本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)輸配電，具體地說(shuō)是一種海上風(fēng)電經(jīng)多端柔直送出的控制方法。

背景技術(shù)：

1、海上風(fēng)電在并網(wǎng)和送出過(guò)程中面臨著一系列挑戰(zhàn)，特別是在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)和高效送出過(guò)程中，如何保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性、提高風(fēng)電送出能力和容錯(cuò)性，成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

2、傳統(tǒng)交流輸電模式在遠(yuǎn)距離、大容量場(chǎng)景下存在傳輸損耗高、穩(wěn)定性差等固有缺陷。柔性直流輸電技術(shù)具有其較低的制造難度、較低的開(kāi)關(guān)損耗和較高的波形質(zhì)量等特點(diǎn)，成為了海上風(fēng)電并網(wǎng)的一種有效方式。其中多端柔性直流輸電系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱多端柔直系統(tǒng)）憑借多點(diǎn)接入和功率靈活分配特性，可將電能靈活分配至多個(gè)陸上受端節(jié)點(diǎn)，成為海上風(fēng)電集群化送出的優(yōu)選方案。

3、然而，當(dāng)前的多端柔性直流輸電系統(tǒng)在海上風(fēng)電并網(wǎng)的過(guò)程中仍然面臨很多問(wèn)題。首先是存在一定的系統(tǒng)過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)，由于風(fēng)電場(chǎng)功率輸出具有波動(dòng)性，如果控制不當(dāng)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)過(guò)載，影響電網(wǎng)穩(wěn)定。其次，海上風(fēng)電經(jīng)多端柔直送出系統(tǒng)也存在著直流故障隔離與恢復(fù)難題，一旦發(fā)生直流故障，如何快速、有效地定位和隔離故障，并恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行，是提高系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。此外，還需要重點(diǎn)考慮如何在不同的風(fēng)電輸出條件下合理調(diào)度各換流站的功率，確保系統(tǒng)在運(yùn)行中的負(fù)荷匹配，避免出現(xiàn)過(guò)載或功率不足的情況。

4、因此，對(duì)于海上風(fēng)電經(jīng)多端柔直送出系統(tǒng)，亟需一種通用有效的控制方法來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)的功率控制、故障處理和換流站協(xié)調(diào)機(jī)制，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和適應(yīng)性，以實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電的高效送出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種海上風(fēng)電經(jīng)多端柔直送出的控制方法，其在避免系統(tǒng)過(guò)載的情況下實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電功率疏散，有效提升海上風(fēng)電經(jīng)多端柔直送出系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，增強(qiáng)送出系統(tǒng)的適應(yīng)性和恢復(fù)能力，以實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電經(jīng)多端柔直高可靠送出。

2、為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種海上風(fēng)電經(jīng)多端柔直送出的控制方法，其用于海上風(fēng)電經(jīng)多端柔直送出系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括海上風(fēng)電場(chǎng)、風(fēng)電換流站和多端柔直系統(tǒng)，海上風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)風(fēng)電換流站進(jìn)行并網(wǎng)，風(fēng)電換流站通過(guò)直流線路與多端柔直系統(tǒng)中一受端換流站的直流母線連接，該受端換流站采用定功率控制；其他受端換流站中的一個(gè)受端換流站采用定電壓控制，其余受端換流站采用定功率控制；所述的控制方法包括：

3、步驟1）、根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)功率疏散控制策略調(diào)整多端柔直系統(tǒng)受端換流站功率指令；

4、步驟2）、實(shí)行風(fēng)電換流站啟動(dòng)控制策略；

5、步驟3）、當(dāng)海上風(fēng)電經(jīng)多端柔直送出系統(tǒng)發(fā)生直流故障后，啟動(dòng)多端柔直系統(tǒng)直流故障處理策略和風(fēng)電換流站直流故障穿越策略；

6、多端柔直系統(tǒng)直流故障處理策略通過(guò)“全部受端換流站閉鎖-故障選線-故障隔離-重啟動(dòng)”四個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)多端柔直系統(tǒng)快速恢復(fù)；

