CN114172141A - 一种串联型直流升压汇集系统及其控制方法 - Google Patents

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CN114172141A CN202111503734.8A CN202111503734A CN114172141A CN 114172141 A CN114172141 A CN 114172141A CN 202111503734 A CN202111503734 A CN 202111503734A CN 114172141 A CN114172141 A CN 114172141A
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程亭婷
孔明
李元贞
周啸
林志光
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Abstract

本发明公开了一种串联型直流升压汇集系统及其控制方法，系统包括：多个发电模块串联连接构成的串联支路、多个开关装置、多条母线，开关装置包括至少一个开关设备，其中，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条时，串联支路的两极均通过两个开关设备与每条母线连接，发电模块之间的连接线上任意一点均通过两个开关设备与每条母线连接；每条母线均与汇集站的输出端连接。发电模块通过开关设备与每条母线连接，通过控制每个开关设备的开关状态，将故障的发电模块切除，而不将串联支路切除，从而提高汇集系统的可靠性。

Description

一种串联型直流升压汇集系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及新能源直流并网领域，具体涉及一种串联型直流升压汇集系统及其控制方法。
背景技术
近年来，新能源以其资源丰富、发电量大、清洁绿色等特点成为未来能源转型的重要发展方向。随着新能源并网容量的不断提升，传输距离不断增大，交流输电线路的电容效应及功率的波动特性，使传统交流汇集-交流送出方式逐渐转变为交流汇集-直流送出方式。另一方面，随着发电单元大型化以及发电单元之间间距的增大，例如海上直流风电场，风电场内网交流集电线路的无功充电电流及过电压问题变得日益严峻。因此，作为一种可能的解决方案，直流汇集和传输并网的全直流风电场日益得到重视。全直流型风电场采用高功率密度的电力电子变换器，可省去工频变压器及多余的变电环节；且用直流电缆取代交流电缆，在得到更低损耗、更大传输容量、更省材料的优势的同时，也解决了原有的发电单元内部无功电压问题，是未来新能源传输并网的发展趋势。
对于全直流系统拓扑构建方案，目前主要有直流发电单元并联型(含升压站)和串联型(不含升压站)两种形式。并联型发电单元通过升压站中电力电子变换器的组合，实现从直流发电单元中压汇聚电压到高压输电电压的变换，由于直流发电单元间的电流是相互解耦的，因此此种拓扑的控制策略易于设计，更适用于大型直流电能的汇集，但由于需安装海上DC/DC升压站，一般所需DC/DC升压站的增益和容量较大。串联型发电单元通过直流发电单元的串联抬升风场内网电压至高压输电电压等级，不再需要专设升压站和海上平台，降低了投资成本，但串联发电单元的强耦合特性及其绝缘配合给控制和工程带来挑战，例如：当部分直流单元故障时，无法对其切除，可靠性低。
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无法将串联连接的发电单元中部分故障的直流单元切除的缺陷，从而提供一种串联型直流升压汇集系统及其控制方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种串联型直流升压汇集系统，包括：多个发电模块串联连接构成的串联支路、多个开关装置、多条母线，开关装置包括至少一个开关设备，其中，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条时，串联支路的两极均通过两个开关设备与每条母线连接，发电模块之间的连接线上任意一点均通过两个开关设备与每条母线连接；每条母线均与汇集站的输出端连接。
