CN119401539A - 一种陆上风电输电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陆上风电输电系统,用于解决现有相关技术存在的谐波谐振、无功传输等交流汇集和送出的问题。所述陆上风电输电系统包括风电送端单元以及风电受端单元;风电送端单元包括直流变压器、两台以上风电机组;每台风电机组的内部设置机侧变流器且对应一个低压断路器;直流变压器双极各安装一台直流断路器;对于每台风电机组,其发出的电能经过机侧变流器整流为第一直流电,并经过低压断路器并联接入直流变压器,以升压为第二直流电,经直流变压器的双极直流断路器送入风电受端单元;风电受端单元包括受端换流站、联接变压器及启动回路;第二直流电经过受端换流站换流之后,经过联接变压器二次升压,经启动回路接入交流电网。
Description
技术领域
本发明涉及风电输电技术领域,尤其涉及一种陆上风电输电系统。
背景技术
风力发电基地聚集优势资源,可以充分发挥规模效应,降低发电成本,是风力发电规模化发展的重要方向。目前而言,风力发电系统主要有交流汇集-交流送出、交流汇集-直流送出两种方式。然而,大型风力发电基地汇集距离远,如果采用交流汇集-交流送出方式,会导致谐波谐振、无功传输等问题突出。而如果是采用交流汇集-直流送出方式,则存在电能变换环节多、系统成本高的问题。
发明内容
本发明提供了一种陆上风电输电系统,用于解决或部分解决现有相关技术中存在的谐波谐振、无功传输等交流汇集和送出的问题。
本发明提供了一种陆上风电输电系统,所述陆上风电输电系统包括风电送端单元以及风电受端单元;其中,
所述风电送端单元包括直流变压器、两台以上风电机组;每一台所述风电机组的内部设置有机侧变流器,每一台所述风电机组对应一个低压断路器;所述直流变压器的输出端双极分别安装一台直流断路器;
对于每一台所述风电机组,所述风电机组发出的电能经过所述机侧变流器整流为第一直流电,并经过所述低压断路器并联接入所述直流变压器;
通过所述直流变压器将所述第一直流电升压为第二直流电,所述第二直流电经过所述直流变压器的双极直流断路器送入所述风电受端单元;
所述风电受端单元包括受端换流站、联接变压器以及启动回路;
所述第二直流电经过所述受端换流站进行换流之后,先经过所述联接变压器进行二次升压,再经过所述启动回路,最后接入交流电网。
可选地,每一台所述风电机组的机械部分均为690V交流,所述风电机组发出的电能经所述机侧变流器整流为±550V的第一直流电。
可选地,通过所述机侧变流器整流后获得的±550V的第一直流电,经所述低压断路器并联接入所述直流变压器的输入端;所述直流变压器的输入端对应低压侧,输出端对应高压侧;
所述直流变压器的低压侧将±550V的第一直流电升压至±30kV的第二直流电,并经由所述直流变压器的高压侧输出。
可选地,所述直流变压器由多个直流变换器单元构成,所述多个直流变换器单元以串并联方式联接组合;
分别通过各个所述直流变换器单元对所述±550V的第一直流电进行升压整流处理,输出直流整流电;
根据各个所述直流整流电进行电压求和,获得±30kV的第二直流电。
可选地,每一个所述直流变压器单元由IGBT模组、高频变压器以及整流滤波输出构成;
在每一个所述直流变压器单元中,所述±550V的第一直流电先通过所述IGBT模组进行交流电逆变,接着经过所述高频变压器进行升压,再经过所述整流滤波输出进行整流和滤波,输出直流整流电。
可选地,所述受端换流站采用具备直流故障清除能力的全桥半桥混合MMC换流器;
所述±30kV的第二直流电经过所述全桥半桥混合MMC换流器进行换流之后,先经过所述联接变压器进行二次升压,获得35kV的升压交流电,再经过所述启动回路,最后经35kV工频交流输电接入交流电网。
可选地,送端的所述双极直流断路器通过±30kV的直流架空线分别连接至受端的所述全桥半桥混合MMC换流器的两端;
当所述±30kV的直流架空线发生故障时,所述全桥半桥混合MMC换流器与所述双极直流断路器共同配合,实现直流线路故障的清除。
可选地,所述双极直流断路器分别为正极直流断路器以及负极直流断路器;所述双极直流断路器与所述全桥半桥混合MMC换流器均为对称单极拓扑结构;
当所述±30kV的直流架空线发生故障时,所述风电送端单元的线路保护与所述风电受端单元的线路保护检测到故障并各自执行故障清除动作,以实现送端与受端直流线路故障清除的共同配合;其中,
所述风电送端单元的线路保护生成跳闸指令,并将所述跳闸指令同时下发至所述正极直流断路器以及所述负极直流断路器,以控制跳开所述正极直流断路器以及所述负极直流断路器;
