海上分散式直流输电系统拓扑结构及直流保护控制方法技术方案

海上分散式直流输电系统拓扑结构及直流保护控制方法，海上分散式直流输电系统拓扑结构包括：多个海上风机组；与多个海上风机组一一对应的多个升压换流平台，每个升压换流平台设有升压换流模块，每个升压换流模块用于对海上风机组输入的交流电进行升压、以及转换为直流电，多个升压换流模块依次串联构成串联结构；岸上换流模块，用于将直流电转换为交流电并通过交流输出端传输至外部交流电网；直流保护模块，用于采集海上直流电缆的电压值和电流值，以及根据电压值和电流值生成闭锁信号并发送至每台海上风力发电机的控制单元，以使得每个控制单元在接收到闭锁信号后控制对应海上风力发电机停止输出，解决了现有海上换流站体积大、成本高的问题。成本高的问题。成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】
海上分散式直流输电系统拓扑结构及直流保护控制方法


[0001]本专利技术属于海上输电领域，具体涉及海上分散式直流输电系统拓扑结构及直流保护控制方法。

技术介绍

[0002]现有大规模、远距离海上风电传输基本采用柔性直流输电方式。海上风电场所有风机分成N个海上风机组，每个海上风机组并列接入一条中压交流电缆母线，再接入一台海上升压站。每个海上升压站有一台升压变压器，用于把中压交流电转化成高压交流电后再输出，N个海上升压站的高压交流输出端并联后连接到海上换流站。海上换流站把高压交流电转化成高压直流电后再通过海上直流电缆传输到岸上换流站，岸上换流站再把海上换流站传输的直流电转化成交流电，再输送到外部交流电网。海上换流站由六组MMC换流阀、桥臂电抗器和正负极直流断路器组成。当海上直流电缆发生短路故障时，直流断路器断开保证系统能够切除故障。
[0003]MMC换流阀由采用半桥结构和/或全桥结构，系统结构复杂、体积庞大；直流断路器也是由全控型电力电子开关器件构成，结构复杂、占地面积大；海上换流站包含MMC换流阀和直流断路器等高压设备，还要满足高压绝缘强度要求，导致海上换流站体积庞大、成本高。因此，现有柔性直流输电系统结构不能完全适用于大规模、远距离海上风电并网。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出海上分散式直流输电系统拓扑结构，所述海上分散式直流输电系统拓扑结构解决了现有海上换流站体积大、成本高的问题。
[0005]本专利技术还提出了一种直流保护控制方法。
[0006]根据本专利技术第一方面实施例的海上分散式直流输电系统拓扑结构，包括：
[0007]多个海上风机组，每个所述海上风机组皆包括多台海上风力发电机；
[0008]与多个所述海上风机组一一对应的多个升压换流平台，每个所述升压换流平台皆设有升压换流模块，每个所述升压换流模块皆用于对所述海上风机组输入的交流电进行升压、以及转换为直流电，多个所述升压换流模块依次串联构成串联结构，所述串联结构具有正极输出端和负极输出端；
[0009]岸上换流模块，具有直流正输入端、直流负输入端和交流输出端，所述直流正输入端用于通过海上直流电缆与所述正极输出端连接，所述直流负输入端用于通过所述海上直流电缆与所述负极输出端连接，所述岸上换流模块用于将直流电转换为交流电并通过所述交流输出端传输至外部交流电网；
[0010]直流保护模块，设于接入所述海上直流电缆的所述升压换流平台上，用于采集所述海上直流电缆的电压值和电流值，以及根据所述电压值和所述电流值生成闭锁信号并发送至每台所述海上风力发电机的控制单元，以使得每个所述控制单元在接收到所述闭锁信
号后控制对应所述海上风力发电机停止输出。
[0011]根据本专利技术实施例的海上分散式直流输电系统拓扑结构，至少具有如下技术效果：通过多个升压换流模块可以对多个海上风机组输入的交流电进行升压、转换为直流电，并通过海上直流电缆传输至岸上换流模块，升压换流模块集成了现有海上升压站和海上换流站的功能，省略了现有海上换流站，减小了设备体积。通过直流保护模块可以采集海上直流电缆的电压值和电流值，并生成闭锁信号发送至每台海上风力发电机的控制单元，每个控制单元在接收到闭锁信号后可以控制对应海上风力发电机停止输出，从而保证隔离直流故障电流，取消了直流断路器，减小了设备体积，同时提高了输电效率。通过岸上换流模块可以将直流电转换为交流电并传输至外部交流电网。本专利技术实施例的海上分散式直流输电系统拓扑结构解决了现有海上换流站体积大、成本高的问题。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述直流保护模块包括：
[0013]传感器组，用于采集所述海上直流电缆的所述电压值和所述电流值；
[0014]第一比较器，用于比较电压预设值与所述电压值的大小；
[0015]第二比较器，用于比较电流预设值与所述电流值的大小；
[0016]逻辑判断组件，具有第一比较输入端、第二比较输入端和闭锁信号输出端，所述第一比较输入端与所述第一比较器连接，所述第二比较输入端与所述第二比较器连接，所述逻辑判断组件用于生成所述闭锁信号并发送至每台所述海上风力发电机的所述控制单元。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，每台所述海上风力发电机还设有与所述控制单元连接的信号接收模块，所述直流保护模块还包括与所述闭锁信号输出端连接的信号发送模块，所述闭锁信号通过所述信号发送模块进行电光转换后经过光缆发送至每台所述海上风力发电机的所述信号接收模块，并进行光电转换后发送至所述控制单元。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，每个所述升压换流模块皆包括：
