CN219659434U - 一种海上风电双母线系统变压器回切合环系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种海上风电双母线系统变压器回切合环系统，包括第一母线组件、第二母线组件、母联开关及合环支路，第一母线组件包括第一主变，第二母线组件包括第二主变，合环支路的一端与第一主变连接，另一端与第二主变连接，母联开关设在合环支路上；还包括第一柔性装置和第二柔性装置；第一柔性装置与第二柔性装置均设有抑制回切冲击支路和通路支路，通路支路与抑制回切冲击支路并联；且抑制回切冲击支路分别连接在母联开关与第一主变之间、母联开关与第二主变之间；通过抑制回切冲击支路来改变完成检修并进行回切合环的第一主变或第二主变的环路阻抗，从而对第一主变或第二主变完成检修并进行回切合环产生的合环振荡实现在线抑制。
Description
技术领域
本实用新型涉及海上风电技术领域，特别是涉及一种海上风电双母线系统变压器回切合环系统。
背景技术
随着新能源发电占有电力系统的比例将大幅增加，提高新能源发电效率成为当下急需解决的问题。针对海上风力发电系统，通过合环实现风机不脱网的情况下，既满足系统检修的要求，也最大程度的利用风力资源。
现阶段，我国的电力系统多以闭环设计，开环运行；基于海上风力发电系统，由于电力电子设备变流器的介入，电力系统的运行工况变得更加复杂。系统合环时容易在线路中产生的合环冲击，容易进一步的导致线路保护的误动作和设备过电压等风险。这对母线带源切换合环提出了更高的要求，在合环时，切换装置需要确保在潮流分布变化最小的情况下实现切换，从而保证风力资源最大的利用以及系统安全稳定运行。
现有的合环方法利用离线计算的方法需要结合大量的系统运行数据，尤其针对海上双母线检修变压器回切重合环的合环回路，系统的电气参数会随着风力资源的变化而发生改变，利用离线计算合环实际会给合环操作带来不确定性，从而导致系统合环的稳定性和安全性的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的离线状态下变压器完成检修后回切合环安全性与稳定性差的缺陷，从而提供一种海上风电双母线系统变压器回切合环系统。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种海上风电双母线系统变压器回切合环系统，包括第一母线组件、第二母线组件、母联开关、回切控制器及合环支路，
所述第一母线组件包括第一主变，所述第二母线组件包括第二主变，所述合环支路的一端与所述第一主变连接，另一端与所述第二主变连接，所述母联开关设在所述合环支路上；
还包括第一柔性装置和第二柔性装置，所述第一柔性装置与所述第二柔性装置均包括有抑制回切冲击支路和通路支路，所述通路支路与所述抑制回切冲击支路并联；且所述抑制回切冲击支路分别连接在所述母联开关与所述第一主变之间、所述母联开关与所述第二主变之间。
优选地，所述抑制回切冲击支路包括抑制回切冲击开关、抑制回切冲击电阻；
所述通路支路包括通路开关。
优选地，还包括回切控制器，所述母联开关、所述第一柔性装置与所述第二柔性装置均与所述回切控制器信号连接。
优选地，所述第一母线组件包括第一母线、第一发电设备，所述第一发电设备、所述第一主变设在所述第一母线上，且所述第一发电设备为所述第一主变供电；
所述第二母线组件包括第二母线、第二发电设备，所述第二发电设备、所述第二主变设在所述第二母线上，且所述第二发电设备为所述第二主变供电；
所述第一柔性装置设置在第一母线上，且位于所述第一发电设备与所述第一主变之间，所述第二柔性装置设置在所述第二母线上，且位于所述第二发电设备与所述第二主变之间；所述合环支路的一端连接在所述第一发电设备与所述第一柔性装置之间的所述第一母线上，另一端连接在所述第二发电设备与所述第二柔性装置之间的所述第二母线上。
优选地，还包括输电路，所述第一主变与所述第二主变均与所述输电路连接。
优选地，还包括两台无功发生器，两台所述无功发生器均连接在所述合环支路上，且所述母联开关位于两台所述无功发生器之间。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