在一实施例中，发电模块包括至少一个直流发电单元，当包括多个直流发电单元时，全部直流发电单元串联连接。
在一实施例中，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条时，汇集系统还包括：至少一个发电单元旁路开关，至少一个直流发电单元与一个发电单元旁路开关并联连接。
在一实施例中，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条时，汇集系统还包括：至少一个第一发电模块旁路开关，每个第一发电模块旁路开关与一个发电模块并联连接。
在一实施例中，当开关装置包括一个开关设备、母线数量为两条时，汇集系统还包括：至少一个第二发电模块旁路开关，其中，每个发电模块的两端均通过一个开关设备与一条母线连接，且一个第二发电模块旁路开关用于将一个发电模块的两端连通，每条母线均与汇集站的输出端连接。
在一实施例中，当母线包括多条分段母线，还包括：多条备用分段母线、第一母线旁路开关，第一预设数量的分段母线构成一条母线：首端分段母线的第二端通过一个第一母线旁路开关与后一级分段母线的第一端连接，尾端分段母线的第一端通过一个第一母线旁路开关与前一级分段母线的第二端连接，尾端分段母线的第二端通过一个第一母线旁路开关与汇集站的输出端连接，除了首端分段母线、尾端分段母线之外的分段母线的第一端通过一个第一母线旁路开关与前一级分段母线的第二端连接，除了首端分段母线、尾端分段母线之外的分段母线的第二端通过一个第一母线旁路开关与后一级分段母线的第一端连接；对于每条母线，首端分段母线的第二端还通过一个第一母线旁路开关与后一级的分段母线的备用分段母线的第一端连接；尾端分段母线的第一端还通过一个第一母线旁路开关与前一级的分段母线的备用分段母线的第二端连接；除了首端分段母线、尾端分段母线之外的每条分段母线的第一端均通过一个第一母线旁路开关与前一级的分段母线的备用分段母线的第二端连接，除了首端分段母线、尾端分段母线之外的每条分段母线的第二端均通过一个第一母线旁路开关与后一级的分段母线的备用分段母线的第一端连接；对应第二预设数量的发电模块的两极均通过一个开关设备分别与对应的分段母线连接，发电模块的两极之间通过第二发电模块旁路开关连接。
在一实施例中，当开关装置包括三个开关设备、母线数量为三条，且三条母线为正极母线、负极母线、金属母线，汇集系统还包括：第二母线旁路开关，其中，串联支路的两极均通过三个开关设备与每条母线连接，发电模块之间的连接上任意一点均通过三个开关设备与每条母线连接，金属母线通过第二母线旁路开关接地，正极母线及负极母线均与汇集站的输出端连接。
在一实施例中，当开关装置包括三个开关设备、母线数量为三条时，三条母线包括正极母线、负极母线、大地母线，串联支路的两极均通过三个开关设备与每条母线连接；发电模块之间的连接上任意一点均通过三个开关设备与每条母线连接；正极母线及负极母线均与汇集站的输出端连接。
在一实施例中，当汇集系统包括多个串联支路时，每个串联支路所连接的直流母线与汇集站的多端口DC/DC变换器的任意一个端口的两极对应连接。
第二方面，本发明实施例提供一种串联型直流升压汇集系统的控制方法，其特征在于，应用于第一方面的串联型直流升压汇集系统，控制方法包括：当直流发电单元故障或者分段母线故障时，通过控制直流发电单元发电模块所连接的开关设备、发电单元旁路开关、第一发电模块旁路开关、第二发电模块旁路开关、第一母线旁路开关、第二母线旁路开关的开关状态，以切除直流发电单元或发电模块或分段母线。
在一实施例中，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条时，包括：当系统正常运行时，闭合串联支路的首端发电模块的正极与第一极性母线之间的开关设备、尾端发电模块的负极与第二极性母线之间的开关设备；当首端发电模块的直流发电单元故障时，断开首端发电模块的正极与第一极性母线之间的开关设备，闭合首端发电模块的负极与第一极性母线之间的开关设备；当尾端发电模块的直流发电单元故障时，断开尾端发电模块的负极与第二极性母线之间的开关设备，闭合尾端发电模块的正极与第二极性母线之间的开关设备；当除了首端发电模块、尾端发电模块的其它发电模块的直流发电单元故障时：断开首端发电模块的正极与第一极性母线之间的开关设备，闭合故障直流发电单元所在发电模块的负极与第一极性母线之间的开关设备；或者断开尾端发电模块的负极与第二极性母线之间的开关设备，闭合故障直流发电单元所在发电模块的正极与第二极性母线之间的开关设备。