7、風(fēng)電換流站直流故障穿越策略通過(guò)“斷路器斷開(kāi)-直流耗能裝置穩(wěn)壓-功率限制-重接入”四個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)風(fēng)電換流站無(wú)閉鎖故障穿越。

8、進(jìn)一步地，所述步驟1）中，所述的風(fēng)電場(chǎng)功率疏散控制策略為：為防止海上風(fēng)電場(chǎng)接入多端柔直系統(tǒng)后造成直流線路過(guò)載，定功率受端換流站需要通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)功率指令實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率可控疏散，定電壓受端換流站在風(fēng)電波動(dòng)情況下自動(dòng)平衡系統(tǒng)功率；當(dāng)定電壓受端換流站因故障退出運(yùn)行后，需要一個(gè)定功率受端換流站進(jìn)行定電壓接管實(shí)現(xiàn)定電壓控制。

9、更進(jìn)一步地，定功率受端換流站的功率指令值需滿足以下約束條件：

10、

11、式中， pwt,n為海上風(fēng)電場(chǎng)的額定輸出功率； psum為定功率受端換流站調(diào)整后的功率指令值總和；sn i和 pref i分別為第 i個(gè)定功率受端換流站的額定容量和調(diào)整后的功率指令值， i=1,2,3,4；sn5為定電壓受端換流站的額定容量； snc和 prefc分別為定電壓受端換流站因故退出運(yùn)行后進(jìn)行定電壓接管的定功率受端換流站的額定容量和功率指令值。

12、進(jìn)一步地，所述步驟2)中，所述風(fēng)電換流站啟動(dòng)控制策略如下：風(fēng)電換流站啟動(dòng)時(shí)，風(fēng)電換流站先完成極連接，并閉合風(fēng)電換流站的直流斷路器；然后與風(fēng)電換流站相連的受端換流站控合母線間隔直流諧振開(kāi)關(guān)，多端柔直系統(tǒng)為風(fēng)電換流器和直流電纜提供充電能量，風(fēng)電換流器和直流電纜自動(dòng)進(jìn)入啟動(dòng)流程。

13、進(jìn)一步地，所述步驟3)中，若直流故障發(fā)生在風(fēng)電支路上，則風(fēng)電換流站側(cè)直流斷路器快速分?jǐn)?，在受端換流站保護(hù)動(dòng)作前切除故障支路，隨后風(fēng)電換流站閉鎖，與風(fēng)電換流站相連的受端換流站拉開(kāi)引出線間隔直流諧振開(kāi)關(guān)。

14、進(jìn)一步地，所述步驟3)中，若直流故障發(fā)生多端柔直系統(tǒng)內(nèi)，各站保護(hù)動(dòng)作，所有受端換流站閉鎖，風(fēng)電場(chǎng)換流站不閉鎖并拉開(kāi)直流斷路器，風(fēng)電換流站直流側(cè)的直流耗能裝置根據(jù)風(fēng)電換流站的直流電壓過(guò)電壓水平自動(dòng)投入，維持風(fēng)電場(chǎng)及風(fēng)電換流站運(yùn)行。

15、進(jìn)一步地，所述步驟3)的多端柔直系統(tǒng)直流故障處理策略中，

16、全部受端換流站閉鎖是指：當(dāng)多端柔直系統(tǒng)中發(fā)生直流故障后，各受端換流站保護(hù)動(dòng)作，所有受端換流站閉鎖；風(fēng)電換流站不閉鎖，斷開(kāi)風(fēng)電換流站直流側(cè)的斷路器；

17、故障選線是指：直流故障發(fā)生后，各受端換流站通過(guò)直流電流變化情況判斷故障發(fā)生的位置，包括多端柔直系統(tǒng)終端直流線路、多端柔直系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線和多端柔直系統(tǒng)直流母線；

18、故障隔離是指：通過(guò)故障選線判斷出直流故障發(fā)生的位置，若故障發(fā)生在多端柔直系統(tǒng)的終端直流線路上，則故障線路終端的受端換流站退出運(yùn)行，故障線路兩端的斷路器斷開(kāi)；若故障發(fā)生在多端柔直系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線上，則聯(lián)絡(luò)線兩端的受端換流站進(jìn)行故障選線后斷開(kāi)聯(lián)絡(luò)線兩端的斷路器，多端柔直系統(tǒng)分成兩個(gè)片區(qū)運(yùn)行；若故障發(fā)生在多端柔直系統(tǒng)的直流母線上，則與直流母線相連的線路拉開(kāi)對(duì)應(yīng)的直流開(kāi)關(guān)隔離故障；