上述技术方案中所提供的一种海上风电双母线系统变压器回切合环系统，通过将第一柔性装置连接在母联开关与第一主变之间，第二柔性装置连接在母联开关与第二主变之间，当第一主变或第二主变回切时，对应的通过第一柔性装置或第二柔性装置中抑制回切冲击支路来改变完成检修并进行回切合环的第一主变或第二主变的环路阻抗，从而对第一主变或第二主变完成检修并进行回切合环产生的合环振荡实现在线抑制；进一步的，解决了海上风电双母线系统检修第一主变或第二主变回切时的合环点电压差和相角差随着风力资源变化而产生的不确定性，提高了变压器回切时系统的稳定性和可靠性；同时，降低了第一主变或第二主变回切操作对系统的保护和运行的影响。
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为本实用新型的一种实施方式中提供的海上风电双母线系统变压器回切合环系统的整体结构示意图。
图2为图1所示的柔性装置的结构示意图。
图3为柔性装置的工作流程图。
图4为第一母线未设柔性装置的仿真电流图。
图5为第一母线未设柔性装置的仿真功率图。
图6为第一母线设置柔性装置的仿真电流图。
图7为第一母线设置柔性装置的仿真功率图。
附图标记说明：
1、合环支路；11、母联开关；12、输电路；13、回切控制器；14、无功发生器；
2、第一柔性装置；21、第二柔性装置；22、抑制回切冲击支路；221、抑制回切冲击开关；222、抑制回切冲击电阻；23、通路支路；231、通路开关；
3、第一母线；31、第一发电设备；32、第一主变；
4、第二母线；41、第二发电设备；42、第二主变。
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，可以是两个元件内部的连通。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。
现有的合环方法多利用离线计算的方式，但往往需要结合大量的系统运行数据；具体的，在海上风电系统中，系统的电气参数会随着风力资源的变化而发生改变，利用离线计算合环实际会给合环操作带来不确定性，从而导致系统合环的稳定性和安全性的问题。尤其针对海上双母线检修变压器回切重合环的合环回路，上述方法较难达到理想的合环状态。
基于此，本实用新型实施例提供了一种海上风电双母线系统变压器回切合环系统，如图1所示的，包括第一母线组件、第二母线组件、母联开关11、回切控制器13及合环支路1，第一母线组件包括第一主变32，第二母线组件包括第二主变42，合环支路1的一端与第一主变32连接，另一端与第二主变42连接，且母联开关11设在合环支路1上；当母联开关11端开，第一主变32与第二主变42解环，当母联开关11闭合，第一主变32通过合环支路1与第二主变42进行合环；具体的，为了便于海上风电双母线系统的第一主变32或第二主变42完成检修后进行回切，还包括第一柔性装置2和第二柔性装置21；更为具体的，第一柔性装置2与第二柔性装置21均包括有抑制回切冲击支路22和通路支路23；且抑制回切冲击支路22用于抑制第一主变32或第二主变42回切合环电流振荡冲击，通路支路23用于在电流振荡冲击完成抑制后将完成回切的第一主变32或第二主变42连通，通路支路23与抑制回切冲击支路22并联；且抑制冲击回路分别连接在母联开关11与第一主变32之间、母联开关11与第二主变42之间。
通过将第一柔性装置2连接在母联开关11与第一主变32之间，第二柔性装置21连接在母联开关11与第二主变42之间，当第一主变32或第二主变42回切时，对应的，通过第一柔性装置2或第二柔性装置21中抑制回切冲击支路22来改变完成检修并进行回切合环的第一主变32或第二主变42的环路阻抗，从而对第一主变32或第二主变42完成检修并进行回切合环产生的合环振荡实现在线抑制；进一步的，解决了海上风电双母线系统检修第一主变32或第二主变42回切时的合环点电压差和相角差随着风力资源变化而产生的不确定性，提高了变压器回切时系统的稳定性和可靠性；同时，降低了第一主变32或第二主变42回切操作对系统的保护和运行的影响。
如图2所示的，抑制回切冲击支路22包括抑制回切冲击开关221、抑制回切冲击电阻222；其中，抑制回切冲击开关221用于控制抑制回切冲击支路22的通断，抑制回切冲击电阻222用于增加抑制回切冲击支路22的阻值；而通路支路23包括通路开关231，且利用通路开关231控制通路支路23的通断。
为了便于连接信号的传输控制，还包括回切控制器13，母联开关11、第一柔性装置2与第二柔性装置21均与回切控制器13信号连接。
当海上风电双母线系统的其中一台主变处于检修状态时，如图3所示的，第一主变32处于检修，合环支路1上的母联开关11则闭合；此时，位于母联开关11与第一主变32之间的第一柔性装置2处于断开状态，即第一柔性装置2中的抑制回切冲击支路22、通路支路23均处于断开状态；当第一主变32检修完成需要进行回切时，工作人员通过终端设备向回切控制器13发送回切指令；待回切控制器13收到回切指令后，通过回切控制器13控制抑制回切冲击开关221闭合，以将抑制回切冲击回路连通，而抑制回切冲击电阻222通常取相对较大值，进一步的，根据合环电流冲击公式，