在一实施例中，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条，且至少一个直流发电单元与一个发电单元旁路开关并联连接时；或者，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条，至少一个发电模块均与一个第一发电模块旁路开关并联连接时；或者，当开关装置包括一个开关设备、母线数量为两条，且发电模块的两端除了通过开关设备与母线连接之外，至少一个发电模块的两端还通过第二发电模块旁路开关连接，控制方法还包括：当直流发电单元故障时，闭合直流发电单元所并联的发电单元旁路开关，或者闭合直流发电单元所属发电模块所并联的第一发电模块旁路开关，或者闭合直流发电单元所属发电模块所连接的第二发电模块旁路开关。
在一实施例中，当开关装置包括三个开关设备、母线包括正极母线、负极母线、大地母线时，包括：当直流发电单元故障时，闭合直流发电单元所属发电模块的两端用于与大地母线连接的开关设备。
在一实施例中，当开关装置包括三个开关设备、母线包括正极母线、负极母线、金属母线时，包括：当直流发电单元故障时，闭合直流发电单元所属发电模块用于与金属母线连接的开关设备，断开第二母线旁路开关。
在一实施例中，当开关装置包括一个开关设备，母线包括多条分段母线时，还包括：当系统正常运行时，闭合每条分段母线之间的第一母线旁路开关、尾端分段母线与汇集站之间的第一母线旁路开关；当首端分段母线故障时，断开首端分段母线与后级分段母线之间的第一母线旁路开关；当尾端分段母线故障时，断开尾端分段母线与前级分段母线之间的第一母线旁路开关、与汇集站之间的第一母线旁路开关，闭合尾端分段母线的备用分段母线与前级分段母线之间的第一母线旁路开关、尾端分段母线的备用分段母线与汇集站之间的第一母线旁路开关；当除了首端分段母线、尾端分段母线之外的分段母线故障时，断开故障分段母线与其前级的、后级的分段母线之间的第一母线旁路开关，闭合用于将该故障分段母线与其对应的备用分段母线连接的两个第一母线旁路开关。
在一实施例中，当汇集系统包括多个串联支路时，每个串联支路所连接的直流母线与汇集站的多端口DC/DC变换器的任意一个端口的两极对应连接时，包括：当串联支路故障时，闭锁该串联支路所连接的端口。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的串联型直流升压汇集系统及控制方法，发电模块通过开关设备与每条母线连接，通过控制每个开关设备的开关状态，将故障的发电模块切除，而不将串联支路切除，从而提高汇集系统的可靠性。
2.本发明提供的串联型直流升压汇集系统及控制方法，将同一串联支路的直流发电单元分成若干个可以实现电气隔离的发电模块，发电模块通过开关设备与每条母线连接，且发电模块两端通过旁路开关连接，通过控制旁路开关的状态，将故障的直流发电单元切除，从而进一步提高了供电可靠性。
3.本发明提供的串联型直流升压汇集系统及控制方法，发电模块通过开关设备与每条母线连接，且直流发电单元与旁路开关并联连接，通过控制旁路开关的状态将故障的直流发电单元切除，以保证该串联支路不被切除，进而提高汇集系统的可靠性。
4.本发明提供的串联型直流升压汇集系统及控制方法，母线分成多对分段母线，当分段母线故障时，将分段母线的旁路开关闭合，从而切除该分段母线，无需将每对分段母线均切除，维持汇集系统不断电。
5.本发明提供的串联型直流升压汇集系统及控制方法，每个串联支路所连接的直流母线与汇集站的多端口DC/DC变换器的任意一个端口的两极对应连接时，当串联支路故障时，闭锁该串联支路所连接的端口，在不安装直流断路器，且部分串联支路需要切除的情况下，可以只停用直流变压器或者换流器的一个端口，而不需要将整台直流变压器或者换流器停运，节省了设备成本或者平台成本。
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汇集系统的一个具体示例的组成图；
图2为本发明实施例提供的汇集系统的另一个具体示例的组成图；
