CN113629753B - 一种海上风电直流输电系统及其黑启动方法 - Google Patents

一种海上风电直流输电系统及其黑启动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海上风电直流输电系统及其黑启动方法，所述系统的二极管整流器的交流侧和电压源型换流器的交流侧分别经由与其连接的变压器和交流断路器与海上电网连接，且电压源型换流器的交流侧与二极管整流器的交流侧并联；电压源型换流器的直流侧与二极管整流器的直流侧串联，且电压源型换流器的直流侧和二极管整流器的直流侧经由海底直流电缆构成的直流输电线路，将电能传输至陆上换流站进行交直流变换后，将电能并入陆上电网；二极管整流器的直流侧还并联有旁路断路器和晶闸管，用于为海上风电场提供黑启动能量。本发明无需附加交流启动电缆，即可实现海上风电直流输电系统的黑启动，且风电场无需更改原先的跟网型控制策略，适用范围更广。

Description

一种海上风电直流输电系统及其黑启动方法
技术领域
本发明涉及电力工程技术领域，尤其涉及一种海上风电直流输电系统及其黑启动方法。
背景技术
随着海上风电行业的发展，以及近海区域海上风电开发日渐饱和，大容量远海风电送出技术逐渐成为研究热点之一。在目前已有的海上风电送出方案中，较为成熟的是集中式送出方案。集中式送出方案是将所有风力发电机的交流输出侧进行并联汇流，然后经过一个海上升压站，将几十千伏的电压升至数百千伏的电压，再通过一个海上换流站对其进行交流/直流变换，变换后的高压直流电通过海底线缆传输至陆上换流站再进行直流/交流变换，最终并入陆上高压电网。同时也有无需升压站的集中式送出方案，即风力发电机输出比较高的交流电压，在进行并联汇流后无需海上升压站，直接通过海上换流站进行变换送出。
与陆上风电的输电系统不同，海上风电的输电系统格外重视送端换流站，因为海上平台的建设成本高、技术难度大，而大容量直流送出的场合下送端换流站的体积较大，所以对海上换流站中的系统拓扑的研究格外重要。该拓扑需要满足以下特征：第一，可以支持大功率传输；第二，换流站可以黑启动，并且可以为风电场提供黑启动电源；第三，可以为海上风电场提供稳定的交流电源。
传统的换流站拓扑一般使用基于全控器件的电压源型换流器，例如模块化多电平变换器(MMC变换器)，但是该拓扑体积较大，且单个变换器很难传输超大功率的海上风电，例如2000MW海上风电。还有的使用基于晶闸管的二极管整流器，例如二极管整流器，虽然体积较小，损耗较小，可以传输超大功率的海上风电，但是由于二极管整流器没有控制维度，且是单向传输拓扑，所以无法为海上风电场提供稳定的交流电源，也无法提供黑启动能量。如果单纯使用二极管整流器作为海上换流站拓扑时，不仅需要配备一条用于风电场启动的辅助电缆(交流电缆，从陆上或其他已建海上换流站的交流侧连接至需要启动的海上风电场的交流侧)提供黑启动能量，还需要其风电场中的风机改变原先的跟网型控制策略，变为构网型控制策略，海上风电场中数百台风机的协调控制较难，同时，二极管整流器还需要配置额外的滤波器和无功补偿装置，使得单纯使用二极管作为海上换流站的方案不易实现。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种海上风电直流输电系统及其黑启动方法，无需附加交流启动电缆，即可实现海上风电直流输电系统的黑启动，且风电场无需更改原先的跟网型控制策略，适用范围更广。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种海上风电直流输电系统，包括：海上电网、交流断路器、变压器、电压源型换流器、第一二极管整流器、第二二极管整流器、第一旁路断路器、第一晶闸管、第二旁路断路器、第二晶闸管、海底直流电缆、陆上换流站和陆上电网；
所述海上电网主要由海上风电场构成；所述第一二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，所述电压源型换流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，所述第二二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，且所述电压源型换流器的交流侧与所述第一二极管整流器的交流侧、所述第二二极管整流器的交流侧并联；
所述电压源型换流器的直流侧与所述第一二极管整流器的直流侧、所述第二二极管整流器的直流侧串联，且所述电压源型换流器的直流侧、所述第一二极管整流器的直流侧和所述第二二极管整流器的直流侧经由所述海底直流电缆构成的直流输电线路，将电能传输至所述陆上换流站，所述陆上换流站进行直交流变换后，将电能并入所述陆上电网；
所述第一二极管整流器的直流侧还并联有第一旁路断路器和第一晶闸管，其中，所述第一旁路断路器和第一晶闸管串联；所述第二二极管整流器的直流侧还并联有第二旁路断路器和第二晶闸管，其中，所述第二旁路断路器和第二晶闸管串联。
