CN116722574B - 一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统 - Google Patents

一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及海上直流输电技术领域，公开了一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，本发明相较于现有的海上含二极管阀，陆上纯柔直换流阀方案，降低了成本，实现了陆上换流站利用直流负压往海上换流站返送启动电源的功能，相较于现有的海上含二极管阀，陆上纯晶闸管换流阀方案，陆上换流站中的第一半桥柔直换流阀和第二半桥柔直换流阀可以有效抑制第一晶闸管换流阀和第二晶闸管换流阀换相失败带来的风险，海上换流站通过双极带金属中线方式和陆上换流站连接，在系统发生故障时，利用另一极的器件保证系统不停运，提高了供电的可靠性。

Description

一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统
技术领域
本发明涉及海上直流输电技术领域，具体涉及一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统。
背景技术
目前已投运的远海风电多采用柔性直流送出，但海上柔直换流平台体积、重量均过大，且造价高。为了实现海上换流平台紧凑化和轻型化，以及减少海上换流站成本，业界均在探索远海风电经不控整流直流送出技术。该技术主要有两种路线，一种是海上换流站采用纯二极管；一种是由二极管和辅助MMC（Modular Multilevel Converter，模块化多电平变换器）组成的混合阀。
相较而言，混合阀的成本、体积和重量要低于纯柔直换流阀，高于纯二极管阀，但所高出的程度取决于辅助MMC的占比；而在性能方面，混合阀因其辅助MMC而具有启动海上风电场、有源滤波、提供一定程度的无功补偿等优势。
但是，相关的混合阀方案因为二极管的单向导通特性，若想实现陆上反送电至海上启动海上换流站及海上风电场，一种方案是在海上站设置旁路开关，陆上站输出较低直流电压，通过旁路开关给海上站辅助MMC供电，但该方案陆上站和海上站都存在断路器和开关切换过程，控制逻辑也极为复杂，对将来投运后现场运行人员的运维工作也增加了难度，且海上的旁路开关也增加了海上平台体积和重量；另一种方案是在陆上站柔直换流阀配置大量全桥子模块以输出直流负压来实现反送启动电源至海上站，但该方案极大的增加陆上换流阀的成本，经济性较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，以低成本，同时兼具操作简洁性的方案解决当前混合阀的陆上返送启动电源成本较高或切换复杂的问题。
第一方面，本发明提供了一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，包括：海上风电场、海上换流站、直流海缆、陆上换流站和陆上电网，海上换流站和海上风电场连接，海上换流站通过双极带金属中线方式和陆上换流站连接，陆上换流站和陆上电网连接；其中，
陆上换流站包括第一半桥柔直换流阀、第二半桥柔直换流阀、第一晶闸管换流阀、第二晶闸管换流阀和陆上交流母线；第一晶闸管换流阀的直流侧、第一半桥柔直换流阀的直流侧、第二半桥柔直换流阀的直流侧和第二晶闸管换流阀的直流侧依次串联连接；第一晶闸管换流阀的交流侧、第一半桥柔直换流阀的交流侧、第二半桥柔直换流阀的交流侧和第二晶闸管换流阀的交流侧并联连接；
海上换流站包括第一柔直换流阀、第二柔直换流阀、第一二极管换流阀、第二二极管换流阀和海上交流母线；第一二极管换流阀的直流侧、第一柔直换流阀的直流侧、第二柔直换流阀的直流侧和第二二极管换流阀的直流侧依次串联连接；第一二极管换流阀的交流侧、第一柔直换流阀的交流侧、第二柔直换流阀的交流侧和第二二极管换流阀的交流侧并联连接；第一二极管换流阀经直流海缆和第一晶闸管换流阀连接；第二二极管换流阀经直流海缆与第二晶闸管换流阀连接；第一柔直换流阀和第二柔直换流阀的中心连接点与第一半桥柔直换流阀和第二半桥柔直换流阀的中心连接点通过金属中线连接，金属中线在陆上换流站接地；
