CN116826962A - 一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法与装置，属于海上风电柔性直流输电技术领域，当站间的通信故障且陆上换流站停运时，满足海上换流站的直流保护装置的直流过电压保护或直流低电压保护动作判据后，通过海上换流站的极控装置停运海上换流站；站间指陆上换流站与海上换流站之间。本发明的一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，当站间的通信故障且陆上换流站停运时，满足海上换流站的直流保护装置的直流过电压保护或直流低电压保护动作判据后，通过海上换流站的极控装置停运海上换流站，确保陆上换流站的直流耗能装置等设备的运行安全，提高海上风电柔直送出系统设备的运行可靠性。

Description

一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法与装置
技术领域
本发明涉及一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法与装置，属于海上风电柔性直流输电技术领域。
背景技术
随着海上风电场容量和距离的增大，柔性直流输电已成为深远海大容量海上风电送出并网的主流方案。柔性直流输电具备无需额外的无功功率补偿、不存在换相失败问题、可以为无源系统供电、可同时独立调节有功功率和交流电压、谐波水平低以及适合构建多端直流系统等特点。
海上风电柔性直流送出工程中，在海上换流站和陆上换流站任一换流站停运时，需要整个柔直送出系统停运，海上换流站与陆上换流站之间的站间通信光纤集成在直流海缆中，陆上换流站停运时，通过站间通信光纤将停运信号送给海上换流站，海上换流站能够及时停运。在站间通信光纤损坏或连接端口异常等导致站间通信故障时，陆上换流站无法将停运信号送给海上换流站，海上换流站无法及时停运且依旧运行，导致直流海缆过电压，陆上换流站的直流耗能装置自动投入短时消耗海上风电场送出功率，直流耗能装置长时间投入导致直流耗能装置的耗能电阻热过载，直接影响陆上换流站直流耗能装置等设备的运行安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法与装置，用以解决由于站间通信故障造成的陆上换流站无法将停运信号送给海上换流站，进而直接影响陆上换流站的直流耗能装置等设备的运行安全的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
本发明的一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，当站间的通信故障且陆上换流站停运时，满足海上换流站的直流保护装置的直流过电压保护或直流低电压保护动作判据后，通过海上换流站的极控装置停运海上换流站；站间指陆上换流站与海上换流站之间。
本发明的一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，当站间的通信故障且陆上换流站停运时，满足海上换流站的直流保护装置的直流过电压保护或直流低电压保护动作判据后，通过海上换流站的极控装置停运海上换流站，确保陆上换流站的直流耗能装置等设备的运行安全，提高海上风电柔直送出系统设备的运行可靠性。
进一步地，站间的通信正常时，陆上换流站的极控装置将陆上换流站停运信号通过站间的通信传输给海上换流站的极控装置，海上换流站的极控装置根据陆上换流站停运信号来停运海上换流站。
本发明的一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，当站间的通信正常且陆上换流站停运时，陆上换流站的极控装置将陆上换流站停运信号通过站间的通信传输给海上换流站的极控装置，海上换流站的极控装置根据陆上换流站停运信号来停运海上换流站，确保陆上换流站的直流耗能装置等设备的运行安全，提高海上风电柔直送出系统设备的运行可靠性。
进一步地，满足海上换流站的直流保护装置的直流过电压保护或直流低电压保护动作判据通过利用陆上换流站的直流耗能装置的状态，使得直流海缆出现直流过电压或直流低电压特征后，保护跳闸信号送给海上换流站的极控装置实现；海上换流站的极控装置在接收到跳闸信号后根据对应的保护动作判据控制海上换流站直流过电压保护动作或直流低电压保护动作进而停运海上换流站；直流海缆中集成有用于站间通信的光纤。
本发明通过利用陆上换流站的直流耗能装置的状态，使得直流海缆出现直流过电压或直流低电压特征后，保护跳闸信号送给海上换流站的极控装置实现满足海上换流站的直流保护装置的直流过电压保护或直流低电压保护动作判据。本发明的海上换流站的极控装置在接收到跳闸信号后根据对应的保护动作判据控制海上换流站直流过电压动作或直流低电压保护动作进而停运海上换流站，确保陆上换流站的直流耗能装置等设备的运行安全，提高海上风电柔直送出系统设备的运行可靠性。其中跳闸信号指直流过电压保护动作的跳闸信号或直流低电压保护动作的跳闸信号。
进一步地，陆上换流站的直流耗能装置的状态根据陆上换流站停运时刻的直流功率判断。
本发明的陆上换流站停运时刻的直流功率为判断陆上换流站的直流耗能装置的状态提供可靠依据。
进一步地，陆上换流站停运时刻的直流功率通过陆上换流站的极控装置检测，站间的通信故障通过陆上换流站的极控装置或海上换流站的极控装置检测。
本发明的陆上换流站的极控装置能够检测得到陆上换流站停运时刻的直流功率，还能检测得到站间的通信故障；本发明的站间的通信故障还能够通过海上换流站的极控装置检测得到。