作为上述方案的改进，所述海上电网包括第一海上电网、第二海上电网和第三海上电网；所述第一二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述第一海上电网连接，所述电压源型换流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述第二海上电网连接，所述第二二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述第三海上电网连接。
作为上述方案的改进，所述交流断路器包括第一交流断路器、第二交流断路器和第三交流断路器；所述第一交流断路器的一端与所述第一海上电网连接，所述第一交流断路器的另一端与所述第一二极管整流器的交流侧连接的变压器连接；所述第二交流断路器的一端与所述第二海上电网连接，所述第二交流断路器的另一端与所述电压源型换流器的交流侧连接的变压器连接；所述第三交流断路器的一端与所述第三海上电网连接，所述第三交流断路器的另一端与所述第二二极管整流器的交流侧连接的变压器连接。
作为上述方案的改进，所述电压源型换流器的交流侧并联在所述第一二极管整流器的交流侧和所述第二二极管整流器的交流侧之间；所述第一二极管的直流侧正极与所述海底直流电缆的正极连接，所述第一二极管的直流侧负极与所述电压源型换流器的直流侧正极串联，所述电压源型换流器的直流侧负极与所述第二二极管整流器的直流侧正极串联，所述第二二极管整流器的直流侧负极与所述海底直流电缆的负极连接。
作为上述方案的改进，所述电压源型换流器为基于全控型开关器件的模块化电平变换器。
作为上述方案的改进，所述二极管整流器为12脉冲二极管整流器或双12脉冲二极管整流器。
本发明实施例还提供了一种海上风电直流输电系统的黑启动方法，应用于上述任一项所述的海上风电直流输电系统，所述方法包括：
闭合与所述电压源型换流器交流侧连接的交流断路器、所述第一旁路断路器和所述第二旁路断路器，由所述陆上电网为所述陆上换流站中的MMC变换器充电，逐渐建立起直流侧电压；
当所述第一二极管整流器直流侧的电压和所述第二二极管整流器直流侧的电压均大于晶闸管的导通电压时，所述第一晶闸管和所述第二晶闸管导通，此时由所述陆上换流站为所述电压源型换流器充电，逐渐建立起交流侧电压，为所述海上电网中的风电场提供黑启动能量，使得风电场中的风机开始并网，风电场由负载转为电源，开始输送功率，则所述电压源型换流器的直流侧电压升高；
待所述第一二极管整流器直流侧的电压和所述第二二极管整流器直流侧的电压均小于晶闸管的导通电压时，所述第一晶闸管和所述第二晶闸管断开，所述第一旁路断路器和所述第二旁路断路器断开；
随着所述电压源型换流器的直流侧电压持续升高，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第一次导通，此时所述陆上换流站的电压升高，使得直流侧电流为零，则所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器断开；
闭合与所述第一二极管整流器交流侧连接的交流断路器和与所述第二二极管整流器交流侧连接的交流断路器，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第二次导通，使得所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器全部投入海上风电直流输电系统。
进一步的，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第一次导通时，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器的交流侧为断开状态，其导通状态与正常运行时不同；所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第二次导通时，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器的交流侧为闭合状态，其导通状态与正常运行时相同。
本发明实施例还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的海上风电直流输电系统的黑启动方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任一项所述的海上风电直流输电系统的黑启动方法。