陆上换流站，用于输出直流负压，通过直流负压对第一柔直换流阀和第二柔直换流阀充电，充电完成后解锁第一柔直换流阀和第二柔直换流阀；其中，直流负压由第一半桥柔直换流阀输出的第一直流正压、第二半桥柔直换流阀输出的第二直流正压、第一晶闸管换流阀输出的第一直流负压和二晶闸管换流阀输出的第二直流负压生成，且第一直流负压与第二直流负压的和的绝对值大于第一直流正压与第二直流正压的和；第一柔直换流阀和第二柔直换流阀解锁后建立海上交流母线的电压，基于海上交流母线的电压对海上风电场进行充电，以启动海上风电场。
本发明提供的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，陆上换流站由第一半桥柔直换流阀、第二半桥柔直换流阀、第一晶闸管换流阀和第二晶闸管换流阀构成，相较于现有的海上含二极管阀，陆上纯柔直换流阀方案，降低了成本，同时实现了陆上换流站利用直流负压往海上换流站返送启动电源的功能，相较于现有的海上含二极管阀，陆上纯晶闸管换流阀方案，陆上换流站中的第一半桥柔直换流阀和第二半桥柔直换流阀可以有效抑制第一晶闸管换流阀和第二晶闸管换流阀换相失败带来的风险，海上换流站通过双极带金属中线方式和陆上换流站连接，可以在系统发生故障时，利用另一极的器件保证系统不停运，提高了供电的可靠性。
在一种可选的实施方式中，陆上换流站，还包括：第一换流变和第一断路器；
第一换流变和第一断路器连接；第一换流变和第一晶闸管换流阀连接；第一断路器和陆上交流母线连接。
在一种可选的实施方式中，陆上换流站，还包括：第二换流变和第二断路器；
第二换流变和第二断路器连接；第二换流变和第一半桥柔直换流阀连接；第二断路器和陆上交流母线连接。
在一种可选的实施方式中，陆上换流站，还包括：第三换流变和第三断路器；
第三换流变和第三断路器连接；第三换流变和第二半桥柔直换流阀连接；第三断路器和陆上交流母线连接。
在一种可选的实施方式中，陆上换流站，还包括：第四换流变和第四断路器；
第四换流变和第四断路器连接；第四换流变和第二晶闸管换流阀连接；第四断路器和陆上交流母线连接。
在一种可选的实施方式中，海上换流站，还包括：第一整流变和第五断路器；
第一整流变和第五断路器连接；第一整流变和第一二极管换流阀连接；第五断路器和海上交流母线连接。
本发明提供的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，在第一整流变发生故障时，通过第五断路器可以及时断开第一整流变与海上交流母线的连接，使第一整流变退出运行，降低了发生故障的第一整流变对系统供电的影响，提高了供电可靠性。
在一种可选的实施方式中，海上换流站，还包括：第五换流变和第六断路器；
第五换流变和第六断路器连接；第五换流变与第一柔直换流阀连接；第六断路器和海上交流母线连接。
在一种可选的实施方式中，海上换流站，还包括：第六换流变和第七断路器；
第六换流变和第七断路器连接；第六换流变与第二柔直换流阀连接；第七断路器和海上交流母线连接。
在一种可选的实施方式中，海上换流站，还包括：第二整流变和第八断路器；
第二整流变和第八断路器连接；第二整流变与第二二极管换流阀连接；第八断路器和海上交流母线连接。
本发明提供的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，在第二整流变发生故障时，通过第八断路器可以及时断开第二整流变与海上交流母线的连接，使第二整流变退出运行，降低了发生故障的第二整流变对系统供电的影响，提高了供电可靠性。
在一种可选的实施方式中，还包括：第一滤波器和第二滤波器；
第一滤波器经第九断路器与陆上交流母线连接；第二滤波器经第十断路器与海上交流母线连接。
