[发明专利]背靠背型离岸海岛电网互联低频四相输电系统

说明书

本发明公开了背靠背型离岸海岛电网互联低频四相输电系统，采用由背靠背变频器和升压变压器组成的变频升压站，实现降频升压；采用海上三相变四相升压站，实现了电能由三相到四相的转变的同时，提高了电压等级，从而节省输送单位容量的投资成本，提高输电系统运行的可靠性与暂态稳定性；通过采用低频四相交流输电方案，使系统具备缺相容错运行能力，在提高输电效率的同时保证系统输电稳定性与可靠性。

技术领域

本发明属于电力系统输电技术领域，具体涉及背靠背型离岸海岛电网互联低频四相输电系统。

背景技术

随着经济建设步伐的不断加快，我国沿海省份土地资源日益匮乏，近岸海域，海岛作为维系海洋生态平衡的重要领地，显得弥足珍贵。我国海岛资源众多，陆岸周边海域及岛屿清洁可再生能源丰富，有效开发可缓解海岛电力不足，同时解决供电安全性和可靠性问题，对海岛可持续发展具有重大意义。

居民生产生活、海岛可再生能源开发都依赖于稳定安全的电网建设，目前海岛电网建设存在以下问题：

独立型海岛电网与陆地主干网之间没有连接，岛内的电能供给以柴油发电机或者汽轮机发电作为主要电源；风电、光伏可再生能源开发的规模受到限制，资源的最大化利用难以实现。

并网型海岛电网通过海底电缆或者架空线路与外界大电网互联，海岛丰富的可再生能源在满足本岛电力供应的同时，还可通过海底电缆或架空线路将电能送出，基于海上风电的大规模的可再生能源可以得到最大化利用。同时，受海上特殊的环境影响，海底电缆和架空线路检修难度大、周期长，导致长时间电力供给中断，造成岛内风电、光伏等可再生能源的极大浪费。

对于其他偏远小岛而言，由于最大负荷有限、输送距离较远、岛屿面积狭窄，经济方面需要付出更大代价，因此更需要围绕可再生能源为核心，开发清洁可靠的海岛电网。

发明内容

本发明的目的是提供背靠背型离岸海岛电网互联低频四相输电系统，满足保障海岛电网高质量、高可靠性电能供给客观需求，同时提高输配电系统稳定性，节约输送成本。

本发明所采用的技术方案是，背靠背型离岸海岛电网互联低频四相输电系统，包括多个风力发电机组，每个风力发电机组连接一个变频升压站，多个变频升压站连接一个海上三相变四相升压站，海上三相变四相升压站通过低频四相交流输电线路连接多个海岛电网，多个海岛电网之间通过闭环控制实现多个海岛间低频四相电能互送的协调控制。

本发明的特点还在于：

每个风力发电机组包括扇叶，每个扇叶连接直流永磁同步风力发电机或双馈风力发电机，每个直流永磁同步风力发电机或双馈风力发电机连接一个变频升压站。

每个变频升压站包括由机侧变频器和网侧变频器级联形成的背靠背变频器，机侧变频器连接风力发电机组，网侧变频器连接升压变压器的低压侧，升压变压器的高压侧连接海上三相变四相升压站。

机侧变频器和网侧变频器均采用三相半桥VSR拓扑，包括功率开关管 Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3、功率开关管Q4、功率开关管Q5、功率开关管Q6，功率开关管Q1的源极连接功率开关管Q2的漏极形成一个半桥臂，功率开关管Q3的源极连接功率开关管Q4的漏极形成一个半桥臂，功率开关管Q5的源极连接功率开关管Q6的漏极形成一个半桥臂，三个半桥臂相互并联。

任意半桥臂并联一个滤波电容C1，功率开关管Q1的源极、功率开关管 Q3的源极、功率开关管Q5的源极分别连接一个滤波电感，机侧变频器的滤波电容C1与网侧变频器的滤波电容C1级联，机侧变频器的滤波电感均连接风力发电机组，网侧变频器的滤波电感均连接升压变压器的低压侧。

海上三相变四相升压站包括一端连接多个变频升压站的第一低频交流汇集母线，第一低频交流汇集母线另一端连接三相变四相升压变压器的低压侧，三相变四相升压变压器高压侧连接低频四相交流输电线路。