所述风电受端单元的线路保护生成电压控制指令,并将所述电压控制指令下发至所述全桥半桥混合MMC换流器,以使所述全桥半桥混合MMC换流器将受端直流侧正负极电压控制到0以下。
可选地,当送端与受端执行完故障清除动作,在预设恢复时间的去游离后,所述全桥半桥混合MMC换流器将受端直流侧正负极电压恢复至±30kV,所述正极直流断路器以及所述负极直流断路器同时重新合闸,所述陆上风电输电系统恢复运行。
可选地,当系统容量大于等于预设容量阈值时,所述双极直流断路器与所述全桥半桥混合MMC换流器均采用真双极拓扑结构;
当双极中的其中一极发生故障时,发生故障一极进入故障穿越状态,故障同极的直流断路器以及全桥半桥混合MMC换流器共同配合执行直流线路故障的清除动作;其中,所述双极中的其中一极为正极,或,负极;
未发生故障一极的线路运行不受影响。
从以上技术方案可以看出,本发明具有以下优点:
提供了一种陆上风电输电系统。所述陆上风电输电系统包括风电送端单元以及风电受端单元;风电送端单元包括直流变压器、两台以上风电机组;每台风电机组的内部设置机侧变流器且对应一个低压断路器;直流变压器双极各安装一台直流断路器;对于每台风电机组,其发出的电能经过机侧变流器整流为第一直流电,并经过低压断路器并联接入直流变压器,以升压为第二直流电,经直流变压器的双极直流断路器送入风电受端单元;风电受端单元包括受端换流站、联接变压器及启动回路;第二直流电经过受端换流站换流之后,经过联接变压器二次升压,经启动回路接入交流电网。风机输出为直流,经直流升压到中高等级直流电压,最终经过长距离架空线送出,不仅可以减少中间的交流直流变换环节,有效解决谐波谐振、无功传输等传统交流汇集和送出问题,还可以降低发电成本。而全直流送出方式具有更高的送出效率和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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它的附图。
图1为一种陆上风电输电系统的电路原理结构示意图;
图2为一种风电机组侧整流的电路原理结构示意图;
图3为一种直流变压器单元升压整流的电路原理结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种陆上风电输电系统,用于解决或部分解决现有相关技术中存在的谐波谐振、无功传输等交流汇集和送出的问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,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,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实施例。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它实施例,都属于本发明保护的范围。
作为一种示例,以陆上风电输电为实际应用场景,目前而言,风力发电系统主要有交流汇集-交流送出、交流汇集-直流送出两种方式。然而,大型风力发电基地汇集距离远,如果采用交流汇集-交流送出方式,会导致谐波谐振、无功传输等问题突出。而如果是采用交流汇集-直流送出方式,则存在电能变换环节多、系统成本高的问题。
为有效解决当前陆上风电输电存在的谐波谐振、无功传输等交流汇集和送出问题,同时实现高效并网,需要提出新型陆上风电送出拓扑结构,以在陆上风电平稳送出的基础上,降低陆上风电送出系统的整体造价。
因此,本发明实施例的核心发明点之一在于:基于全新的技术路线出发,将直流输电技术与直流型风电机组有机结合,提出一种陆上风电全直流输电系统。陆上风电输电系统的送端包含多个风电机组及机侧变流器。将直流型风电机组输出的低压直流,经直流变换器升压汇集,然后经配置有直流断路器的长距离架空线接入受端的柔性直流换流站。受端的柔性直换流站采用具备直流故障清除能力的全桥半桥混合MMC(Modular MultilevelConverter,模块化多电平换流器)换流器。风机输出为直流,经直流升压到中高等级直流电压,最终经过长距离架空线送出,不仅可以减少中间的交流直流变换环节,有效解决谐波谐振、无功传输等传统交流汇集和送出问题,还可以降低发电成本。而全直流送出方式具有更高的送出效率和可靠性。
参照图1,示出了本发明实施例提供的一种陆上风电(全直流)输电系统的电路原理结构示意图。