图3为本发明实施例提供的汇集系统的另一个具体示例的组成图；
图4为本发明实施例提供的汇集系统的另一个具体示例的组成图；
图5为本发明实施例提供的汇集系统的另一个具体示例的组成图；
图6为本发明实施例提供的汇集系统的另一个具体示例的组成图；
图7为本发明实施例提供的汇集系统的另一个具体示例的组成图；
图8为本发明实施例提供的汇集系统的另一个具体示例的组成图；
图9为本发明实施例提供的汇集系统的另一个具体示例的组成图。
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1
本发明实施例提供一种串联型直流升压汇集系统，如图1所示，包括：多个发电模块串联连接构成的串联支路、多个开关装置、多条母线，开关装置包括至少一个开关设备。
如图1所示，当开关装置1包括两个开关设备11、母线2数量为两条时，串联支路3的两极均通过两个开关设备11与每条母线2连接，发电模块31之间的连接线上任意一点均通过两个开关设备11与每条母线2连接；每条母线2均与汇集站的输出端连接。
需要说明的是，图1中仅示出串联支路与两条母线的连接方式，当母线为两条以上及开关装置包括两个开关设备时，同样依据上述连接方式将发电模块与每条母线连接，在此不再赘述。
需要说明的是，在汇集站中，母线2可以直接直流电网相连；也可以通过直流变压器与直流电网相连；还可以通过换流器与交流电网相连，在此不作限制。
在一具体实施例中，以图1中开关装置1包括两个开关设备11、母线2数量为两条为例，如图2所示，发电模块包括至少一个直流发电单元，当包括多个直流发电单元时，全部直流发电单元串联连接，直流发电单元既可以是直流风机，也可以是光伏阵列，还可以是其他直流发电设备。
在一具体实施例中，如图3所示，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条时，汇集系统还包括：至少一个发电单元旁路开关，至少一个直流发电单元与一个发电单元旁路开关并联连接，图3中的S14m、S24m、...、Sn4m均为发电单元旁路开关，其中，可以为每个直流发电单元均配置发电单元旁路开关，或者为故障率高的直流发电单元配置发电单元旁路开关，在此不作限制。
在一具体实施例中，如图4所示，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条时，汇集系统还包括：至少一个第一发电模块旁路开关，每个第一发电模块旁路开关与一个发电模块并联连接，图4中S12、S22、...、Sn2均为第一发电模块旁路开关，可以为故障频率高的发电模块设置并联的第一发电模块旁路开关
在一具体实施例中，如图5所示，当开关装置包括一个开关设备、母线数量为两条时，汇集系统还包括：至少一个第二发电模块旁路开关，其中，每个发电模块的两端均通过一个开关设备与一条母线连接，且一个第二发电模块旁路开关用于将一个发电模块(故障频率高的发电模块)的两端连通，每条母线均与汇集站的输出端连接，图5中，S12、S22、...、Sn2均为第二发电模块旁路开关，S11、S13、S21、S23、...、Sn1、Sn1均为开关设备。
在一具体实施例中，如图6所示，当母线包括多条分段母线，还包括：多条备用分段母线、第一母线旁路开关，第一预设数量的分段母线构成一条母线：首端分段母线的第二端通过一个第一母线旁路开关与后一级分段母线的第一端连接，尾端分段母线的第一端通过一个第一母线旁路开关与前一级分段母线的第二端连接，尾端分段母线的第二端通过一个第一母线旁路开关与汇集站的输出端连接，除了首端分段母线、尾端分段母线之外的分段母线的第一端通过一个第一母线旁路开关与前一级分段母线的第二端连接，除了首端分段母线、尾端分段母线之外的分段母线的第二端通过一个第一母线旁路开关与后一级分段母线的第一端连接；对于每条母线，首端分段母线的第二端还通过一个第一母线旁路开关与后一级的分段母线的备用分段母线的第一端连接；尾端分段母线的第一端还通过一个第一母线旁路开关与前一级的分段母线的备用分段母线的第二端连接；除了首端分段母线、尾端分段母线之外的每条分段母线的第一端均通过一个第一母线旁路开关与前一级的分段母线的备用分段母线的第二端连接，除了首端分段母线、尾端分段母线之外的每条分段母线的第二端均通过一个第一母线旁路开关与后一级的分段母线的备用分段母线的第一端连接；对应第二预设数量的发电模块的两极均通过一个开关设备分别与对应的分段母线连接，发电模块的两极之间通过第二发电模块旁路开关连接。