本发明提供的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，通过第一滤波器可以有效滤除陆上换流站中第一晶闸管换流阀和第二晶闸管换流阀产生的谐波电流，通过第二滤波器可以有效滤除第一二极管换流阀和第二二极管换流阀产生的谐波电流，提高了供电可靠性。
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是根据相关技术中的混合阀的结构示意图；
图2是根据相关技术中的陆上换流器配置大量全桥子模块的电路示意图；
图3是根据本发明实施例的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
相关技术采用了辅助MMC与二极管阀在直流侧并联的方案，其辅助MMC的直流电压与系统直流电压相同，导致辅助MMC子模块数量庞大，并不能有效减小换流阀的体积；相关技术采用了辅助MMC与二极管阀在直流侧串联的方案，相比并联方案可以有效减少MMC体积和重量，但是为了实现陆上换流站往海上站返送启动电源；相关技术中陆上换流站均采用直流电压大幅度可调的柔直换流阀，需要配置大量的全桥子模块，从而显著增加了陆上柔直换流阀的成本；如图1所示，若要陆上换流阀输出占额定直流电压10%的负压，则MMC每个桥臂上需配置55%的全桥子模块，如图2所示，全桥子模块比常规半桥子模块多2个昂贵的功率半导体器件，显著增加了陆上柔直换流阀的成本。
上述混合阀方案中，一旦二极管阀所连变压器发生故障，则整个系统都得停运，直至二极管阀所连变压器检修完成系统才能重新运行，这样使得供电可靠性很低，也造成很大的发电收益的损失。
本发明实施例中提供了一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，如图3所示，该系统包括：海上风电场1、海上换流站2、直流海缆3、陆上换流站4和陆上电网5，海上换流站2和海上风电场1连接，海上换流站2通过双极带金属中线方式和陆上换流站4连接，陆上换流站4和陆上电网5连接；其中，
陆上换流站4包括第一半桥柔直换流阀6（即半桥MMC）、第二半桥柔直换流阀7、第一晶闸管换流阀8、第二晶闸管换流阀9和陆上交流母线10；第一晶闸管换流阀8的直流侧、第一半桥柔直换流阀6的直流侧、第二半桥柔直换流阀7的直流侧和第二晶闸管换流阀9的直流侧依次串联连接；第一晶闸管换流阀8的交流侧、第一半桥柔直换流阀6的交流侧、第二半桥柔直换流阀7的交流侧和第二晶闸管换流阀9的交流侧并联连接；
海上换流站2包括第一柔直换流阀11、第二柔直换流阀12、第一二极管换流阀13、第二二极管换流阀14和海上交流母线15；第一二极管换流阀13的直流侧、第一柔直换流阀11的直流侧、第二柔直换流阀12的直流侧和第二二极管换流阀14的直流侧依次串联连接；第一二极管换流阀13的交流侧、第一柔直换流阀11的交流侧、第二柔直换流阀12的交流侧和第二二极管换流阀14的交流侧并联连接；第一二极管换流阀13经直流海缆3和第一晶闸管换流阀8连接；第二二极管换流阀14经直流海缆3与第二晶闸管换流阀9连接；第一柔直换流阀11和第二柔直换流阀12的中心连接点与第一半桥柔直换流阀6和第二半桥柔直换流阀7的中心连接点通过金属中线连接，金属中线在陆上换流站4接地；
陆上换流站4，用于输出直流负压，通过直流负压对第一柔直换流阀11和第二柔直换流阀12充电，充电完成后解锁第一柔直换流阀11和第二柔直换流阀12；其中，直流负压由第一半桥柔直换流阀6输出的第一直流正压、第二半桥柔直换流阀7输出的第二直流正压、第一晶闸管换流阀8输出的第一直流负压和二晶闸管换流阀输出的第二直流负压生成，且第一直流负压与第二直流负压的和的绝对值大于第一直流正压与第二直流正压的和；第一柔直换流阀11和第二柔直换流阀12解锁后建立海上交流母线15的电压，基于海上交流母线15的电压对海上风电场1进行充电，以启动海上风电场1。