从整体上来看,陆上风电输电系统主要可以分为风电送端单元(对应送端)以及风电受端单元(对应受端)。其中,风电送端单元主要可以包括DC/DC(Direct Current toDirect Current Converter,直流转直流)直流变压器、两台以上风电机组(为简化示意,图1中以两台永磁直驱发电机进行示例说明)。每一台风电机组的内部设置有机侧变流器(为便于说明,在图1中将其与风电机组拆开表示)。每一台风电机组对应一个低压断路器。
对于每一台风电机组,风电机组发出的电能经过机侧变流器整流为第一直流电,并经过低压断路器并联接入直流变压器。通过直流变压器将第一直流电升压为第二直流电,第二直流电经过直流变压器的双极直流断路器送入风电受端单元。
结合图1,图2示出了一种风电机组侧整流的电路原理结构示意图。以图1中的永磁直驱发电机2为例,每一台风电机组的机械部分均为690V交流,风电机组发出的电能经机侧变流器整流为±550V的第一直流电。
接着,通过两台机侧变流器(或多台应用场景下的多台机侧变流器)整流后获得的±550V的第一直流电,经低压断路器并联接入直流变压器的输入端,即对应低压侧。直流变压器的低压侧将±550V的第一直流电升压至±30kV的第二直流电,并经由直流变压器的高压侧输出(也可以理解为升压到高压侧的±30kV)。直流变压器的输出端(即对应高压侧)双极(正极以及负极)分别安装一台直流断路器。然后经长距离的架空线路接入风电受端单元的受端换流站。
从图1可以看出,直流变压器由多个直流变换器单元(如module1~module12)构成,多个直流变换器单元以串并联方式联接组合。
在进行升压时,先分别通过各个直流变换器单元对±550V的第一直流电进行升压整流处理,输出直流整流电,接着根据各个直流整流电进行电压求和,获得±30kV的第二直流电。
更具体地,图3示出了一种直流变压器单元的电路原理结构示意图。
以直流变压器中直流变压器单元有12个为例,结合图3可以看出,每一个直流变压器单元主要由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)模组、高频变压器以及整流滤波输出构成。
在每一个直流变压器单元中,±550V的第一直流电先通过IGBT模组进行交流电逆变,接着经过高频变压器进行升压,再经过整流滤波输出进行整流和滤波,输出直流整流电。
更具体地,直流变压器单元输入为±550V直流,输入端由IGBT模组组成。先通过IGBT模组将±550V的第一直流电逆变为高频的低压交流电,并经过高频变压器升压至高频的高压交流电,然后再经过整流滤波输出(二极管整流器),经整流和滤波后形成±2.5kV的直流电。
本发明实施例中给出了12个直流变压器单元,通过每个直流变压器单元可以获得升压后的±2.5kV的直流电。由12个DC/DC直流变换器单元串并联联接组合,最终可以输出±30kV的第二直流电。
可以理解的是,直流变压器单元的数量并不一定是12个,只要最终输出的直流电压为±30kV即可。此处采用12个,是因为单个直流变压器单元的高压侧输出为±2.5kV,累加即为±30kV。例如,±550V的直流电,假设经过单个直流变换器单元的处理可以输出3kV的直流电,此时直流变压器仅需用到10个直流变换器单元即可获得±30kV的直流电总和。可以理解的是,本发明对此不作限制。
风电受端单元包括受端换流站、联接变压器以及启动回路。
受端换流站采用具备直流故障清除能力的全桥半桥混合MMC拓扑结构,即全桥半桥混合MMC换流器。
其中,MMC由多个子模块(Sub-Modules,SM)组成。每个子模块通常包含一个半桥或全桥逆变器和一个储能电容。这些子模块通过串联连接,形成一个相臂。一个典型的MMC包括三个相臂,分别对应三相交流系统中的A、B、C三相。
本发明实施例所提供的全桥半桥混合MMC换流器主要由HBSM(Half-BridgeSubmodule,半桥子模块)和FBSM(Full-Bridge Submodule,全桥子模块)这两种子模块构成。其中,HBSM由两个IGBT和一个储能电容组成。FBSM由四个IGBT和一个储能电容组成。
换言之,受端的全桥半桥混合MMC换流器基本拓扑,主要可以包含全桥子模块和半桥子模块这两种子模块。从而当发生故障后,全桥子模块可以输出负电平,与半桥子模块配合,共同将直流侧电压控制到0以下。全桥半桥混合MMC换流器的拓扑结构部分采用半桥子模块,相比于全部采用全桥子模块,可以在实现直流侧故障穿越的同时,减少功率器件的数量,降低设备的投资成本。
全桥半桥混合MMC换流器直流侧双极与送端的直流断流器连接,接收±30kV的第二直流电,交流侧接入联接变压器和启动回路,然后经35kV工频交流输电接入到大电网中。即,第二直流电经过受端换流站进行换流之后,先经过联接变压器进行二次升压,再经过启动回路,最后接入交流电网。
