端口(即第一直流升压变换器与第一辅助逆变器连接的端口)，建立直流辅助供电端口的电压UAUX，之后，启动第一辅助逆变器，切除第一备用电源，此时第一直流升压变换器通过第一辅助逆变器为平台二次用电设备供电。
在一具体实施例中，对于每组汇集支路，风电场站控系统通过控制各机组的第二备用电源、第四隔离开关及第五隔离开关的运行状态，控制各汇集支路合闸的步骤，包括：
步骤S31：对于每组汇集支路，风电场站控系统控制各机组的第二备用电源为其所连接的第二交流辅助供电母线供电。
步骤S32：当第二交流辅助供电母线的电压达到第五预设电压时，风电场站控系统闭合其所在支路的第四隔离开关及第五隔离开关。
如图2(a)及图2(c)所示，对于场侧的机组，风电场站控系统首先控制各机组的第二备用电源为第二交流辅助供电母线供电，建立第二交流辅助供电母线供电电压，之后，闭合各机组的第四隔离开关(DSij-2)及第五隔离开关(DSij-1)。
在一具体实施例中，如图5所示，风电场站控系统选定尾端机组作为首启机组，风电场站控系统控制首启动机组为汇集支路预充电，并根据首启机组所连接的直流母线隔离开关的电压，判断首启机组是否预充电成功的步骤，包括：
步骤S41：风电场站控系统发出指令至尾端机组，将其配置为首启机组，闭合首启机组的第三隔离开关，启动风电机组及机侧变流器，控制首启机组以电压源输出模式向机侧变流器输出端所连接的电缆充电，建立低压直流母线电压。
如图2(a)所示，WTG#iM机组为尾端机组，WTG#i1机组为首端机组，本发明实施例风电场站控系统将WTG#iM机组作为首启机组，首先控制首启机组的第三隔离开关(DSij-0，j＝M)闭合，并启动其风电机组，解锁其机侧变流器，此时，首启机组以电压源输出模式向机侧变流器输出端所连接的电缆(即机侧变流器与第二直流升压变换器之间的电缆)充电，建立低压直流母线电压Ulink。
步骤S42：当低压直流母线电压建立成功后，风电场站控系统发出预充电指令至首启机组，首启机组根据预充电指令，解锁第二直流升压变换器，风电机组以定高压侧输出电压模式对汇集支路预充电。
步骤S43：风电机组对汇集支路持续预充电时间达到第一预设时间后，判断第二直流升压变换器高压侧的电压是否达到第三预设电压，当达到时，首启机组发出预充电完成指令至风电场站控系统，若未达到则向风电场站控系统发出预充电故障信号。
首启机组支路预充电指令后，WTG#iM的第二直流升压变换器解锁，随即以定高压侧输出电压模式对汇集支路进行预充电；经过一定的充电时间后，判断第二直流升压变换器的高压端口的实际电压是否达到Ucl(此电压为第一直流升压变换器的场侧端口电压Uc1)，若达到则向风电场站控系统发出预充电完成信号，执行操作步骤S44；若未达到则向风电场站控系统发出预充电故障信号，执行操作步骤51。
步骤S44：风电场站控系统接收到预充电完成指令后，风电场站控系统在第二预设时间后，获取直流母线隔离开关的两个触点的两个电压的差值，并判断两个电压的差值是否均小于第一预设电压差值，当均小于第一预设电压差值时，则首启机组预充电成功。
本发明实施例中，自风电场站控系统收到首启机组发出的预充电完成信号时刻起，经过第二预设时间后，由风电场站控系统判断直流母线隔离开关(DSi)正、负极触点两侧电压Δuds-i-p和Δuds-i-n是否满足式(1)(其中Δuth为阈值电压)，若满足则判定该支路预充电成功，闭合直流母线隔离开关(DSi)并执行操作步骤S45；若不满足则判定该汇集支路存在故障，执行操作步骤S51。
max(|Δuds-i-n|,|Δuds-i-p|)≤Δuth (1)
步骤S45：控制首启机组的机侧变流器及第二直流升压变换器切换至常规电流源输出模式，启动首启动机组的第二辅助逆变器，切除第二备用电源。
本发明实施例在首启机组预充电成功后，将首启家族的第二直流升压变换器及机侧变流器切换至常规电流源输出模式，即由第二直流升压变换器控制低电压直流母线电压Ulink，机侧变流器根据风电机组的主控发出的转矩指令执行矢量控制，以实现最大功率点跟踪控制，第二辅助逆变器启动，并切除第二备用电源。
在一具体实施例中，如图6所示，基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法还包括：
步骤S51：当风电场站控系统接收到预充电故障信号，或首启机组预充电失败时，判断首启机组是否为首端机组。
步骤S52：当首启机组不为首端机组时，关闭首启机组的风电机组，闭锁其第二直流升压变换器及机侧变流器。
步骤S53：判断流过其第三隔离开关的电流是否下降到零，当下降到零时，断开其第三隔离开关及第四隔离开关，断开第五隔离开关。