进一步地，根据陆上换流站停运时刻的直流功率的大小判断陆上换流站的直流耗能装置的状态包括：当直流功率大于或等于设定值时，陆上换流站的直流耗能装置的状态为禁止投入，禁止投入指陆上换流站的极控装置禁止投入陆上换流站的直流耗能装置，使得直流海缆产生直流过电压特征；当直流功率小于设定值时，陆上换流站的直流耗能装置的状态为主动投入，主动投入指陆上换流站的极控装置主动投入陆上换流站的直流耗能装置，使得直流海缆产生直流低电压特征。
本发明具体根据陆上换流站停运时刻的直流功率的大小判断陆上换流站的直流耗能装置的状态，本发明的陆上换流站停运时刻的直流功率的大小为判断陆上换流站的直流耗能装置的状态提供可靠依据。
进一步地，设定值根据海上换流站的直流过电压保护定值和直流低电压保护定值计算得到。
进一步地，设定值的计算公式如下：
Pset∈[0，Prated]
式中：Pset为设定值，Urated为额定直流电压，Uov为直流过电压保护定值，Ulv为直流低电压保护定值，Prated为额定功率。
本发明的设定值取决于直流过电压保护定值与直流低电压保护定值的大小。
一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制装置，海上换流站与陆上换流站之间通过两站的极控装置通信连接，两站的极控装置指通信连接的海上换流站的极控装置和陆上换流站的极控装置，海上换流站的极控装置与海上换流站的直流保护装置通信连接，海上换流站的直流保护装置包括直流低电压保护和直流过电压保护，陆上换流站的直流耗能装置与陆上换流站的极控装置通信连接。
进一步地，还包括处理器，处理器执行实现如上述的海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法的指令。
本发明的一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制装置，通过处理器执行实现海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法的指令，当站间的通信故障且陆上换流站停运时，满足海上换流站的直流保护装置的直流过电压保护或直流低电压保护动作判据后，通过海上换流站的极控装置停运海上换流站，确保陆上换流站的直流耗能装置等设备的运行安全，提高海上风电柔直送出系统设备的运行可靠性。本发明的陆上换流站的极控装置为与陆上换流站通信连接的极控装置，海上换流站的极控装置为与海上换流站通信连接的极控装置。
附图说明
图1是本发明的海上风电柔直送出系统的结构框图；
图2是本发明的海上风电柔直送出系统的通信连接示意图；
图3是本发明的海上风电柔直送出系统的快速停运的控制流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。
一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法的实施例：
一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，海上风电柔直送出系统由海上风电场经海上换流站AC/DC(交流变直流)整流，再通过直流海缆送至陆上换流站DC/AC(直流变交流)逆变，最终并入陆上交流电网。如图1所示，海上风电柔直送出系统，陆上换流站的直流耗能装置位于陆上换流站的正负极直流线路之间，由陆上换流站的直流耗能装置中的控制模块来控制陆上换流站的直流耗能装置投切，实现海上风电盈余功率的短时消纳。
海上换流站的直流保护装置包括(配置有)直流低电压保护和直流过电压保护，海上换流站的直流保护装置通过光纤与海上换流站的极控装置通信。陆上换流站的直流耗能装置中的控制模块通过光纤与陆上换流站的极控装置通信，并接收陆上换流站的极控装置的投切指令。
如图2所示，陆上换流站的极控装置为与陆上换流站通信连接的极控装置，海上换流站的极控装置为与海上换流站通信连接的极控装置，海上换流站的极控装置和陆上换流站的极控装置通信连接。
海上换流站的极控装置分别通过光纤通信连接陆上换流站的极控装置、海上换流站的直流保护装置，陆上换流站的极控装置还通过光纤通信连接陆上换流站的直流耗能装置，具体连接陆上换流站的直流耗能装置中的控制模块。本发明通过光纤通信可使海上换流站的极控装置分别与陆上换流站的极控装置、海上换流站的直流保护装置快速可靠地通信，还可使陆上换流站的极控装置与陆上换流站的直流耗能装置快速可靠地通信。
陆上换流站的极控装置用于检测陆上换流站与海上换流站之间的站间通信状态，海上换流站的极控装置也用于检测海上换流站与陆上换流站之间的站间通信状态。
站间的通信正常，且陆上换流站停运时，陆上换流站的极控装置将陆上换流站停运信号通过站间的通信传输给海上换流站的极控装置，海上换流站的极控装置根据陆上换流站停运信号来及时停运海上换流站。
如图3所示，当站间的通信故障，且陆上换流站停运时，陆上换流站的极控装置检测到停运时刻的直流功率的大小(Pdc为直流功率的大小)并锁定，根据直流功率的大小，判断陆上换流站的直流耗能装置的主动投入或禁止投入。
设定值的计算公式如下：
Pset∈[0，Prated]
式中：Pset为设定值，Urated为额定直流电压，Uov为直流过电压保护定值，Ulv为直流低电压保护定值，Prated为额定功率。
通常情况下，采用标幺制，Urated为1.0p.u.，Uov为1.3p.u.，Ulv为0.7p.u.，Prated为1.0p.u.；则设定值为：
若直流功率Pdc≥0.5p.u.(直流功率大于或等于设定值)，陆上换流站的极控装置禁止投入直流耗能装置，当直流电压升至(直流过电压保护定值)1.3p.u.以上，满足海上换流站的直流保护装置的直流过电压保护动作判据，保护跳闸信号送给海上换流站极控装置，随之闭锁(停运)海上换流站。
若直流功率Pdc＜0.5p.u.，陆上换流站的极控装置主动投入直流耗能装置，当直流电压降至(直流低电压保护定值)0.7p.u.以下，满足海上换流站的直流保护装置的直流低电压保护动作判据，保护跳闸信号送给海上换流站极控装置，随之闭锁海上换流站。