联接变压器(也可以称为连接变压器或耦合变压器)可以对送端传输的电压进一步升压,实现电压变换,以减少远距离输电时的线路损耗。
启动回路(Start-Up Circuit)可以使得系统在上电或复位后能够平稳、可靠地启动。
更具体地,±30kV的第二直流电经过全桥半桥混合MMC换流器进行换流之后,先经过联接变压器进行二次升压,获得35kV的升压交流电,再经过启动回路,最后经35kV工频交流输电接入交流电网。
送端的双极直流断路器通过±30kV的直流架空线分别连接至受端的全桥半桥混合MMC换流器的两端;当±30kV的直流架空线发生故障时,全桥半桥混合MMC换流器与双极直流断路器共同配合,实现直流线路故障的清除。
结合前面内容可知,本发明所指双极直流断路器分别为正极直流断路器以及负极直流断路器。作为一种可选实施例中,双极直流断路器与全桥半桥混合MMC换流器均为如图1所示的对称单极拓扑结构。
对称单极拓扑结构(Symmetric Unipolar Topology)是一种在电力电子变换器中使用的拓扑结构,尤其在多电平变换器(如发明中的全桥半桥混合MMC换流器)中较为常见。这种拓扑结构的特点是每个相臂中的子模块数量相等,且每个子模块的电压等级相同。
当±30kV的直流架空线发生故障时,风电送端单元的线路保护与风电受端单元的线路保护检测到故障并各自执行故障清除动作,以实现送端与受端直流线路故障清除的共同配合。
具体而言,风电送端单元的线路保护生成跳闸指令,并将跳闸指令同时下发至正极直流断路器以及负极直流断路器,以控制跳开正极直流断路器以及负极直流断路器。
风电受端单元的线路保护生成电压控制指令,并将电压控制指令下发至全桥半桥混合MMC换流器,以使全桥半桥混合MMC换流器将受端直流侧正负极电压控制到0以下。
进一步地,当送端与受端执行完故障清除动作,在预设恢复时间(如数百毫秒)的去游离后,全桥半桥混合MMC换流器将受端直流侧正负极电压恢复至±30kV,正极直流断路器以及负极直流断路器同时重新合闸,陆上风电输电系统恢复运行。
本发明实施例中,送受端采用对称单极拓扑结构是因为系统本身容量较小,采用对称单极的成本较低。而当系统容量较大时,继续采用对称单极拓扑结构,一旦发生直流线路故障,可能会对系统造成较大影响。此时可考虑采用真双极方案。在这种情况下,若一极发生故障,仅本极会进入故障穿越状态,仅需跳开本极的直流断路器,仅需将本极MMC控制电压到0以下,另一极的运行则不受影响。
则在具体的实现中,当系统容量大于等于预设容量阈值时,双极直流断路器与全桥半桥混合MMC换流器均采用真双极拓扑结构;
当双极中的其中一极发生故障时,发生故障一极进入故障穿越状态,故障同极的直流断路器以及全桥半桥混合MMC换流器共同配合执行直流线路故障的清除动作;其中,双极中的其中一极为正极,或,负极;
未发生故障一极的线路运行不受影响。
例如,当系统容量较大时,双极直流断路器与全桥半桥混合MMC换流器均采用真双极拓扑结构。当双极中的正极发生故障时,正极进入故障穿越状态,故障同极(即同为正极)的直流断路器(对应正极直流断路器)以及全桥半桥混合MMC换流器(全桥半桥混合MMC换流器接正极的一端)共同配合执行直流线路故障的清除动作。未发生故障的负极的线路运行不受影响。
需要说明的是,为使本领域技术人员更好地对类型相同但实际指向意义不同的数据进行区分,本发明实施例中对部分技术特征采用了第一,第二进行区分说明,第一,第二仅作为数据区分使用,并无其他特殊含义,可以理解的是,本发明对此不作限制。
在本发明实施例中,基于全新的技术路线出发,将直流输电技术与直流型风电机组有机结合,提出了一种陆上风电全直流输电系统。陆上风电输电系统的送端包含多个风电机组及机侧变流器。将直流型风电机组输出的低压直流,经直流变换器升压汇集,然后经配置有直流断路器的长距离架空线接入受端的柔性直流换流站。受端的柔性直换流站采用具备直流故障清除能力的全桥半桥混合MMC换流器。风机输出为直流,经直流升压到中高等级直流电压,最终经过长距离架空线送出,不仅可以减少中间的交流直流变换环节,有效解决谐波谐振、无功传输等传统交流汇集和送出问题,还可以降低发电成本。而全直流送出方式具有更高的送出效率和可靠性。
在本发明所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的系统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,所述单元的划分,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。