具体地，第一柔直换流阀11可以由全桥子模块构成，也可以由半桥子模块和全桥子模块构成；当第一柔直换流阀11由n个半桥子模块和m个全桥子模块构成时，n小于m，且全桥子模块的数量m的子模块数量占比大于50%；例如，第一柔直换流阀11包括40%的半桥子模块和60%的全桥子模块。
进一步地，第二柔直换流阀12的结构与第一柔直换流阀11的结构相同。
进一步地，当检测到第一半桥柔直换流阀6的子模块电容电压和第二半桥柔直换流阀7的子模块电容电压升至子模块电容额定电压时，解锁陆上换流站4。
进一步地，第一半桥柔直换流阀6输出第一直流正压N 1，第二半桥柔直换流阀7输出第一直流正压N 2，第一晶闸管换流阀8输出第一直流负压N 3，第二晶闸管换流阀9输出第二直流负压N 4，且|N 3+N 4|>N 1+N 2，则陆上换流站4输出的直流负压为N 1+N 2-|N 3+N 4|。
进一步地，启动时，利用LCC（LineCommutatedConverter，电网换相换流器，即晶闸管换流阀）输出负压的能力，反送电至海上换流站2给海上辅助全桥MMC充电；当系统处于稳态时，陆上换流站4分别利用第一半桥柔直换流阀6和第二半桥柔直换流阀7为第一晶闸管换流阀8和第二晶闸管换流阀9提供无功补偿和并网点的谐波抑制，减少换流站无源补偿设备和滤波器的配置；当系统处于暂态时，一方面陆上电网5当发生交流故障时可别利用第一半桥柔直换流阀6和第二半桥柔直换流阀7抑制第一晶闸管换流阀8和第二晶闸管换流阀9带来的换相失败风险，一方面当发生直流故障时，可通过第一晶闸管换流阀8和第二晶闸管换流阀9的单向导通特点，阻断第一半桥柔直换流阀6和第二半桥柔直换流阀7往直流故障点馈入短路电流。
进一步地，当第一柔直换流阀11的子模块电容电压与第二柔直换流阀12的子模块电容电压升至子模块电容额定电压时，解锁第一柔直换流阀11和第二柔直换流阀12；第一柔直换流阀11和第二柔直换流阀12解锁后采用下垂控制，并通过零起升压的方式建立海上交流母线15的电压，海上交流母线15的电压为预设倍数（预设倍数小于1）的额定电压，使得与整流变连接的开关闭合瞬间，二极管阀直流侧不导通，从而不会造成对直流海缆3及陆上换流站4的冲击。
进一步地，当预设数量的海上风机启动后，向海上换流站2传输功率，海上换流站2与陆上换流站4的直流电压由直流负压转换为直流正压。
进一步地，第一二极管阀和第二二极管阀导通截止后，海上风电场1的功率不再通过海上换流站2往陆上换流站4输送，仅为海上换流站2的用电设备和换流阀提供能量支撑，多余的能量通过海上风机自带的耗能装置耗散。
进一步地，当海上换流站2中的第一二极管换流阀13或第二二极管换流阀14发生故障或者检修时，可以退出第一二极管换流阀13或第二二极管换流阀14，此时陆上换流站4降压运行，不会导致单极停运或双极停运。
进一步地，当海上换流站2的一极MMC（即柔直换流阀）发生故障停运时，仍能通过另一极的MMC建立海上交流母线15的电压，保证系统不停运。
本实施例提供的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，陆上换流站由第一半桥柔直换流阀、第二半桥柔直换流阀、第一晶闸管换流阀和第二晶闸管换流阀构成，相较于现有的海上含二极管阀，陆上纯柔直换流阀方案，降低了成本，同时实现了陆上换流站利用直流负压往海上换流站返送启动电源的功能，相较于现有的海上含二极管阀，陆上纯晶闸管换流阀方案，陆上换流站中的第一半桥柔直换流阀和第二半桥柔直换流阀可以有效抑制第一晶闸管换流阀和第二晶闸管换流阀换相失败带来的风险，海上换流站通过双极带金属中线方式和陆上换流站连接，可以在系统发生故障时，利用另一极的器件保证系统不停运，提高了供电的可靠性。
在一些可选的实施方式中，陆上换流站4，还包括：第一换流变16和第一断路器17；
第一换流变16和第一断路器17连接；第一换流变16和第一晶闸管换流阀8连接；第一断路器17和陆上交流母线10连接。