综上，本发明提供了一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，在站间的通信发生故障的情况下，且陆上换流站站停运时，利用陆上换流站的直流耗能装置的主动投入或禁止投入，使得直流海缆出现直流过电压或直流低电压特征，以满足海上换流站的直流保护装置的直流过电压保护或直流低电压保护动作判据，最终停运海上换流站，保障陆上换流站直流耗能装置等设备的运行安全，提高海上风电柔直送出系统设备的运行可靠性。
一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制装置的实施例：
一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制装置，海上换流站与陆上换流站之间通过两站的极控装置通信连接，两站的极控装置指通信连接的海上换流站的极控装置和陆上换流站的极控装置，海上换流站的极控装置与海上换流站的直流保护装置通信连接，海上换流站的直流保护装置包括直流低电压保护和直流过电压保护，陆上换流站的直流耗能装置与陆上换流站的极控装置通信连接。还包括处理器，处理器执行实现如上述海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法的指令，其中海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法已在海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法的实施例中详细说明，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，其特征在于，当站间的通信故障且陆上换流站停运时，满足海上换流站的直流保护装置的直流过电压保护或直流低电压保护动作判据后，通过海上换流站的极控装置停运海上换流站；所述站间指陆上换流站与海上换流站之间。
2.根据权利要求1所述的海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，其特征在于，所述站间的通信正常时，所述陆上换流站的极控装置将陆上换流站停运信号通过站间的通信传输给海上换流站的极控装置，所述海上换流站的极控装置根据陆上换流站停运信号来停运海上换流站。
3.根据权利要求1所述的海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，其特征在于，所述满足海上换流站的直流保护装置的直流过电压保护或直流低电压保护动作判据通过利用陆上换流站的直流耗能装置的状态，使得直流海缆出现直流过电压或直流低电压特征后，保护跳闸信号送给海上换流站的极控装置实现；所述海上换流站的极控装置在接收到跳闸信号后根据对应的保护动作判据控制海上换流站直流过电压保护动作或直流低电压保护动作进而停运海上换流站；所述直流海缆中集成有用于站间通信的光纤。
4.根据权利要求3所述的海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，其特征在于，所述陆上换流站的直流耗能装置的状态根据所述陆上换流站停运时刻的直流功率判断。
5.根据权利要求4所述的海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，其特征在于，所述陆上换流站停运时刻的直流功率通过陆上换流站的极控装置检测，所述站间的通信故障通过陆上换流站的极控装置或海上换流站的极控装置检测。
6.根据权利要求4或5所述的海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，其特征在于，根据所述陆上换流站停运时刻的直流功率的大小判断陆上换流站的直流耗能装置的状态包括：当直流功率大于或等于设定值时，所述陆上换流站的直流耗能装置的状态为禁止投入，所述禁止投入指陆上换流站的极控装置禁止投入陆上换流站的直流耗能装置，使得直流海缆产生直流过电压特征；当直流功率小于设定值时，所述陆上换流站的直流耗能装置的状态为主动投入，所述主动投入指陆上换流站的极控装置主动投入陆上换流站的直流耗能装置，使得直流海缆产生直流低电压特征。
7.根据权利要求6所述的海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，其特征在于，所述设定值根据海上换流站的直流过电压保护定值和直流低电压保护定值计算得到。
8.根据权利要求7所述的海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法，其特征在于，所述设定值的计算公式如下：
Pset∈[0，Prated]
式中：Pset为设定值，Urated为额定直流电压，Uov为直流过电压保护定值，Ulv为直流低电压保护定值，Prated为额定功率。
9.一种海上风电柔直送出系统的快速停运控制装置，其特征在于，海上换流站与陆上换流站之间通过两站的极控装置通信连接，所述两站的极控装置指通信连接的海上换流站的极控装置和陆上换流站的极控装置，所述海上换流站的极控装置与海上换流站的直流保护装置通信连接，所述海上换流站的直流保护装置包括直流低电压保护和直流过电压保护，所述陆上换流站的直流耗能装置与陆上换流站的极控装置通信连接。
10.根据权利要求9所述的海上风电柔直送出系统的快速停运控制装置，其特征在于，还包括处理器，所述处理器执行实现如权利要求1至8任一项所述的海上风电柔直送出系统的快速停运控制方法的指令。
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