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单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元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,本发明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全部或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)执行本发明各个实施例所述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。
以上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种陆上风电输电系统,其特征在于,所述陆上风电输电系统包括风电送端单元以及风电受端单元;其中,
所述风电送端单元包括直流变压器、两台以上风电机组;每一台所述风电机组的内部设置有机侧变流器,每一台所述风电机组对应一个低压断路器;所述直流变压器的输出端双极分别安装一台直流断路器;
对于每一台所述风电机组,所述风电机组发出的电能经过所述机侧变流器整流为第一直流电,并经过所述低压断路器并联接入所述直流变压器;
通过所述直流变压器将所述第一直流电升压为第二直流电,所述第二直流电经过所述直流变压器的双极直流断路器送入所述风电受端单元;
所述风电受端单元包括受端换流站、联接变压器以及启动回路;
所述第二直流电经过所述受端换流站进行换流之后,先经过所述联接变压器进行二次升压,再经过所述启动回路,最后接入交流电网。
2.根据权利要求1所述的陆上风电输电系统,其特征在于,每一台所述风电机组的机械部分均为690V交流,所述风电机组发出的电能经所述机侧变流器整流为±550V的第一直流电。
3.根据权利要求2所述的陆上风电输电系统,其特征在于,通过所述机侧变流器整流后获得的±550V的第一直流电,经所述低压断路器并联接入所述直流变压器的输入端;所述直流变压器的输入端对应低压侧,输出端对应高压侧;
所述直流变压器的低压侧将±550V的第一直流电升压至±30kV的第二直流电,并经由所述直流变压器的高压侧输出。
4.根据权利要求3所述的陆上风电输电系统,其特征在于,所述直流变压器由多个直流变换器单元构成,所述多个直流变换器单元以串并联方式联接组合;
分别通过各个所述直流变换器单元对所述±550V的第一直流电进行升压整流处理,输出直流整流电;
根据各个所述直流整流电进行电压求和,获得±30kV的第二直流电。
5.根据权利要求4所述的陆上风电输电系统,其特征在于,每一个所述直流变压器单元由IGBT模组、高频变压器以及整流滤波输出构成;
在每一个所述直流变压器单元中,所述±550V的第一直流电先通过所述IGBT模组进行交流电逆变,接着经过所述高频变压器进行升压,再经过所述整流滤波输出进行整流和滤波,输出直流整流电。
6.根据权利要求3至5任一项所述的陆上风电输电系统,其特征在于,所述受端换流站采用具备直流故障清除能力的全桥半桥混合MMC换流器;
所述±30kV的第二直流电经过所述全桥半桥混合MMC换流器进行换流之后,先经过所述联接变压器进行二次升压,获得35kV的升压交流电,再经过所述启动回路,最后经35kV工频交流输电接入交流电网。
7.根据权利要求6所述的陆上风电输电系统,其特征在于,送端的所述双极直流断路器通过±30kV的直流架空线分别连接至受端的所述全桥半桥混合MMC换流器的两端;
当所述±30kV的直流架空线发生故障时,所述全桥半桥混合MMC换流器与所述双极直流断路器共同配合,实现直流线路故障的清除。
8.根据权利要求7所述的陆上风电输电系统,其特征在于,所述双极直流断路器分别为正极直流断路器以及负极直流断路器;所述双极直流断路器与所述全桥半桥混合MMC换流器均为对称单极拓扑结构;
当所述±30kV的直流架空线发生故障时,所述风电送端单元的线路保护与所述风电受端单元的线路保护检测到故障并各自执行故障清除动作,以实现送端与受端直流线路故障清除的共同配合;其中,
所述风电送端单元的线路保护生成跳闸指令,并将所述跳闸指令同时下发至所述正极直流断路器以及所述负极直流断路器,以控制跳开所述正极直流断路器以及所述负极直流断路器;
所述风电受端单元的线路保护生成电压控制指令,并将所述电压控制指令下发至所述全桥半桥混合MMC换流器,以使所述全桥半桥混合MMC换流器将受端直流侧正负极电压控制到0以下。