19、重啟動(dòng)是指：當(dāng)直流故障發(fā)生在多端柔直系統(tǒng)的終端直流線路或直流母線上時(shí)，判斷故障隔離后健全系統(tǒng)中有無(wú)定電壓控制的受端換流站，若無(wú)，則剩下的受端換流站通過(guò)交叉通訊實(shí)現(xiàn)定電壓控制接管，且容量最大的受端換流站具有最高的優(yōu)先級(jí)；當(dāng)直流故障發(fā)生在多端柔直系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線上時(shí)，多端柔直系統(tǒng)將被分為兩個(gè)片區(qū)，與風(fēng)電支路相連片區(qū)中的受端換流站將通過(guò)交叉通訊實(shí)現(xiàn)定電壓控制接管，該片區(qū)中容量最大的受端換流站具有優(yōu)先接管權(quán)；隨后，多端柔直系統(tǒng)先解鎖定電壓受端換流站建立直流電壓，再解鎖其他未退出的定功率受端換流站。

20、更進(jìn)一步地，若故障隔離后多端柔直系統(tǒng)被分成兩個(gè)片區(qū)，則與風(fēng)電支路相連的片區(qū)中的定功率受端換流站需根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)恢復(fù)后的功率輸出情況提高定功率指令值，從而避免所屬片區(qū)的定電壓受端換流站過(guò)載。

21、進(jìn)一步地，所述步驟3)的風(fēng)電換流站直流故障穿越策略中，

22、斷路器斷開(kāi)是指：當(dāng)直流故障發(fā)生后，風(fēng)電換流站不閉鎖并拉開(kāi)風(fēng)電支路上的直流斷路器；

23、直流耗能裝置穩(wěn)壓是指：當(dāng)風(fēng)電支路的直流斷路器斷開(kāi)后，風(fēng)電換流站直流側(cè)的直流耗能裝置根據(jù)風(fēng)電換流站的風(fēng)電換流站的直流電壓過(guò)電壓水平自動(dòng)投入，從而維持風(fēng)電場(chǎng)及風(fēng)電換流站運(yùn)行；

24、功率限制是指：在多端柔直系統(tǒng)直流側(cè)發(fā)生n-1直流故障時(shí)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)承載能力低于風(fēng)電場(chǎng)額定功率，需進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)功率限制避免多端柔直系統(tǒng)過(guò)載；

25、重接入是指：待多端柔直系統(tǒng)直流電壓恢復(fù)后，通過(guò)通訊告知風(fēng)電換流站，風(fēng)電換流站再控合直流斷路器恢復(fù)風(fēng)電場(chǎng)功率送出；若超過(guò)整定時(shí)間未收到信號(hào)，則風(fēng)電換流站主動(dòng)閉鎖換流器，風(fēng)電場(chǎng)停運(yùn)，與風(fēng)電換流站連接的受端換流站拉開(kāi)引出線間隔諧振開(kāi)關(guān)。

26、進(jìn)一步地，所述步驟3)中，功率限制需采用以下方式避免多端柔直系統(tǒng)過(guò)載：在多端柔直系統(tǒng)直流側(cè)發(fā)生n-1故障時(shí)，風(fēng)電換流站內(nèi)保護(hù)感知故障，控制直流斷路器分?jǐn)?，此時(shí)由受端換流站控保系統(tǒng)根據(jù)功率情況逐一退出風(fēng)電集電線路，直至風(fēng)電場(chǎng)輸入多端柔直系統(tǒng)的最大有功功率 pmax滿足以下公式：。

27、基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果：

28、本發(fā)明有效提升了海上風(fēng)電經(jīng)多端柔直送出系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，同時(shí)降低了故障對(duì)送出系統(tǒng)的影響，增強(qiáng)了送出系統(tǒng)的適應(yīng)性和恢復(fù)能力，為高比例新能源接入提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。