[发明专利]海上风电用双极柔性直流系统及其变压器故障切换方法

说明书

本发明公开了海上风电用双极柔性直流系统及其变压器故障切换方法，双极柔性直流系统的正极换流器的第一变压器和负极换流器的第二变压器共用一个热备用第三变压器，双极柔性直流系统的第一变压器和第二变压器的阀侧开关均通过一个切换开关与第三变压器的阀侧开关连接；能够满足海上风电用双极柔性直流系统的冗余设计，仅配置三组变压器，减少变压器数量，降低变压器的运行损耗。本发明提供的故障切换方法，包括：采用双极不对称的初始运行状态和采用双极不对称的运行方式，能够满足海上风电用双极柔性直流系统变压器的热备用要求，并且在任一变压器故障时，能够快速实现故障切换，使得双极柔性直流系统恢复满功率运行。

技术领域

本发明涉及电力系统柔性直流输电技术领域，尤其涉及海上风电用双极柔性直流系统及其变压器故障切换方法。

背景技术

海上风电用柔性直流输电送出的现有工程均为采用对称单极结构的两端柔性直流输电工程，输电容量有限。随着对深远海风电资源的进一步开发，风电输电容量需求增大，对称单极结构的柔性直流系统无法满足输电要求，需要采用海上风电用双极柔性直流系统。

由于海上环境检修维护相对较为不便，为提高海上风电直流送出工程运行可靠性和可用率，现有技术中海上换流站单极系统均要求采用两组换流变并联冗余设计，互为热备用，一组变压器故障情况下另一组可利用过负荷能力以直流满功率运行。对于海上风电用双极柔性直流系统，按照以往冗余设计原则，需要每极配置两组互为备用的变压器，双极共需配置四组变压器；并且由于备用变压器不能以长期冷备用状态直接接入系统，因此现有技术中需要在正极对应两组变压器并联运行，负极配置对应的两组变压器并联运行。

现有技术中的海上风电用双极柔性直流系统所需配置的变压器数量多，变压器总容量高，并且运行损耗大。

发明内容

本发明实施例提供海上风电用双极柔性直流系统及其变压器故障切换方法，能够在满足系统的冗余设计的前提下，减少变压器数量，降低变压器的运行损耗。

本发明一实施例提供一种海上风电用双极柔性直流系统，所述系统包括：交流母线、正极换流器、负极换流器、第一变压器、第二变压器和第三变压器；

所述第一变压器的第一端通过第一网侧开关与所述交流母线连接，所述第一变压器的第二端通过第一阀侧开关与所述正极换流器连接；

所述第二变压器的第一端通过第二网侧开关与所述交流母线连接，所述第二变压器的第二端通过第二阀侧开关与所述负极换流器连接；

所述第三变压器的第一端通过第三网侧开关与所述交流母线连接，所述第三变压器的第二端与第三阀侧开关的第一端连接，所述第三阀侧开关的第二端分别与第一三切换开关的第一端、第二三切换开关的第一端连接，所述第一三切换开关的第二端与所述正极换流器连接，所述第二三切换开关的第二端与所述负极换流器连接。

优选地，所述第一网侧开关、所述第一阀侧开关、所述第二网侧开关、所述第二阀侧开关和所述第三网侧开关的结构包括断路器与隔离开关的串联结构；所述第三阀侧开关的结构包括断路器与隔离开关的串联结构或仅断路器结构。

优选地，所述第一三切换开关和第二三切换开关的结构包括断路器与隔离开关的串联结构或仅隔离开关结构。

作为一种优选方式，所述交流母线的接线形式包括双母线形式、双母线分段形式或一台半断路器形式。

优选地，所述交流母线用于连接若干风电进线组；

所述正极换流器的高压侧用于连接正极直流线路；

所述负极换流器的高压侧用于连接负极直流线路；

所述正极换流器的低压侧与所述负极换流器的低压侧连接，所述正极换流器的低压侧还用于连接金属中线。