9.根据权利要求8所述的陆上风电输电系统,其特征在于,当送端与受端执行完故障清除动作,在预设恢复时间的去游离后,所述全桥半桥混合MMC换流器将受端直流侧正负极电压恢复至±30kV,所述正极直流断路器以及所述负极直流断路器同时重新合闸,所述陆上风电输电系统恢复运行。
10.根据权利要求7所述的陆上风电输电系统,其特征在于,当系统容量大于等于预设容量阈值时,所述双极直流断路器与所述全桥半桥混合MMC换流器均采用真双极拓扑结构;
当双极中的其中一极发生故障时,发生故障一极进入故障穿越状态,故障同极的直流断路器以及全桥半桥混合MMC换流器共同配合执行直流线路故障的清除动作;其中,所述双极中的其中一极为正极,或,负极;
未发生故障一极的线路运行不受影响。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107565590A (zh) * | 2017-09-06 | 2018-01-09 | 合肥工业大学 | 适用于风电外送的混合高压直流输电系统 |
| US20180309298A1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-10-25 | State Grid Jiangsu Electric Power Research Institute | Bipolar VSC-HVDC and UPFC Hybrid Topology and an Operation Method thereof |
| WO2019170042A1 (zh) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种换流器保护电路和保护方法及装置 |
| CN217769504U (zh) * | 2022-07-15 | 2022-11-08 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 直流海上输电系统 |
| CN117040259A (zh) * | 2023-09-22 | 2023-11-10 | 华北电力大学 | 低比例故障自清除子模块的混合型mmc及其控制方法 |
| CN117318129A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-29 | 国网智能电网研究院有限公司 | 远海风电全直流汇集与送出系统及其启动控制方法及装置 |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180309298A1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-10-25 | State Grid Jiangsu Electric Power Research Institute | Bipolar VSC-HVDC and UPFC Hybrid Topology and an Operation Method thereof |
| CN107565590A (zh) * | 2017-09-06 | 2018-01-09 | 合肥工业大学 | 适用于风电外送的混合高压直流输电系统 |
| WO2019170042A1 (zh) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种换流器保护电路和保护方法及装置 |
| CN217769504U (zh) * | 2022-07-15 | 2022-11-08 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 直流海上输电系统 |
| CN117040259A (zh) * | 2023-09-22 | 2023-11-10 | 华北电力大学 | 低比例故障自清除子模块的混合型mmc及其控制方法 |
| CN117318129A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-29 | 国网智能电网研究院有限公司 | 远海风电全直流汇集与送出系统及其启动控制方法及装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郭灵瑜;姚钢;周荔丹;: "全直流海上风电场高升压比DC/DC变换技术综述", 电力系统保护与控制, no. 12, 28 June 2018 (2018-06-28), pages 158 - 169 * |
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