具体地，如图6所示，分段母线#11、分段母线#12通过第一母线旁路开关Sb11连接，分段母线#12、分段母线#13通过第一母线旁路开关Sb12连接，分段母线#13通过第一母线旁路开关Sb13与汇集站连接，分段母线#21、分段母线#22通过第一母线旁路开关Sb21连接，分段母线#22、分段母线#23通过第一母线旁路开关Sb22连接，分段母线#23通过第一母线旁路开关Sb23与汇集站连接，此外，分段母线#12设置备用分段母线#12、分段母线#13设置备用分段母线#13、分段母线#22设置备用分段母线#22、分段母线#23设置备用分段母线#23，备用分段母线#13、备用分段母线#23均通过一个第一母线旁路开关(Sb34、Sb44)与汇集站连接。
需要说明的是，每对分段母线所连接的发电模块的数量依据实际情况设定，在此不作限制。
在一具体实施例中，如图7所示，当开关装置包括三个开关设备、母线数量为三条，且三条母线为正极母线、负极母线、金属母线，汇集系统还包括：第二母线旁路开关，其中，串联支路的两极均通过三个开关设备与每条母线连接，发电模块之间的连接上任意一点均通过三个开关设备与每条母线连接，金属母线通过第二母线旁路开关接地，正极母线及负极母线均与汇集站的输出端连接，图7中Sg为第二母线旁路开关。
在一具体实施例中，如图8所示，当开关装置包括三个开关设备、母线数量为三条时，三条母线包括正极母线、负极母线、大地母线，串联支路的两极均通过三个开关设备与每条母线连接；发电模块之间的连接上任意一点均通过三个开关设备与每条母线连接；正极母线及负极母线均与汇集站的输出端连接。
在一具体实施例中，如图9所示，当汇集系统包括多个串联支路时，每个串联支路所连接的直流母线与汇集站的多端口DC/DC变换器的任意一个端口的两极对应连接。
实施例2
本发明实施例提供一种串联型直流升压汇集系统的控制方法，应用于第一方面的串联型直流升压汇集系统，控制方法包括：当直流发电单元故障或者分段母线故障时，通过控制直流发电单元发电模块所连接的开关设备、发电单元旁路开关、第一发电模块旁路开关、第二发电模块旁路开关、第一母线旁路开关、第二母线旁路开关的开关状态，以切除直流发电单元或发电模块或分段母线。
在一具体实施例中，如图2所示，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条时，包括：当系统正常运行时，闭合串联支路的首端发电模块的正极与第一极性母线之间的开关设备、尾端发电模块的负极与第二极性母线之间的开关设备；当首端发电模块的直流发电单元故障时，断开首端发电模块的正极与第一极性母线之间的开关设备，闭合首端发电模块的负极与第一极性母线之间的开关设备；当尾端发电模块的直流发电单元故障时，断开尾端发电模块的负极与第二极性母线之间的开关设备，闭合尾端发电模块的正极与第二极性母线之间的开关设备；当除了首端发电模块、尾端发电模块的其它发电模块的直流发电单元故障时：断开首端发电模块的正极与第一极性母线之间的开关设备，闭合故障直流发电单元所在发电模块的负极与第一极性母线之间的开关设备；或者断开尾端发电模块的负极与第二极性母线之间的开关设备，闭合故障直流发电单元所在发电模块的正极与第二极性母线之间的开关设备。
具体地，图2中，当系统正常运行时，保持S11、S(n+1)3闭合，其余开关设备断开，当直流发电单元#1故障时，断开S11，闭合S21、S(n+1)3，其余开关设备断开，则发电模块#1切除；当直流发电单元#2故障时：断开S11，闭合S31、S(n+1)3，其余开关设备断开，则发电模块#2、发电模块#1切除，或者断开S(n+1)3，闭合S11、S23，则发电模块#2～发电模块#n切除；当发电模块#n故障时，断开S(n+1)3，闭合S11、Sn3，则发电模块#n切除，以上仅用于举例，其它直流发电单元故障时，操作同上。
具体地，图2中，当系统正常运行时，保持S13、S(n+1)1闭合，其余开关设备断开，当直流发电单元#1故障时，断开S13，闭合S23、S(n+1)3，其余开关设备断开，则发电模块#1切除；当直流发电单元#2故障时：断开S13，闭合S33、S(n+1)3，其余开关设备断开，则发电模块#2、发电模块#1切除，或者断开S(n+1)1，闭合S13、S21；当发电模块#n故障时，断开S(n+1)1，闭合S13、Sn3，则发电模块#n切除，以上仅用于举例，其它直流发电单元故障时，操作同上。