在一些可选的实施方式中，陆上换流站4，还包括：第二换流变18和第二断路器19；
第二换流变18和第二断路器19连接；第二换流变18和第一半桥柔直换流阀6连接；第二断路器和19陆上交流母线10连接。
在一些可选的实施方式中，陆上换流站4，还包括：第三换流变20和第三断路器21；
第三换流变20和第三断路器21连接；第三换流变20和第二半桥柔直换流阀7连接；第三断路器21和陆上交流母线10连接。
在一些可选的实施方式中，陆上换流站4，还包括：第四换流变22和第四断路器23；
第四换流变22和第四断路器23连接；第四换流变22和第二晶闸管换流阀9连接；第四断路器23和陆上交流母线10连接。
具体地，当第一断路器17、第二断路器19、第三断路器21和第四断路器23处于闭合状态时，第一半桥柔直换流阀6和第二半桥柔直换流阀7通过陆上电网5充电，第一晶闸管换流阀8通过陆上电网5提供的交流换相电压在直流侧输出第一直流负压；第二晶闸管换流阀9通过陆上电网5提供的交流换相电压在直流侧输出第二直流负压。
在一些可选的实施方式中，海上换流站2，还包括：第一整流变24和第五断路器25；
第一整流变24和第五断路器25连接；第一整流变24和第一二极管换流阀13连接；第五断路器25和海上交流母线15连接。
在一些可选的实施方式中，海上换流站2，还包括：第五换流变26和第六断路器27；
第五换流变26和第六断路器27连接；第五换流变26与第一柔直换流阀11连接；第六断路器27和海上交流母线15连接。
在一些可选的实施方式中，海上换流站2，还包括：第六换流变28和第七断路器29；
第六换流变28和第七断路器29连接；第六换流变28与第二柔直换流阀12连接；第七断路器29和海上交流母线15连接。
具体地，第六断路器27和第七断路器29在第一柔直换流阀11和第二柔直换流阀12解锁后闭合。
在一些可选的实施方式中，海上换流站2，还包括：第二整流变30和第八断路器31；
第二整流变30和第八断路器31连接；第二整流变30与第二二极管换流阀14连接；第八断路器31和海上交流母线15连接。
具体地，当海上换流站2和陆上换流站4断开连接后，第五断路器25和第八断路器31闭合；当第五断路器25和第八断路器31处于闭合状态时，第一柔直换流阀11和第二柔直换流阀12抬升海上交流母线15的电压，直至第一二极管阀和第二二极管阀导通，海上换流站2与陆上换流站4建立连接，以控制系统正常运行。
在一些可选的实施方式中，还包括：第一滤波器32和第二滤波器33；
第一滤波器32经第九断路器34与陆上交流母线10连接；第二滤波器33经第十断路器35与海上交流母线15连接。
具体地，第一滤波器32用于滤除陆上换流站4中第一晶闸管换流阀8和第二晶闸管换流阀9产生的谐波电流。
进一步地，第二滤波器33用于滤除海上换流站2中第一二极管换流阀13和第二二极管换流阀14阀产生的谐波电流。
下面通过一个具体实施例来说明一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统的工作过程的。
实施例1：
一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统的工作过程包括以下步骤：
1、启动阶段，闭合Brk1、Brk2、Brk3、Brk4和Brk9，第一半桥柔直换流阀和第二半桥柔直换流阀通过陆上电网进行充电，充电完成后解锁，并在解锁完成后第一半桥柔直换流阀输出第一直流正压N 1，第二半桥柔直换流阀输出第一直流正压N 2；第一晶闸管换流阀通过陆上电网提供的交流换相电压在直流侧输出第一直流负压N 3；第二晶闸管换流阀通过陆上电网提供的交流换相电压在直流侧输出第二直流负压N 4，且|N 3+N 4|>N 1+N 2；陆上换流站输出的直流负压为N 1+N 2-|N 3+N 4|；第一柔直换流阀和第二柔直换流阀通过陆上换流站输出的直流负压进行充电，第一柔直换流阀和第二柔直换流阀充电完成后解锁。