其中，
Em为合环时母联开关两端的电压差幅值，
δ为电压对应的合环初相角，
R和L为合环回路中等效电阻和电感，
Ta为时间常数(Ta＝L/R)；
可知，合环冲击电流的大小与合环支路1的等效电阻和电感有关；因此，在抑制回切冲击电阻222的作用下，第一主变32回切合环产生的合环振荡实现抑制。
进一步的，当抑制回切冲击支路22连通后，等待合环支路1上母联开关11断开指令；更进一步的，当母联开关11断开时，系统解环，回切控制器13向第一柔性装置2发送通路指令；即，第一柔性装置2中通路支路23的通路开关231闭合，以将通路支路23连通。继而第一主变32的支路阻抗恢复初始值。
此外，当第二主变42需要维修时，操作流程等同上述流程。
具体的，第一母线组件包括第一母线3、第一发电设备31，第一发电设备31、第一主变32设在第一母线3上，且第一发电设备31为第一主变32供电；第二母线组件包括第二母线4、第二发电设备41，第二发电设备41、第二主变42设在第二母线4上，且第二发电设备41为第二主变42供电；进一步的，第一柔性装置2设置在第一母线3上，且位于第一发电设备31与第一主变32之间，第二柔性装置21设置在第二母线4上，且位于第二发电设备41与第二主变42之间；合环支路1的一端连接在第一发电设备31与第一柔性装置2之间的第一母线3上，另一端连接在第二发电设备41与第二柔性装置21之间的第二母线4上。
具体的，该系统还包括输电路12，且输电路12与第一主变32和第二主变42连接，第一主变32与第二主变42用于向输电路12供电；并且，该系统还设有两台无功发生器14，两台无功发生器14均连接在合环支路1上，且母联开关11位于两台所述无功发生器14之间。
以第一母线组件为例，当第一母线3上不设第一柔性装置2时，如图4所示的，在6S第一主变32回切时电流出现过调波动，如图5所示的，有功功率会出现75％的过调量；当第一母线3上设置第一柔性装置2时，如图6和图7所示的，第一主变32回切时产生的回切振荡便会受到抑制。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种海上风电双母线系统变压器回切合环系统，其特征在于，包括第一母线组件、第二母线组件、母联开关、回切控制器及合环支路，
所述第一母线组件包括第一主变，所述第二母线组件包括第二主变，所述合环支路的一端与所述第一主变连接，另一端与所述第二主变连接，所述母联开关设在所述合环支路上；
还包括第一柔性装置和第二柔性装置，所述第一柔性装置与所述第二柔性装置均包括有抑制回切冲击支路和通路支路，所述通路支路与所述抑制回切冲击支路并联；且所述抑制回切冲击支路分别连接在所述母联开关与所述第一主变之间、所述母联开关与所述第二主变之间。
2.根据权利要求1所述的回切合环系统，其特征在于，所述抑制回切冲击支路包括抑制回切冲击开关、抑制回切冲击电阻；
所述通路支路包括通路开关。
3.根据权利要求1所述的回切合环系统，其特征在于，还包括回切控制器，所述母联开关、所述第一柔性装置与所述第二柔性装置均与所述回切控制器信号连接。
4.根据权利要求1所述的回切合环系统，其特征在于，
所述第一母线组件包括第一母线、第一发电设备，所述第一发电设备、所述第一主变设在所述第一母线上，且所述第一发电设备为所述第一主变供电；
所述第二母线组件包括第二母线、第二发电设备，所述第二发电设备、所述第二主变设在所述第二母线上，且所述第二发电设备为所述第二主变供电；
所述第一柔性装置设置在第一母线上，且位于所述第一发电设备与所述第一主变之间，所述第二柔性装置设置在所述第二母线上，且位于所述第二发电设备与所述第二主变之间；所述合环支路的一端连接在所述第一发电设备与所述第一柔性装置之间的所述第一母线上，另一端连接在所述第二发电设备与所述第二柔性装置之间的所述第二母线上。
5.根据权利要求4所述的回切合环系统，其特征在于，还包括输电路，所述第一主变与所述第二主变均与所述输电路连接。
6.根据权利要求1所述的回切合环系统，其特征在于，还包括两台无功发生器，两台所述无功发生器均连接在所述合环支路上，且所述母联开关位于两台所述无功发生器之间。
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