在一具体实施例中，如图3所示，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条，且至少一个直流发电单元与一个发电单元旁路开关并联连接时，当直流发电单元故障时，闭合直流发电单元所并联的发电单元旁路开关。
具体地，图3中，当系统正常运行时，保持S11、S(n+1)3闭合，其余开关设备断开，或者，保持S13、S(n+1)1闭合，其余开关设备断开；当直流发电单元#2故障，则闭合S24m，直流发电单元#2被旁路切除，以上仅用于举例，其它直流发电单元故障时，操作同上。
在一具体实施例，如图4所示，当开关装置包括两个开关设备、母线数量为两条，至少一个发电模块与一个第一发电模块旁路开关并联连接时，当直流发电单元故障时，闭合直流发电单元所属发电模块所并联的第一发电模块旁路开关。
具体地，图4中，当系统正常运行时，保持S11、S(n+1)3闭合，其余开关设备断开，或者，保持S13、S(n+1)1闭合，其余开关设备断开；当直流发电单元#2故障，则闭合S22，发电模块#2被旁路切除，以上仅用于举例，其它直流发电单元故障时，操作同上。
在一具体实施例中，当开关装置包括一个开关设备、母线数量为两条，且发电模块的两端除了通过开关设备与母线连接之外，至少一个发电模块的两端还通过第二发电模块旁路开关连接，当直流发电单元故障时，闭合直流发电单元所属发电模块所连接的第二发电模块旁路开关。
具体地，图5中，当系统正常运行时，保持S11、Sn3闭合，其余开关设备断开，或者，保持S13、Sn1闭合，其余开关设备断开；当直流发电单元#2故障时，则闭合S22，发电模块#2被旁路切除，以上仅用于举例，其它直流发电单元故障时，操作同上。
在一具体实施例中，如图6所示，当所述开关装置包括一个开关设备，所述母线包括多条分段母线时，还包括：，包括：当首端分段母线故障时，断开首端分段母线与后级分段母线之间的第一母线旁路开关；当尾端分段母线故障时，断开尾端分段母线与前级分段母线之间的第一母线旁路开关、与汇集站之间的第一母线旁路开关，闭合尾端分段母线的备用分段母线与前级分段母线之间的第一母线旁路开关、尾端分段母线的备用分段母线与汇集站之间的第一母线旁路开关；当除了首端分段母线、尾端分段母线之外的分段母线故障时，断开故障分段母线与其前级的、后级的分段母线之间的第一母线旁路开关，闭合用于将该故障分段母线与其对应的备用分段母线连接的两个第一母线旁路开关。
具体地，图6中，当系统正常运行时，保持S11、Sn3、Sb11、Sb12、Sb13、Sb21、Sb22、Sb23闭合，其余开关设备断开，或者，保持S13、Sn1、Sb11、Sb12、Sb13、Sb21、Sb22、Sb23闭合，其余开关设备断开；当分段母线#11故障时，断开Sb11；当分段母线#12故障时，断开Sb11、Sb12，闭合Sb31、Sb32，分段母线#13故障时，断开Sb12、Sb13，闭合Sb33、Sb34，以上仅用于举例，其它分段母线故障时，操作同上。
在一具体实施例中，如图7所示，当开关装置包括三个开关设备、母线包括正极母线、负极母线、金属母线时，包括：当直流发电单元故障时，闭合直流发电单元所属发电模块用于与金属母线连接的开关设备，断开第二母线旁路开关。
具体地，图7中，当系统正常运行时，保持S11、S(n+1)3、Sg闭合，其余开关设备断开，或者，保持S13、S(n+1)1、Sg闭合，其余开关设备断开；当直流发电单元#2故障时，闭合S22、S32，断开Sg，发电模块#2被旁路，以上仅用于举例，其它直流发电单元故障时，操作同上。
在一具体实施例中，如图8所示，当开关装置包括三个开关设备、母线包括正极母线、负极母线、大地母线时，包括：当直流发电单元故障时，闭合直流发电单元所属发电模块的两端用于与大地母线连接的开关设备。
具体地，当系统正常运行时，保持S11、S(n+1)3闭合，其余开关设备断开，或者，保持S13、S(n+1)1闭合，其余开关设备断开；当直流发电单元#2故障时，闭合S22、S32，断开Sg，发电模块#2被旁路，以上仅用于举例，其它直流发电单元故障时，操作同上。