相对于现有技术，本发明实施例提供的一种海上风电直流输电系统及其黑启动方法的有益效果在于：包括：海上电网、交流断路器、变压器、电压源型换流器、第一二极管整流器、第二二极管整流器、第一旁路断路器、第一晶闸管、第二旁路断路器、第二晶闸管、海底直流电缆、陆上换流站和陆上电网；所述海上电网主要由海上风电场构成；所述第一二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，所述电压源型换流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，所述第二二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，且所述电压源型换流器的交流侧与所述第一二极管整流器的交流侧、所述第二二极管整流器的交流侧并联；所述电压源型换流器的直流侧与所述第一二极管整流器的直流侧、所述第二二极管整流器的直流侧串联，且所述电压源型换流器的直流侧、所述第一二极管整流器的直流侧和所述第二二极管整流器的直流侧经由所述海底直流电缆构成的直流输电线路，将电能传输至所述陆上换流站，所述陆上换流站进行直交流变换后，将电能并入所述陆上电网；所述第一二极管整流器的直流侧还并联有第一旁路断路器和第一晶闸管，其中，所述第一旁路断路器和第一晶闸管串联；所述第二二极管整流器的直流侧还并联有第二旁路断路器和第二晶闸管，其中，所述第二旁路断路器和第二晶闸管串联。本发明实施例既利用了二极管整流器传输功率大、损耗小、体积小的优点，又利用了电压源型换流器可以提供稳定的交流电源、滤除二极管整流器产生的谐波、为二极管整流器提供无功功率的功能。将二极管整流器与电压源型换流器在直流侧串联，降低了每个换流器的电压等级，即降低了每个换流器内关键部分的电气绝缘距离，从而减小了换流站的体积，并使得该拓扑具有较高的功率密度，同时降低了风电场建设成本；无需附加交流启动电缆，即可实现海上风电直流输电系统的黑启动；风电场无需更改原先的跟网型控制策略，适用范围更广。
附图说明
图1是本发明提供的一种海上风电直流输电系统的一个优选实施例的结构示意图；
图2是本发明提供的一种海上风电直流输电系统的黑启动方法的一个优选实施例的流程示意图；
图3是本发明提供的一种终端设备的一个优选实施例的结构示意图；
其中，附图标记如下：
1、第一海上电网；2、第二海上电网；3、第三海上电网；4、第一交流断路器；5、第二交流断路器；6、第三交流断路器；7、第一二极管整流器及与其连接的变压器；8、电压源型换流器及与其连接的变压器；9、第二二极管整流器及与其连接的变压器；10、第一旁路断路器；11、第一晶闸管；12、第二旁路断路器；13、第一晶闸管；14、海底直流电缆；15、陆上换流站与陆上电网。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
请参阅图1，图1是本发明提供的一种海上风电直流输电系统的一个优选实施例的结构示意图。所述海上风电直流输电系统，包括：海上电网、交流断路器、变压器、电压源型换流器、第一二极管整流器、第二二极管整流器、第一旁路断路器、第一晶闸管、第二旁路断路器、第二晶闸管、海底直流电缆、陆上换流站和陆上电网；
所述海上电网主要由海上风电场构成；所述第一二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，所述电压源型换流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，所述第二二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，且所述电压源型换流器的交流侧与所述第一二极管整流器的交流侧、所述第二二极管整流器的交流侧并联；
所述电压源型换流器的直流侧与所述第一二极管整流器的直流侧、所述第二二极管整流器的直流侧串联，且所述电压源型换流器的直流侧、所述第一二极管整流器的直流侧和所述第二二极管整流器的直流侧经由所述海底直流电缆构成的直流输电线路，将电能传输至所述陆上换流站，所述陆上换流站进行直交流变换后，将电能并入所述陆上电网；
所述第一二极管整流器的直流侧还并联有第一旁路断路器和第一晶闸管，其中，所述第一旁路断路器和第一晶闸管串联；所述第二二极管整流器的直流侧还并联有第二旁路断路器和第二晶闸管，其中，所述第二旁路断路器和第二晶闸管串联。
在另一个优选实施例中，所述海上电网包括第一海上电网、第二海上电网和第三海上电网；所述第一二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述第一海上电网连接，所述电压源型换流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述第二海上电网连接，所述第二二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述第三海上电网连接。
在又一个优选实施例中，所述交流断路器包括第一交流断路器、第二交流断路器和第三交流断路器；所述第一交流断路器的一端与所述第一海上电网连接，所述第一交流断路器的另一端与所述第一二极管整流器的交流侧连接的变压器连接；所述第二交流断路器的一端与所述第二海上电网连接，所述第二交流断路器的另一端与所述电压源型换流器的交流侧连接的变压器连接；所述第三交流断路器的一端与所述第三海上电网连接，所述第三交流断路器的另一端与所述第二二极管整流器的交流侧连接的变压器连接。
