[发明专利]海上风电直流送出系统故障控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种海上风电直流送出系统故障控制方法及系统。现有的故障下系统控制策略只能在一定风电场电压和频率范围内进行故障控制，无法保证将直流电压限制在最高限值附近。本发明的故障控制方法包括针对部分功率变换型电源采用的正负序双同步旋转坐标系电流控制器，推导出不同控制目标下新能源电源的稳态电流表达式；在此基础上，由于海上新能源设备的特殊性，设计输电系统控制策略；采用低穿平抑电阻消耗直流线路上的多余功率，抑制直流电压的升高，防止过电压对柔直输电线路造成伤害，维持系统的稳定运行，提高了海上风电直流送出系统的运行安全性和可靠性。

技术领域

本发明属于新能源发电并网技术领域，特别是一种海上风电直流送出系统故障控制方法及装置。

背景技术

随着化石能源的逐渐枯竭，环境污染的不断加剧，利用可再生能源的发电技术受到人们的广泛重视。现阶段风电场正在向规模化、远离负荷中心的方向发展。然而，由于风电场发出的大量电能无法被就地消耗，反而造成了大量浪费，需要向负荷进行远距离输送。在高风电渗透率的背景下，风电的特殊性日益凸显，主要表现为风电与传统同步机的原理、特性差异非常大。典型代表双馈风电机组部分或完全以变流器接入电网时，故障特性与换流器控制策略密切相关。但换流器具体所采用控制策略随风电制造厂商不同而不同，且一般也并不公开，这使得开展研究风电机组及风电场故障特性变得十分困难，导致对风电场的故障特性认知不清；同时，直流输电系统故障特性也深受其控制策略影响，这就导致海上风电直流送出系统有不同于传统交流系统的故障特性，故障控制方法也与传统交流系统以及风电交流送出系统有所不同。

当直流输电系统交流出口处故障时，双馈风电场输出功率不变，直流电压会因为直流线路无法送出的多余功率作用而迅速上升。现有的故障下系统控制策略集中于对风电、直流输电系统换流器的分别控制。这种方法无需额外设备，但只能在一定风电场电压和频率范围内进行故障控制，无法保证将直流电压限制在最高限值附近。

因此，有必要研究海上风电直流送出系统故障控制方法，以保证输电系统的稳定运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种海上风电直流送出系统故障控制方法，其采用低穿平抑电阻消耗直流线路上的多余功率，抑制直流电压的升高，防止过电压对输电线路造成伤害，以维持输电系统的稳定运行，提高海上风电直流送出系统的运行安全性和可靠性。

为此，本发明采用如下的技术方案：海上风电直流送出系统故障控制方法，其包括：

步骤1、针对部分功率变换型电源(双馈风机)采用的正负序双同步旋转坐标系电流控制器，推导出不同控制目标下新能源电源稳态运行电流表达式；

步骤2、考虑海上新能源设备的特殊性，设计输电系统控制策略；

步骤3、针对输送系统交流侧送出线路严重故障下，直流电压持续升高、危害直流输电系统安全的问题，采用低穿平抑电阻控制法进行控制，即用低穿平抑电阻消耗直流线路上的多余功率，抑制直流电压的升高，防止过电压对输电线路造成伤害，维持输电系统的稳定运行。

作为上述技术方案的补充，步骤1中，部分功率变换型电源逆变器采用正负序双同步旋转坐标系电流控制器时，根据不同控制目标的参考电流计算式得到：