在一具体实施例中，如图9所示，当汇集系统包括多个串联支路时，每个串联支路所连接的直流母线与汇集站的多端口DC/DC变换器的任意一个端口的两极对应连接时，包括：当串联支路故障时，闭锁该串联支路所连接的端口。
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 (16)

1.一种串联型直流升压汇集系统，其特征在于，包括：多个发电模块串联连接构成的串联支路、多个开关装置、多条母线，所述开关装置包括至少一个开关设备，其中，
当开关装置包括两个开关设备、所述母线数量为两条时，所述串联支路的两极均通过两个开关设备与每条母线连接，所述发电模块之间的连接线上任意一点均通过两个开关设备与每条母线连接；每条所述母线均与汇集站的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的串联型直流升压汇集系统，其特征在于，所述发电模块包括至少一个直流发电单元，当包括多个直流发电单元时，全部直流发电单元串联连接。
3.根据权利要求2所述的串联型直流升压汇集系统，其特征在于，当开关装置包括两个开关设备、所述母线数量为两条时，所述汇集系统还包括：
至少一个发电单元旁路开关，至少一个直流发电单元与一个所述发电单元旁路开关并联连接。
4.根据权利要求2所述的串联型直流升压汇集系统，其特征在于，当开关装置包括两个开关设备、所述母线数量为两条时，所述汇集系统还包括：
至少一个第一发电模块旁路开关，每个第一发电模块旁路开关与一个发电模块并联连接。
5.根据权利要求2所述的串联型直流升压汇集系统，其特征在于，当开关装置包括一个开关设备、所述母线数量为两条时，所述汇集系统还包括：至少一个第二发电模块旁路开关，其中，
每个所述发电模块的两端均通过一个开关设备与一条母线连接，且一个第二发电模块旁路开关用于将一个发电模块的两端连通，每条母线均与汇集站的输出端连接。
6.根据权利要求5所述的串联型直流升压汇集系统，其特征在于，当所述母线包括多条分段母线，还包括：多条备用分段母线、第一母线旁路开关，
第一预设数量的分段母线构成一条母线：首端分段母线的第二端通过一个第一母线旁路开关与后一级分段母线的第一端连接，尾端分段母线的第一端通过一个第一母线旁路开关与前一级分段母线的第二端连接，尾端分段母线的第二端通过一个第一母线旁路开关与汇集站的输出端连接，除了首端分段母线、尾端分段母线之外的分段母线的第一端通过一个第一母线旁路开关与前一级分段母线的第二端连接，除了首端分段母线、尾端分段母线之外的分段母线的第二端通过一个第一母线旁路开关与后一级分段母线的第一端连接；
对于每条母线，首端分段母线的第二端还通过一个第一母线旁路开关与后一级的分段母线的备用分段母线的第一端连接；尾端分段母线的第一端还通过一个第一母线旁路开关与前一级的分段母线的备用分段母线的第二端连接；除了首端分段母线、尾端分段母线之外的每条分段母线的第一端均通过一个第一母线旁路开关与前一级的分段母线的备用分段母线的第二端连接，除了首端分段母线、尾端分段母线之外的每条分段母线的第二端均通过一个第一母线旁路开关与后一级的分段母线的备用分段母线的第一端连接；
对应第二预设数量的发电模块的两极均通过一个开关设备分别与对应的分段母线连接，发电模块的两极之间通过第二发电模块旁路开关连接。
7.根据权利要求2所述的串联型直流升压汇集系统，其特征在于，当开关装置包括三个开关设备、所述母线数量为三条，且三条母线为正极母线、负极母线、金属母线，所述汇集系统还包括：第二母线旁路开关，其中，
所述串联支路的两极均通过三个开关设备与每条母线连接，所述发电模块之间的连接上任意一点均通过三个开关设备与每条母线连接，金属母线通过第二母线旁路开关接地，正极母线及负极母线均与汇集站的输出端连接。
8.根据权利要求2所述的串联型直流升压汇集系统，其特征在于，
当开关装置包括三个开关设备、所述母线数量为三条时，三条母线包括正极母线、负极母线、大地母线，所述串联支路的两极均通过三个开关设备与每条母线连接；
所述发电模块之间的连接上任意一点均通过三个开关设备与每条母线连接；
正极母线及负极母线均与汇集站的输出端连接。