[0019]升压变压器，具有升压输入端、第一升压输出端和第二升压输出端，所述升压输入端用于通过交流电缆母线与所述海上风机组连接，所述升压变压器用于对所述海上风机组输入的交流电进行升压；
[0020]二极管换流阀，具有与所述第一升压输出端连接的第一换流输入端、与所述第二升压输出端连接的第二换流输入端、第一换流输出端和第二换流输出端，所述二极管换流阀用于将升压后的交流电转换为直流电，并通过所述第一换流输出端和所述第二换流输出端输出；
[0021]旁路开关，并联在所述第一换流输出端和所述第二换流输出端之间。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述岸上换流模块包括：
[0023]MMC换流阀，具有第一输入端、第二输入端和第一输出端，所述第一输入端用于通过所述海上直流电缆与所述正极输出端连接，所述第二输入端用于通过所述海上直流电缆与所述负极输出端连接；
[0024]岸上变压器，具有与所述第一输出端连接的变压输入端和用于连接所述外部交流电网的变压输出端。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述岸上换流模块还包括直流耗能装置，所述直流耗能装置并联在所述第一输入端和所述第二输入端之间，所述直流耗能装置用于消耗直流电的多余能量。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，所述岸上换流模块还包括：
[0027]第一岸上直流断路器，串联在所述直流耗能装置的一端和所述第一输入端之间；
[0028]第二岸上直流断路器，串联在所述直流耗能装置的另一端和所述第二输入端之间；
[0029]岸上交流断路器，串联在所述第一输出端和所述变压输入端之间。
[0030]根据本专利技术第二方面实施例的直流保护控制方法，包括以下步骤：
[0031]获取海上直流电缆的电压值和电流值；
[0032]根据所述电压值和所述电流值以及故障报警参数组确定闭锁信号，并将所述闭锁信号发送至每台海上风力发电机的控制单元；每个所述控制单元皆用于在接收到所述闭锁信号后使所述海上风力发电机停止输出；所述故障报警参数组包括电流预设值和电压预设值。
[0033]根据本专利技术实施例的直流保护控制方法，至少具有如下技术效果：在海上直流输电过程中，获取海上直流电缆的电压值和电流值，根据电压值和电流值以及故障报本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.海上分散式直流输电系统拓扑结构，其特征在于，包括：多个海上风机组，每个所述海上风机组皆包括多台海上风力发电机；与多个所述海上风机组一一对应的多个升压换流平台，每个所述升压换流平台皆设有升压换流模块，每个所述升压换流模块皆用于对所述海上风机组输入的交流电进行升压、以及转换为直流电，多个所述升压换流模块依次串联构成串联结构，所述串联结构具有正极输出端和负极输出端；岸上换流模块，具有直流正输入端、直流负输入端和交流输出端，所述直流正输入端用于通过海上直流电缆与所述正极输出端连接，所述直流负输入端用于通过所述海上直流电缆与所述负极输出端连接，所述岸上换流模块用于将直流电转换为交流电并通过所述交流输出端传输至外部交流电网；直流保护模块，设于接入所述海上直流电缆的所述升压换流平台上，用于采集所述海上直流电缆的电压值和电流值，以及根据所述电压值和所述电流值生成闭锁信号并发送至每台所述海上风力发电机的控制单元，以使得每个所述控制单元在接收到所述闭锁信号后控制对应所述海上风力发电机停止输出。2.根据权利要求1所述的海上分散式直流输电系统拓扑结构，其特征在于，所述直流保护模块包括：传感器组，用于采集所述海上直流电缆的所述电压值和所述电流值；第一比较器，用于比较电压预设值与所述电压值的大小；第二比较器，用于比较电流预设值与所述电流值的大小；逻辑判断组件，具有第一比较输入端、第二比较输入端和闭锁信号输出端，所述第一比较输入端与所述第一比较器连接，所述第二比较输入端与所述第二比较器连接，所述逻辑判断组件用于生成所述闭锁信号并发送至每台所述海上风力发电机的所述控制单元。3.根据权利要求2所述的海上分散式直流输电系统拓扑结构，其特征在于，每台所述海上风力发电机还设有与所述控制单元连接的信号接收模块，所述直流保护模块还包括与所述闭锁信号输出端连接的信号发送模块，所述闭锁信号通过所述信号发送模块进行电光转换后经过光缆发送至每台所述海上风力发电机的所述信号接收模块，并进行光电转换后发送至所述控制单元。4.根据权利要求1所述的海上分散式直流输电系统拓扑结构，其特征在于，每个所述升压换流模块皆包括：升压变压器，具有升压输入端、第一升压输出端和第二升压输出端，所述升压输入端用于通过交流电缆母线与所述海上风机组连接，所述升压变压器用于对所述海上风机组输入的交流电进行升压；二极管换流阀，具有与所述第一升压输出端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢章辉，彭国平，周治国，张浩，史奔，王红占，李立冬，宋海军，刘会民，徐元龙，白代兵，
申请(专利权)人：广东明阳龙源电力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：