具体的，该海上风电直流输电系统包括三个海上电网，三个交流断路器，三个变压器，一个电压源型换流器、两个二极管整流器、两个旁路电路器，两个晶闸管、海底直流电缆、陆上换流站与陆上电网。第一二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和第一交流断路器Q1与第一海上电网连接，电压源型换流器的交流侧经由与其连接的变压器和第二交流断路器Q2与第二海上电网连接，第二二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和第三交流断路器Q3与第三海上电网连接，且电压源型换流器的交流侧与第一二极管整流器的交流侧、第二二极管整流器的交流侧并联。电压源型换流器的直流侧与第一二极管整流器的直流侧、第二二极管整流器的直流侧串联，且电压源型换流器的直流侧、第一二极管整流器的直流侧和第二二极管整流器的直流侧经由海底直流电缆构成的直流输电线路，将电能传输至陆上换流站，陆上换流站进行直交流变换后，将电能并入陆上电网。第一二极管整流器的直流侧还并联有第一旁路断路器和第一晶闸管，用于为海上风电场提供黑启动能量，其中，第一旁路断路器和第一晶闸管串联；第二二极管整流器的直流侧还并联有第二旁路断路器和第二晶闸管，用于为海上风电场提供黑启动能量，其中，第二旁路断路器和第二晶闸管串联。
需要说明的是，本实施例中海上电网的海上风电场都对各自风场内所有风机的交流输出侧进行了汇流升压。在风电场正常运行阶段，二极管整流器传输风电场产生的大部分有功功率，电压源型换流器传输风电场产生的剩余有功功率，同时为二极管整流器提供所需的无功功率，并为风电场提供稳定的基准交流电压。因此，在稳态运行时，两个二极管整流器传输的有功功率之和不大于系统总有功功率的第一阈值，在本实施例中，该第一阈值设为75％，电压源型换流器传输的有功功率不小于系统总有功功率的第二阈值，在本实施例中，该第二阈值设为25％。陆上换流站能够控制系统直流侧电压Vdc保持稳定，并且可以与陆上电网并网。故陆上换流站的MMC变换器采用的控制方法为Vdc-Vac控制方法或Vdc-Q控制方法。其中，Vdc控制环中的参考值中可以加入由直流侧电流Idc构成的函数，以保证直流侧电流可控。电压源型换流器控制交流侧Vpcc点的电压幅值与频率保持稳定，故采用传统的V-f控制方法。
本发明实施例既利用了二极管整流器传输功率大、损耗小、体积小的优点，又利用了电压源型换流器可以提供稳定的交流电源、滤除二极管整流器产生的谐波、为二极管整流器提供无功功率的功能。将二极管整流器与电压源型换流器在直流侧串联，降低了每个换流器的电压等级，即降低了每个换流器内关键部分的电气绝缘距离，从而减小了换流站的体积，并使得该拓扑具有较高的功率密度，同时降低了风电场建设成本；无需附加交流启动电缆，即可实现海上风电直流输电系统的黑启动；风电场无需更改原先的跟网型控制策略，适用范围更广。
作为优选方案，所述电压源型换流器的交流侧并联在所述第一二极管整流器的交流侧和所述第二二极管整流器的交流侧之间；所述第一二极管的直流侧正极与所述海底直流电缆的正极连接，所述第一二极管的直流侧负极与所述电压源型换流器的直流侧正极串联，所述电压源型换流器的直流侧负极与所述第二二极管整流器的直流侧正极串联，所述第二二极管整流器的直流侧负极与所述海底直流电缆的负极连接。
具体的，电压源型换流器的交流侧并联在第一二极管整流器的交流侧和第二二极管整流器的交流侧之间，电压源型换流器的直流侧串联在第一二极管整流器的直流侧和第二二极管整流器的直流侧之间，即两组二极管整流器分别与电压源型换流器直流侧的正负极相连。这种结构将电压源型换流器的直流侧中点构造为系统零电位，两组二极管整流器的电位则一正一副，具有输送更大功率的能力，同时又不会增加绝缘等级，具有较好的技术经济性。
作为优选方案，所述电压源型换流器为基于全控型开关器件的模块化电平变换器。
具体的，在本实施例中，电压源型换流器为基于全控型开关器件的模块化电平变换器，该模块化电平变换器可以使用全桥型MMC变换器，也可以使用半桥型MMC变换器。但是，出于节省海上换流站体积的考虑，本实施例优选半桥型MMC变换器。
作为优选方案，所述二极管整流器为12脉冲二极管整流器或双12脉冲二极管整流器。
具体的，在本实施例中，二极管整流器可以使用12脉冲整流器，也可以使用双12脉冲二极管整流器等由二极管为核心功率器件构成的整流器。
相应地，本发明还提供一种海上风电直流输电系统的黑启动方法，应用于上述任一项所述的海上风电直流输电系统。
请参阅图2，图2是本发明提供的一种海上风电直流输电系统的黑启动方法的一个优选实施例的流程示意图。所述海上风电直流输电系统的黑启动方法，包括：