2、闭合Brk6和Brk7，海上两极的辅助全桥MMC采用下垂控制并通过零起升压的方式建立交流母线电压为0.95倍的额定电压。
3、风电场启动少量风机往海上换流站输送小功率，海、陆两站的直流电压极性逐渐反转为正极性。
4、提升陆上站直流电压，第一二极管换流阀和第二二极管换流阀通流自然截止，海上风电场功率不再通过海上换流站往陆上换流站输送，仅为海上换流站的用电设备和换流阀提供能量支撑，盈余的能量通过风机自带的耗能装置耗散，盈余能量很小，且该耗散持续时间很短，主要是考虑到直流电压提升和断路器合闸的时间，工程上可控制在约600毫秒以内。
5、闭合Brk5、Brk8和Brk10，第一柔直换流阀和第二柔直换流阀控制海上交流母线电压由0.95倍的额定电压往上提升直至第一二极管换流阀和第二二极管换流阀自然导通；系统转为正常运行，启动更多风机。
上述实施例1中，海上换流站采用了二极管和辅助MMC组成，首先显著减小了海上换流平台的体积、重量和成本；陆上换流站由LCC与MMC串联组成，陆上换流站的成本低于目前海上风电直流输电工程普遍采用的纯柔直换流阀的成本。此外，系统具备如下优点：1、陆上换流站可以往海上换流站反送黑启动电源；2、当发生直流短路故障时，利用LCC的单向导通特点，阻断MMC往直流故障点馈入短路电流；3、当海上二极管阀及其变压器发生故障或者检修时，可以退出二极管阀，系统降压运行，提高了供电可靠性；4、系统一极发生故障时，另一极仍能传送一半的额定功率，供电可靠性高；5、当海上一极的辅助MMC发生故障时，系统仍能通过另一极的MMC建立交流母线电压，保证系统不停运，提高了供电可靠性。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请实施例的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请实施例各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请实施例各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，其特征在于，包括：海上风电场、海上换流站、直流海缆、陆上换流站和陆上电网，所述海上换流站和所述海上风电场连接，所述海上换流站通过双极带金属中线方式和所述陆上换流站连接，所述陆上换流站和所述陆上电网连接；其中，
所述陆上换流站包括第一半桥柔直换流阀、第二半桥柔直换流阀、第一晶闸管换流阀、第二晶闸管换流阀和陆上交流母线；所述第一晶闸管换流阀的直流侧、所述第一半桥柔直换流阀的直流侧、所述第二半桥柔直换流阀的直流侧和所述第二晶闸管换流阀的直流侧依次串联连接；所述第一晶闸管换流阀的交流侧、所述第一半桥柔直换流阀的交流侧、所述第二半桥柔直换流阀的交流侧和所述第二晶闸管换流阀的交流侧并联连接；
所述海上换流站包括第一柔直换流阀、第二柔直换流阀、第一二极管换流阀、第二二极管换流阀和海上交流母线；所述第一二极管换流阀的直流侧、所述第一柔直换流阀的直流侧、所述第二柔直换流阀的直流侧和所述第二二极管换流阀的直流侧依次串联连接；所述第一二极管换流阀的交流侧、所述第一柔直换流阀的交流侧、所述第二柔直换流阀的交流侧和所述第二二极管换流阀的交流侧并联连接；所述第一二极管换流阀经所述直流海缆和所述第一晶闸管换流阀连接；所述第二二极管换流阀经所述直流海缆与所述第二晶闸管换流阀连接；所述第一柔直换流阀和所述第二柔直换流阀的中心连接点与所述第一半桥柔直换流阀和所述第二半桥柔直换流阀的中心连接点通过金属中线连接，所述金属中线在所述陆上换流站接地；