9.根据权利要求1所述的串联型直流升压汇集系统，其特征在于，当汇集系统包括多个串联支路时，每个串联支路所连接的直流母线与汇集站的多端口DC/DC变换器的任意一个端口的两极对应连接。
10.一种串联型直流升压汇集系统的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的串联型直流升压汇集系统，所述控制方法包括：
当直流发电单元故障或者分段母线故障时，通过控制直流发电单元所述发电模块所连接的开关设备、发电单元旁路开关、第一发电模块旁路开关、第二发电模块旁路开关、第一母线旁路开关、第二母线旁路开关的开关状态，以切除直流发电单元或发电模块或分段母线。
11.根据权利要求10所述的串联型直流升压汇集系统的控制方法，其特征在于，当开关装置包括两个开关设备、所述母线数量为两条时，包括：
当系统正常运行时，闭合串联支路的首端发电模块的正极与第一极性母线之间的开关设备、尾端发电模块的负极与第二极性母线之间的开关设备；
当首端发电模块的直流发电单元故障时，断开首端发电模块的正极与第一极性母线之间的开关设备，闭合首端发电模块的负极与第一极性母线之间的开关设备；
当尾端发电模块的直流发电单元故障时，断开尾端发电模块的负极与第二极性母线之间的开关设备，闭合尾端发电模块的正极与第二极性母线之间的开关设备；
当除了首端发电模块、尾端发电模块的其它发电模块的直流发电单元故障时：断开首端发电模块的正极与第一极性母线之间的开关设备，闭合故障直流发电单元所在发电模块的负极与第一极性母线之间的开关设备；或者断开尾端发电模块的负极与第二极性母线之间的开关设备，闭合故障直流发电单元所在发电模块的正极与第二极性母线之间的开关设备。
12.根据权利要求10所述的串联型直流升压汇集系统的控制方法，其特征在于，当开关装置包括两个开关设备、所述母线数量为两条，且至少一个直流发电单元与一个所述发电单元旁路开关并联连接时；或者，当开关装置包括两个开关设备、所述母线数量为两条，至少一个发电模块均与一个所述第一发电模块旁路开关并联连接时；或者，当开关装置包括一个开关设备、所述母线数量为两条，且发电模块的两端除了通过开关设备与母线连接之外，至少一个发电模块的两端还通过第二发电模块旁路开关连接，所述控制方法还包括：
当直流发电单元故障时，闭合直流发电单元所并联的发电单元旁路开关，或者闭合直流发电单元所属发电模块所并联的第一发电模块旁路开关，或者闭合直流发电单元所属发电模块所连接的第二发电模块旁路开关。
13.根据权利要求10所述的串联型直流升压汇集系统的控制方法，其特征在于，当开关装置包括三个开关设备、所述母线包括正极母线、负极母线、大地母线时，包括：
当直流发电单元故障时，闭合直流发电单元所属发电模块的两端用于与大地母线连接的开关设备。
14.根据权利要求10所述的串联型直流升压汇集系统的控制方法，其特征在于，当开关装置包括三个开关设备、所述母线包括正极母线、负极母线、金属母线时，包括：
当直流发电单元故障时，闭合直流发电单元所属发电模块用于与金属母线连接的开关设备，断开第二母线旁路开关。
15.根据权利要求10所述的串联型直流升压汇集系统的控制方法，其特征在于，当所述开关装置包括一个开关设备，所述母线包括多条分段母线时，还包括：
当系统正常运行时，闭合每条分段母线之间的第一母线旁路开关、尾端分段母线与汇集站之间的第一母线旁路开关；
当首端分段母线故障时，断开首端分段母线与后级分段母线之间的第一母线旁路开关；
当尾端分段母线故障时，断开尾端分段母线与前级分段母线之间的第一母线旁路开关、与汇集站之间的第一母线旁路开关，闭合尾端分段母线的备用分段母线与前级分段母线之间的第一母线旁路开关、尾端分段母线的备用分段母线与汇集站之间的第一母线旁路开关；
当除了首端分段母线、尾端分段母线之外的分段母线故障时，断开故障分段母线与其前级的、后级的分段母线之间的第一母线旁路开关，闭合用于将该故障分段母线与其对应的备用分段母线连接的两个第一母线旁路开关。
16.根据权利要求10所述的串联型直流升压汇集系统的控制方法，其特征在于，当汇集系统包括多个串联支路时，每个串联支路所连接的直流母线与汇集站的多端口DC/DC变换器的任意一个端口的两极对应连接时，包括：
当串联支路故障时，闭锁该串联支路所连接的端口。
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