步骤S54：将下一机组作为首启机组，返回“风电场站控系统控制首启动机组为汇集支路预充电，并根据首启机组所连接的直流母线隔离开关的电压，判断首启机组是否预充电成功”的步骤。
在一具体实施例中，基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法还包括：
步骤S61：当首启机组为首端机组时，关闭首启机组的风电机组，闭锁第二直流升压变换器及机侧变流器。
步骤S62：判断流过第三隔离开关的电流是否下降到零，当下降到零时，断开同一汇集支路上其它机组的第四隔离开关及第五隔离开关。
在一具体实施例中，如图7所示，当首启机组预充电成功时，风电场站控系统控制同汇集支路的其它机组同时启动及投入的步骤，包括：
步骤S71：风电场站控系统向其它机组发出启动指令。
步骤S72：其它各机组根据启动指令，启动风电机组、解锁机侧变流器，控制风电机组以电压源输出模式向机侧变流器输出端所连接的电缆充电，建立低压直流母线电压。
步骤S73：当低压直流母线电压建立成功后，解锁第二直流升压变换器，控制风电机组以定高压侧输出电压模式对风电机组输出端电容充电。
步骤S74：获取第三隔离开关的两个触点的两侧电压的差值，判断两个差值的绝对值是否均小于第二预设电压差值，当均小于时，完成机组的投入。
其它各机组分别其第二直流升压变换器，以定高压侧输出电压模式对风电机组输出端电容充电，当第三隔离开关的正、负极触点两侧电压Δuds-ij0-p和Δuds-ij0-n满足式(2)时，闭合第三隔离开关，完成机组投入。
max(|Δuds-ij0-n|,|Δuds-ij0-p|)≤Δuth (2)
步骤S75：控制机组的机侧变流器及第二直流升压变换器切换至常规电流源输出模式，启动首启动机组的第二辅助逆变器，切除第二备用电源。
本发明实施例中其它机组的第三隔离开关闭合后，将其机侧变流器及第二直流升压变换器切换至常规电流源输出模式，即由第二直流升压变换器控制低压直流母线电压Ulink，机侧变流器根据风电机组的主控发出的转矩指令执行矢量控制，以实现最大功率点跟踪运行，第二辅助逆变器启动并承担辅助供电，第二备用电源停止供电。
本发明实施例提供的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，选取首启机组为汇集支路充电，当首启机组故障时，及时切断故障点，更换首启机组，可在无直流断路器条件下实现对汇集支路内部预伏故障的准确定位与隔离，防止故障扩大并实现无故障区段的正常启动，确保全直流风电场启动过程中的安全性、可靠性不因取消直流断路器而降低。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，其特征在于，所述全直流风电场包括：柔直控制系统、风电场站控系统、通过直流母线隔离开关与至少一组汇集支路连接的直流母线，所述直流母线与第一隔离开关、第一直流升压变换器、第二隔离开关、高压直流输电线路及陆上柔直换流站依次连接，一组汇集支路与至少一个机组连接，每个机组包括依次连接的第二直流升压变换器、机侧变流器及风电机组，第二直流升压变换器的高压侧的两个输出端通过第三隔离开关连接，与第二直流升压变换器的高压侧连接的正极汇集支路与负极支路通过第四隔离开关及第五隔离开关连接，第一直流升压变换器通过第一辅助逆变器与第一备用电源及二次用电设备连接于同一条第一交流辅助供电母线上，机侧变流器的输出端通过第二辅助逆变器与第二备用电源及二次用电设备连接于同一条第二交流辅助供电母线上，所述启动方法包括：
柔直控制系统通过控制第一备用电源、第一隔离开关、第二隔离开关、陆上柔直换流站、第一辅助逆变器的运行状况，控制第一直流升压变换器启动并为直流母线预充电；
对于每组汇集支路，风电场站控系统通过控制各机组的第二备用电源、第四隔离开关及第五隔离开关的运行状态，控制各汇集支路合闸；
对于每条汇集支路上的各机组，风电场站控系统选定尾端机组作为首启机组，风电场站控系统控制首启机组为汇集支路预充电，并根据首启机组所连接的直流母线隔离开关的电压，判断首启机组是否预充电成功；
当首启机组预充电成功时，风电场站控系统控制同汇集支路的其它机组同时启动及投入。
2.根据权利要求1所述的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，其特征在于，所述柔直控制系统通过控制第一备用电源、第一隔离开关、第二隔离开关、陆上柔直换流站、第一辅助逆变器的运行状况，控制第一直流升压变换器启动并为直流母线预充电的步骤，包括：