S201，闭合与所述电压源型换流器交流侧连接的交流断路器、所述第一旁路断路器和所述第二旁路断路器，由所述陆上电网为所述陆上换流站中的MMC变换器充电，逐渐建立起直流侧电压；
S202，当所述第一二极管整流器直流侧的电压和所述第二二极管整流器直流侧的电压均大于晶闸管的导通电压时，所述第一晶闸管和所述第二晶闸管导通，此时由所述陆上换流站为所述电压源型换流器充电，逐渐建立起交流侧电压，为所述海上电网中的风电场提供黑启动能量，使得风电场中的风机开始并网，风电场由负载转为电源，开始输送功率，则所述电压源型换流器的直流侧电压升高；
S203，待所述第一二极管整流器直流侧的电压和所述第二二极管整流器直流侧的电压均小于晶闸管的导通电压时，所述第一晶闸管和所述第二晶闸管断开，所述第一旁路断路器和所述第二旁路断路器断开；
S204，随着所述电压源型换流器的直流侧电压持续升高，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第一次导通，此时所述陆上换流站的电压升高，使得直流侧电流为零，则所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器断开；
S205，闭合与所述第一二极管整流器交流侧连接的交流断路器和与所述第二二极管整流器交流侧连接的交流断路器，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第二次导通，使得所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器全部投入海上风电直流输电系统。
具体的，本实施例首先闭合与电压源型换流器交流侧连接的交流断路器Q2、第一旁路断路器BPS1和第二旁路断路器BPS2，由陆上电网为陆上换流站中的MMC变换器充电，逐渐建立起直流侧电压。当第一二极管整流器直流侧的电压Vdc_dio1大于第一晶闸管T1的导通电压，第二二极管整流器直流侧的电压Vdc_dio2大于第二晶闸管T2时，给第一晶闸管T1和第二晶闸管T2触发脉冲，第一晶闸管T1和第二晶闸管T2导通，此时由陆上换流站为电压源型换流器充电，逐渐建立起交流侧电压，为海上电网中的风电场提供黑启动能量，使得风电场中的风机开始并网，风电场由负载转为电源，开始输送功率，则电压源型换流器的直流侧电压Vdc_mmc升高；待第一二极管整流器直流侧的电压Vdc_dio1小于第一晶闸管T1的导通电压，第二二极管整流器直流侧的电压Vdc_dio2小于第二晶闸管T2的导通电压时，第一晶闸管T1和第二晶闸管T2断开，此时闭锁第一晶闸管T1和第二晶闸管T2的触发脉冲，第一旁路断路器和第二旁路断路器断开。随着电压源型换流器的直流侧电压Vdc_mmc持续升高，第一二极管整流器和第二二极管整流器第一次导通，此时陆上换流站的电压Vdc2升高，使得直流侧电流Idc为零，则第一二极管整流器和第二二极管整流器断开；闭合与第一二极管整流器交流侧连接的交流断路器Q1和与第二二极管整流器交流侧连接的交流断路器Q3，第一二极管整流器和第二二极管整流器第二次导通，使得第一二极管整流器和所述第二二极管整流器全部投入海上风电直流输电系统，黑启动结束。
进一步的，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第一次导通时，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器的交流侧为断开状态，其导通状态与正常运行时不同；所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第二次导通时，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器的交流侧为闭合状态，其导通状态与正常运行时相同。
具体的，在黑启动过程中二极管整流器存在两次导通，但是两次导通原理不同。第一次导通时，二极管整流器的交流侧为断开状态，其导通状态与正常运行时不同，以12脉冲二极管整流器为例，6个二极管均导通，三相桥臂为并联关系。第二次导通时，二极管整流器的交流侧为闭合状态，二极管整流器正式投入，其导通状态则与正常运行时相同。
请参阅图3，图3是本发明提供的一种终端设备的一个优选实施例的结构示意图。所述终端设备包括处理器301、存储器302以及存储在所述存储器302中且被配置为由所述处理器301执行的计算机程序，所述处理器301执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的海上风电直流输电系统的黑启动方法。
优选地，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序1、计算机程序2、……)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器302中，并由所述处理器301执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。