所述陆上换流站，用于输出直流负压，通过所述直流负压对所述第一柔直换流阀和所述第二柔直换流阀充电，充电完成后解锁所述第一柔直换流阀和所述第二柔直换流阀；其中，所述直流负压由所述第一半桥柔直换流阀输出的第一直流正压、所述第二半桥柔直换流阀输出的第二直流正压、所述第一晶闸管换流阀输出的第一直流负压和所述二晶闸管换流阀输出的第二直流负压生成，且所述第一直流负压与所述第二直流负压的和的绝对值大于所述第一直流正压与所述第二直流正压的和；所述第一柔直换流阀和所述第二柔直换流阀解锁后建立海上交流母线的电压，基于所述海上交流母线的电压对所述海上风电场进行充电，以启动所述海上风电场；其中，当第一半桥柔直换流阀输出第一直流正压N 1，第二半桥柔直换流阀输出第一直流正压N 2，第一晶闸管换流输出第一直流负压N 3，第二晶闸管换流阀输出第二直流负压N 4，且|N 3+N 4|>N 1+N 2，则陆上换流站输出的直流负压为N 1+N 2-|N 3+N 4|。
2.根据权利要求1所述的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，其特征在于，所述陆上换流站，还包括：第一换流变和第一断路器；
所述第一换流变和所述第一断路器连接；所述第一换流变和所述第一晶闸管换流阀连接；所述第一断路器和所述陆上交流母线连接。
3.根据权利要求2所述的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，其特征在于，所述陆上换流站，还包括：第二换流变和第二断路器；
所述第二换流变和所述第二断路器连接；所述第二换流变和所述第一半桥柔直换流阀连接；所述第二断路器和所述陆上交流母线连接。
4.根据权利要求3所述的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，其特征在于，所述陆上换流站，还包括：第三换流变和第三断路器；
所述第三换流变和所述第三断路器连接；所述第三换流变和所述第二半桥柔直换流阀连接；所述第三断路器和所述陆上交流母线连接。
5.根据权利要求4所述的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，其特征在于，所述陆上换流站，还包括：第四换流变和第四断路器；
所述第四换流变和所述第四断路器连接；所述第四换流变和所述第二晶闸管换流阀连接；所述第四断路器和所述陆上交流母线连接。
6.根据权利要求1所述的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，其特征在于，所述海上换流站，还包括：第一整流变和第五断路器；
所述第一整流变和所述第五断路器连接；所述第一整流变和所述第一二极管换流阀连接；所述第五断路器和所述海上交流母线连接。
7.根据权利要求6所述的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，其特征在于，所述海上换流站，还包括：第五换流变和第六断路器；
所述第五换流变和所述第六断路器连接；所述第五换流变与所述第一柔直换流阀连接；所述第六断路器和所述海上交流母线连接。
8.根据权利要求7所述的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，其特征在于，所述海上换流站，还包括：第六换流变和第七断路器；
所述第六换流变和所述第七断路器连接；所述第六换流变与所述第二柔直换流阀连接；所述第七断路器和所述海上交流母线连接。
9.根据权利要求8所述的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，其特征在于，所述海上换流站，还包括：第二整流变和第八断路器；
所述第二整流变和所述第八断路器连接；所述第二整流变与所述第二二极管换流阀连接；所述第八断路器和所述海上交流母线连接。
10.根据权利要求1所述的一种可直流负压启动的海上风电双极混合直流输电系统，其特征在于，还包括：第一滤波器和第二滤波器；
所述第一滤波器经第九断路器与所述陆上交流母线连接；所述第二滤波器经第十断路器与所述海上交流母线连接。
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