[发明专利]一种基于VSC-HVDC的交直流并联系统启动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性高压直流输电领域，具体地，涉及一种基于VSC-HVDC的交直流并联系统启动控制方法。

背景技术

随着环境保护和能源需求的日益突出，风力发电已经成为最具有商业化发展的新兴产业，有可能成为未来最重要的替代能源。海上风力发电以其自身的特点将成为未来风电发展的重点。但随着风电场容量和输电距离的不断增加，风电场交流并网对电网稳定和电能质量的影响也越来越严重，其中以并网风电场引起的系统电压稳定性和电压波动问题最为典型，已成为风电场接入弱电网的限制性因素。与之相比，风电场通过VSC-HVDC并网，并网系统的电网电压稳定性、电能质量以及风电场的穿透功率都得到显著提高。目前，国内外已有数个采用VSC-HVDC海上风电场并网的工程，如瑞典的Gotland工程、丹麦的Tjareborg工程、德国的Nord E.ON1工程和中国南汇工程。此外，国内正在实施的广东省南澳工程也是采用VSC-HVDC风电场并网的工程，该工程预计2013年底可投入运行。近年来，基于VSC-HVDC的风电场并网系统已成为国内外学者的研究热点。

基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC）技术出现在20世纪末，是一种以电压源换流器、全控型电力电子器件（如IGBT、IGCT等）和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型输电技术，该输电技术具有可灵活独立地控制有功功率和无功功率、可直接连接短路容量较小的弱电网甚至无源网络、能够起到STATCOM的作用、具有黑启动能力以及易于构成并联连接的多端直流输电系统等优点，因此非常适用于大规模风电场并网。此外，当风电场经VSC-HVDC并网时，由于VSC-HVDC的隔离作用，发生在交流电网侧的扰动不会影响到风电场侧，从而提高了风电场对交流电网故障的穿越能力。因此，对柔性直流输电相关技术的研究具有重要的意义。

对于现有交流并网的风电场来说，VSC-HVDC输电线路建成以后，基于VSC-HVDC的交直流并联运行是最常用的运行方式，因此对基于VSC-HVDC的交直流并联系统启动控制方法的研究显得尤为必要。

目前国内外的研究，研究重点普遍放在对基于VSC-HVDC的交直流并联系统稳态运行时的控制策略进行研究，而对交直流并联系统的启动过程鲜有文献报道。文献（GIDDANI O A,ADAM G P,ANAYA-LARA O,et al.Grid integration of a large offshore wind farm using VSC-HVDC in parallel with an AC submarine cable[C]//Universities Power Engineering Conference,Sept.1-4,2009,Glasgow,UK:5p.）阐述了大规模海上风电场经VSC-HVDC交直流并联系统并网的稳态运行控制策略，但没有提及交直流并联系统的启动控制。然而，若交直流并联系统启动过程控制不当，将在换流站交流侧和直流侧产生严重的过压和过流，这会造成风电场或换流站的故障保护动作，导致交直流并联系统启动失败。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于VSC-HVDC的交直流并联系统启动控制方法，该方法不需要安装同期装置，交直流并联系统启动过程平稳，安全可靠性高，能够平滑地实现由VSC-HVDC输电系统单独接入风电场转入交直流并联运行的启动过程。