所述处理器301可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器301也可以是任何常规的处理器，所述处理器301是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述终端设备的各个部分。
所述存储器302主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器302可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡和闪存卡(Flash Card)等，或所述存储器302也可以是其他易失性固态存储器件。
需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，图3的结构示意图仅仅是上述终端设备的示例，并不构成对上述终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任一实施例所述的海上风电直流输电系统的黑启动方法。
本发明实施例提供了一种海上风电直流输电系统及其黑启动方法，包括：海上电网、交流断路器、变压器、电压源型换流器、第一二极管整流器、第二二极管整流器、第一旁路断路器、第一晶闸管、第二旁路断路器、第二晶闸管、海底直流电缆、陆上换流站和陆上电网；所述海上电网主要由海上风电场构成；所述第一二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，所述电压源型换流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，所述第二二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，且所述电压源型换流器的交流侧与所述第一二极管整流器的交流侧、所述第二二极管整流器的交流侧并联；所述电压源型换流器的直流侧与所述第一二极管整流器的直流侧、所述第二二极管整流器的直流侧串联，且所述电压源型换流器的直流侧、所述第一二极管整流器的直流侧和所述第二二极管整流器的直流侧经由所述海底直流电缆构成的直流输电线路，将电能传输至所述陆上换流站，所述陆上换流站进行直交流变换后，将电能并入所述陆上电网；所述第一二极管整流器的直流侧还并联有第一旁路断路器和第一晶闸管，其中，所述第一旁路断路器和第一晶闸管串联；所述第二二极管整流器的直流侧还并联有第二旁路断路器和第二晶闸管，其中，所述第二旁路断路器和第二晶闸管串联。本发明实施例既利用了二极管整流器传输功率大、损耗小、体积小的优点，又利用了电压源型换流器可以提供稳定的交流电源、滤除二极管整流器产生的谐波、为二极管整流器提供无功功率的功能。将二极管整流器与电压源型换流器在直流侧串联，降低了每个换流器的电压等级，即降低了每个换流器内关键部分的电气绝缘距离，从而减小了换流站的体积，并使得该拓扑具有较高的功率密度，同时降低了风电场建设成本；无需附加交流启动电缆，即可实现海上风电直流输电系统的黑启动；风电场无需更改原先的跟网型控制策略，适用范围更广。
需说明的是，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的系统实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海上风电直流输电系统，其特征在于，包括：海上电网、交流断路器、变压器、电压源型换流器、第一二极管整流器、第二二极管整流器、第一旁路断路器、第一晶闸管、第二旁路断路器、第二晶闸管、海底直流电缆、陆上换流站和陆上电网；
所述海上电网主要由海上风电场构成；所述第一二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，所述电压源型换流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，所述第二二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述海上电网连接，且所述电压源型换流器的交流侧与所述第一二极管整流器的交流侧、所述第二二极管整流器的交流侧并联；
所述电压源型换流器的直流侧与所述第一二极管整流器的直流侧、所述第二二极管整流器的直流侧串联，且所述电压源型换流器的直流侧、所述第一二极管整流器的直流侧和所述第二二极管整流器的直流侧经由所述海底直流电缆构成的直流输电线路，将电能传输至所述陆上换流站，所述陆上换流站进行直交流变换后，将电能并入所述陆上电网；