柔直控制系统启动第一备用电源向第一交流辅助供电母线供电，当第一交流辅助供电母线的电压达到第一预设电压时，闭合第一隔离开关及第二隔离开关，解锁陆上柔直换流站，陆上柔直换流站为高压直流输电线路充电；
当高压直流输电线路的电压达到第二预设电压时，柔直控制系统向第一直流升压变换器发出预充电命令，第一直流升压变换器根据所述预充电命令，解锁其场侧端口，并以预设运行方式对直流母线充电；
当直流母线电压达到第三预设电压时，第一直流升压变换器解锁其直流辅助供电端口，当直流辅助供电端口的电压达到第四预设电压时启动第一辅助逆变器，切除第一备用电源。
3.根据权利要求1所述的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，其特征在于，所述对于每组汇集支路，风电场站控系统通过控制各机组的第二备用电源、第四隔离开关及第五隔离开关的运行状态，控制各汇集支路合闸的步骤，包括：
对于每组汇集支路，风电场站控系统控制各机组的第二备用电源为其所连接的第二交流辅助供电母线供电；
当第二交流辅助供电母线的电压达到第五预设电压时，风电场站控系统闭合其所在支路的第四隔离开关及第五隔离开关。
4.根据权利要求1所述的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，其特征在于，所述风电场站控系统选定尾端机组作为首启机组，风电场站控系统控制首启动机组为汇集支路预充电，并根据首启机组所连接的直流母线隔离开关的电压，判断首启机组是否预充电成功的步骤，包括：
风电场站控系统发出指令至尾端机组，将其配置为首启机组，闭合首启机组的第三隔离开关，启动风电机组及机侧变流器，控制首启机组以电压源输出模式向机侧变流器输出端所连接的电缆充电，建立低压直流母线电压；
当低压直流母线电压建立成功后，风电场站控系统发出预充电指令至首启机组，首启机组根据所述预充电指令，解锁第二直流升压变换器，风电机组以定高压侧输出电压模式对汇集支路预充电；
风电机组对汇集支路持续预充电时间达到第一预设时间后，判断第二直流升压变换器高压侧的电压是否达到第三预设电压，当达到时，首启机组发出预充电完成指令至风电场站控系统，若未达到则向风电场站控系统发出预充电故障信号；
风电场站控系统接收到预充电完成指令后，风电场站控系统在第二预设时间后，获取直流母线隔离开关的两个触点的两个电压的差值，并判断两个电压的差值是否均小于第一预设电压差值，当均小于第一预设电压差值时，则首启机组预充电成功；
控制首启机组的机侧变流器及第二直流升压变换器切换至常规电流源输出模式，启动首启动机组的第二辅助逆变器，切除第二备用电源。
5.根据权利要求4所述的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，其特征在于，还包括：
当风电场站控系统接收到预充电故障信号，或首启机组预充电失败时，判断首启机组是否为首端机组；
当首启机组不为首端机组时，关闭首启机组的风电机组，闭锁其第二直流升压变换器及机侧变流器；
判断流过其第三隔离开关的电流是否下降到零，当下降到零时，断开其第三隔离开关及第四隔离开关，断开第五隔离开关；
将下一机组作为首启机组，返回“风电场站控系统控制首启动机组为汇集支路预充电，并根据首启机组所连接的直流母线隔离开关的电压，判断首启机组是否预充电成功”的步骤。
6.根据权利要求5所述的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，其特征在于，还包括：
当首启机组为首端机组时，关闭首启机组的风电机组，闭锁第二直流升压变换器及机侧变流器；
判断流过第三隔离开关的电流是否下降到零，当下降到零时，断开同一汇集支路上其它机组的第四隔离开关及第五隔离开关。
7.根据权利要求1所述的基于双向充电的海上全直流风电场柔性启动方法，其特征在于，所述当首启机组预充电成功时，风电场站控系统控制同汇集支路的其它机组同时启动及投入的步骤，包括：
风电场站控系统向其它机组发出启动指令；
其它各机组根据所述启动指令，启动风电机组、解锁机侧变流器，控制风电机组以电压源输出模式向机侧变流器输出端所连接的电缆充电，建立低压直流母线电压；
当低压直流母线电压建立成功后，解锁第二直流升压变换器，控制风电机组以定高压侧输出电压模式对风电机组输出端电容充电；
获取第三隔离开关的两个触点的两侧电压的差值，判断两个差值的绝对值是否均小于第二预设电压差值，当均小于时，完成机组的投入；
控制机组的机侧变流器及第二直流升压变换器切换至常规电流源输出模式，启动首启动机组的第二辅助逆变器，切除第二备用电源。
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