[发明专利]一种海上换流站功率回降控制系统

说明书

本发明涉及一种海上换流站功率回降控制系统，包括海上换流站极控制保护装置、海上风电变流器控制系统、功率回降控制装置；功率回降控制装置通过接收海上柔性直流输电系统交直流侧电气量信号，或接收海上换流站极控制保护装置发送的换流器运行状态信号，判定海上柔性直流输电系统是否发生故障；当海上柔直输电系统发生故障导致功率传输受限时，根据直流电压幅值或网侧电压频率变化实时计算有功功率调节指令；通过以太网通讯系统将有功功率调节指令分发至所述海上风电变流器控制系统，进行全站各风机单元有功和无功功率调节。本发明能够实现风电场功率的快速调节，减少风电场孤岛接入换流站所带来的冲击，提高系统稳定性和风电场站的经济运行水平。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种海上换流站功率回降控制系统。

背景技术

与陆上风电相比，海上风电风能资源丰富、机组运行稳定、单机容量较大、能量产出大、年利用小时数更高，同时由于机组距海岸较远，视觉影响小；环境负面影响小；不占用陆地宝贵的土地资源等。而且随着近海资源的开发，海上风电逐渐向深远海扩展，海上风电也向长距离大容量扩展。交流因其容性电流等问题导致传输距离和容量均受较大限制，而柔性直流输电成为长距离大容量海上风电接入交流电网的优选方案。

对于海上风电柔直输电系统，海上风电场处于电网末端，无同步电源支撑，其功率仅能通过海上换流站实现送出。海上换流站采用有功无功解耦和正负序分解控制，其运行特性与交流电网特性差别明显，交流侧发生故障时，故障电流幅值受限，负序电流含量明显减少；直流侧发生故障时，换流阀起到一个天然的隔离作用，故障分量无法传送到风电场侧。因此海上换流站和风电场机组对故障的感知和响应不同步，通过风电机组检测故障并限制功率输送效果有限。而传统的新能源场站稳控调控，通过切机切负荷量的方式对功率进行限制，但调控速度较缓慢、只能整站全切，海上风电场为孤岛系统，切机后风电机组的黑启动过程又带来新的运维上的问题。

海上风电机组采用孤岛方式接入柔性直流电网，风电机组变流器无法及时感知柔直输电系统故障，仍按最大功率点追踪的方式输送功率，而柔直换流站采用定频率和定交流电压控制，无法对有功功率进行控制，若风电机组始终按正常情况发出功率，将导致功率过剩，换流站过压保护动作闭锁，系统停运。

发明内容

本发明的目的是提供一种海上换流站功率回降控制系统，针对海上换流站发生故障后，功率过剩，换流站过压的问题，在海上换流站处布置功率回降控制装置，在海上柔直输电系统发送故障后，由换流站发出调节信号，传递至风电机组，同时对整个风电场的有功出力进行控制，然后根据故障恢复后的换流站输送能力，与风电场站同步调节功率，将风电场功率快速回降至安全水平。

本发明提供了一种海上换流站功率回降控制系统，包括海上换流站极控制保护装置、海上风电变流器控制系统，及布置于海水换流站处的功率回降控制装置；

所述功率回降控制装置与所述极控制保护系统、海上风电变流器控制系统连接；

所述功率回降控制装置包括：

故障检测模块，用于通过接收海上柔性直流输电系统交直流侧电气量信号，或接收所述海上换流站极控制保护装置发送的换流器运行状态信号，判定海上柔性直流输电系统是否发生故障；

功率回降模块，用于当海上柔直输电系统发生故障导致功率传输受限时，根据直流电压幅值或网侧电压频率变化实时计算有功功率调节指令；

信号下发模块，用于通过风场内以太网通讯系统将有功功率调节指令分发至所述海上风电变流器控制系统，进行全站各风机单元有功和无功功率调节。

进一步地，所述故障检测模块接收的信号包括解锁和闭锁信号、异常运行信号、有功功率指令值、最大可输送功率、换流器控制模式、网侧交流电压、直流线路电压。

进一步地，所述功率回降模块通过直流电压幅值或网侧电压频率变化来确定所需要降低的功率，采基于直流电压或频率偏差斜率控制特性，给出功率调节曲线。