所述第一二极管整流器的直流侧还并联有第一旁路断路器和第一晶闸管，其中，所述第一旁路断路器和第一晶闸管串联；所述第二二极管整流器的直流侧还并联有第二旁路断路器和第二晶闸管，其中，所述第二旁路断路器和第二晶闸管串联。
2.如权利要求1所述的海上风电直流输电系统，其特征在于，所述海上电网包括第一海上电网、第二海上电网和第三海上电网；所述第一二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述第一海上电网连接，所述电压源型换流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述第二海上电网连接，所述第二二极管整流器的交流侧经由与其连接的变压器和交流断路器与所述第三海上电网连接。
3.如权利要求2所述的海上风电直流输电系统，其特征在于，所述交流断路器包括第一交流断路器、第二交流断路器和第三交流断路器；所述第一交流断路器的一端与所述第一海上电网连接，所述第一交流断路器的另一端与所述第一二极管整流器的交流侧连接的变压器连接；所述第二交流断路器的一端与所述第二海上电网连接，所述第二交流断路器的另一端与所述电压源型换流器的交流侧连接的变压器连接；所述第三交流断路器的一端与所述第三海上电网连接，所述第三交流断路器的另一端与所述第二二极管整流器的交流侧连接的变压器连接。
4.如权利要求3所述的海上风电直流输电系统，其特征在于，所述电压源型换流器的交流侧并联在所述第一二极管整流器的交流侧和所述第二二极管整流器的交流侧之间；所述第一二极管的直流侧正极与所述海底直流电缆的正极连接，所述第一二极管的直流侧负极与所述电压源型换流器的直流侧正极串联，所述电压源型换流器的直流侧负极与所述第二二极管整流器的直流侧正极串联，所述第二二极管整流器的直流侧负极与所述海底直流电缆的负极连接。
5.如权利要求1所述的海上风电直流输电系统，其特征在于，所述电压源型换流器为基于全控型开关器件的模块化电平变换器。
6.如权利要求1所述的海上风电直流输电系统，其特征在于，所述二极管整流器为12脉冲二极管整流器或双12脉冲二极管整流器。
7.一种海上风电直流输电系统的黑启动方法，应用于如权利要求1至6中任一项所述的海上风电直流输电系统，其特征在于，所述方法包括：
闭合与所述电压源型换流器交流侧连接的交流断路器、所述第一旁路断路器和所述第二旁路断路器，由所述陆上电网为所述陆上换流站中的MMC变换器充电，逐渐建立起直流侧电压；
当所述第一二极管整流器直流侧的电压和所述第二二极管整流器直流侧的电压均大于晶闸管的导通电压时，所述第一晶闸管和所述第二晶闸管导通，此时由所述陆上换流站为所述电压源型换流器充电，逐渐建立起交流侧电压，为所述海上电网中的风电场提供黑启动能量，使得风电场中的风机开始并网，风电场由负载转为电源，开始输送功率，则所述电压源型换流器的直流侧电压升高；
待所述第一二极管整流器直流侧的电压和所述第二二极管整流器直流侧的电压均小于晶闸管的导通电压时，所述第一晶闸管和所述第二晶闸管断开，所述第一旁路断路器和所述第二旁路断路器断开；
随着所述电压源型换流器的直流侧电压持续升高，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第一次导通，此时所述陆上换流站的电压升高，使得直流侧电流为零，则所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器断开；
闭合与所述第一二极管整流器交流侧连接的交流断路器和与所述第二二极管整流器交流侧连接的交流断路器，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第二次导通，使得所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器全部投入海上风电直流输电系统。
8.如权利要求7所述的海上风电直流输电系统的黑启动方法，其特征在于，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第一次导通时，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器的交流侧为断开状态，其导通状态与正常运行时不同；所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器第二次导通时，所述第一二极管整流器和所述第二二极管整流器的交流侧为闭合状态，其导通状态与正常运行时相同。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7或8所述的海上风电直流输电系统的黑启动方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求7或8所述的海上风电直流输电系统的黑启动方法。
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