[发明专利]一种具有分布式直流耗能装置的风电柔性直流送出系统

说明书

本发明公开了一种具有分布式直流耗能装置的风电柔性直流送出系统，包括若干个并列设置的海上风电场，海上风电场送出的电能经过送端换流站和受端换流站送入交流电网；所述的送端换流站或受端换流站的内部集成有分布式直流耗能装置；当风电柔性直流送出系统发生受端交流故障，直流侧系统电压升高，投入一定数量的耗能电阻，通过耗能电阻消耗盈余功率，维持系统短时稳定，待故障恢复后，退出对应耗能电阻，完成系统的故障穿越。本发明通过将耗能组件平均分配到大量子模块中，能够实现盈余功率的精确匹配，大幅减小了耗能装置投切过程的电气量波动，避免了系统故障停运，实现了故障穿越。

技术领域

本发明属于直流输配电领域，为一种具有分布式直流耗能装置的风电柔性直流送出系统。

背景技术

柔性直流输电系统相对于常规的直流输电系统，可以在不改变电压极性的情况下通过反转电流方向实现潮流反转，具有较高可靠性的柔性直流输电和柔性直流电网系统，最显著的特点在于能实现多电源供电和多落点受电，为电力系统提供一种更灵活、快捷的输电方式。

大容量、远距离的风电场、光伏电站等新能源发电系统，适合通过柔性直流输电方式进行能量送出，具备系统稳定、运行方式灵活，有功无功独立控制等诸多有点。同时，海上风电的柔性直流送出也是业界的研究热点。通过柔性直流输电传输风电场的电能，风电场一端的柔性直流换流阀采用定交流电压控制方式，为风电场提供稳定的交流电压。因此，该换流站不能控制传输功率，传输功率由风电场发电功率决定。若受端换流站发生故障时，不能继续接受功率，输电系统不能直接限制送端功率，便造成送受端功率不平衡，导致直流电压升高，引起直流过压保护。由于未解决短时的功率盈余问题，有必要引入耗能装置，将不平衡功率消耗掉。公布号为“CN108767890A”，名称为“具有耗能直流斩波器的海上风电柔性直流输电系统及其故障穿越方法”的中国发明专利申请，给出了一种集中式直流耗能装置方案。公布号为“CN107834588A”，名称为“一种换流器耗能装置控制方法及系统”的中国发明专利申请，给出了一种集中式直流耗能装置方案。但上述方案在投切耗能装置过程中，会造成很大的功率波动，容易造成过压过流故障，对设备安全及系统稳定性造成一定影响。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种具有分布式直流耗能装置的风电柔性直流送出系统，解决风电柔性直流送出系统中的功率盈余问题，适用范围广泛。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：包括若干个并列设置的海上风电场，海上风电场送出的电能经过送端换流站和受端换流站送入交流电网；所述的送端换流站或受端换流站的内部集成有分布式直流耗能装置，分布式直流耗能装置包括设置在柔性直流输电系统每个子模块内部的耗能组件，柔性直流输电系统所需的耗能功率平均分配到每个子模块中，每个耗能组件由开关器件与耗能电阻串联构成，当系统发生受端交流故障时，通过开关器件控制耗能电阻投入，耗能电阻消耗盈余功率，当故障恢复后通过开关器件控制耗能电阻退出。

所述的送端换流站为海上换流站，受端换流站为陆上换流站，送端换流站与受端换流站之间通过电缆连接，所述的电缆采用直流海缆或者架空线。

所述的送端换流站内部设置有换流阀，所述的换流阀当中包含子模块和桥臂电抗器，换流阀的交流侧通过联接变压器以及电缆与风电场相连。

所述的受端换流站内部设置有换流阀，所述的换流阀当中包含子模块和桥臂电抗器，换流阀的交流侧通过联接变压器、软启动装置以及电缆与交流电网相连。

所述的耗能组件并联在柔性直流输电系统子模块电容的两端。

所述的开关器件采用全控型电力电子器件。