CN109103940A - 一种海上风电场带负荷倒送电的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上风电场带负荷倒送电的方法，典型的海上风电场包括一海上升压站和若干条集电线路，该方法包括步骤：S1，选定其中一条集电线路，通过海上升压站母线对变压器高压侧进行合闸冲击试验，冲击试验完成后，海上升压站向母线回路送电，此时主控***控制风机处于安全停机状态；S2，控制其中一风机相连的变流器使得变流器处于无功补偿模式，向电网输送无功并进行无功功率给定，直至风机输出预设的第一视在功率为止；S3，按照上述步骤分别控制集电线路的其他风机输出，使得集电线路输出预设的第二视在功率。
Description
技术领域
本发明涉及带电测试领域，特别涉及一种海上风电场带负荷倒送电的方法。
背景技术
在风电场建设到一定阶段时，需要升压站通过集电线路向风机送电（即倒送电）。基于送电安全的考虑，需要对风场集电线路进行继电保护装置检测，目前绝大多数风电场的倒送电都是在无负荷情况下进行。
随着海上风电发展规模与日俱增，以及海上风电对于安全和可靠性要求的提高，电网公司在建设风电场升压站至风机的集电线路时，对线路继电保护设备的检测提出了带负荷测试的新要求。
风电场带负荷倒送电，可以通过风机并网发电的方式进行，但由于风的随机性和波动性，与电网公司要求的一段时间内稳定负荷要求不符；另一种方式是通过风电场“消耗”电能，如采用风机内部反向拖动风轮转动形式消耗电能，但由于变流器脱离了主控的控制，转矩跟踪和安全指令都无法实时响应，将严重影响风机驱动链安全；或者在升压站加装电容器组或功率电阻的形式产生稳定负荷，但受制于海上环境的影响，器件安装和设备调试都将严重影响倒送电进度，且该方式无法平滑调节所需负荷大小。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上风电场带负荷倒送电的方法，利用风电机组现有设备，无需额外接入负载，测试所需容量输出稳定，精确可调，且整个检测过程中风机处于安全停机状态，驱动链无需动作，不受天气影响，节约了风电场建设时间，成本较低，安全可靠。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种海上风电场带负荷倒送电的方法，所述的海上风电场包括一海上升压站和若干条集电线路，每条所述的集电线路包括N台风力发电机组，每台风力发电机组包括风机和风机相连的变压器和开关设备，所述的变流器位于风机机舱内，且与发电机和变压器相连，其特点是，该方法包括如下步骤：
S1，选定其中一条集电线路，通过海上升压站母线对变压器高压侧进行合闸冲击试验，冲击试验完成后，所述的海上升压站向母线回路送电，此时主控***控制风机处于安全停机状态；
S2，控制其中一风机相连的变流器使得变流器处于无功补偿模式，向电网输送无功并进行无功功率给定，直至风机输出预设的第一视在功率为止；
S3，按照上述步骤分别控制所述集电线路的其他风机输出，使得所述的集电线路输出预设的第二视在功率。
所述的变流器包括：
机侧模块，所述的机侧模块连接于发电机；
母线电容、网侧模块，所述的母线电容分别连接于机侧模块和网侧模块；
网侧滤波器，所述的网侧模块通过网侧滤波器和变压器连接于电网。
所述的控制其中一风机相连的变流器使得变流器处于无功补偿模式包括：
关断变流器的机侧模块；
开启网侧模块，此时直流母线、母线电容、网侧模块和网侧滤波器组成一静止无功补偿器。
所述的步骤S2进一步包括：
所述的无功功率给定按照从小到大原则逐步给定。
所述的集电线路输出的视在功率为该集电线路中所有的风机输出的视在功率之和。
该方法还进一步包括：
通过调节其中一个风机的输出容量，来调节整个集电线路的输出容量。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1) 本发明在带负荷情况下进行海上风电场升压站倒送电，提高了倒送电时继电保护装置测试的可靠性；
2) 本发明远程、离线模式均可操作，提高了倒送电灵活性；
3) 本发明不受环境因素和风机工况影响，提高了实施效率；
4) 本发明结构简单，控制方便，除风电场已有设施外，无需任何额外设备成本。
附图说明
图1为本发明一种海上风电场带负荷倒送电的方法的流程图；
图2为本发明海上升压站集电线路示意图；
图3为变流器结构示意图；
图4为静止无功补偿器的结构图；
图5为本发明的控制原理图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图2所示，一种典型的海上风电场包括一海上升压站和三条集电线路，每条所述的集电线路包括4台3MW鼠笼式全功率型风力发电机组，每台风力发电机组包括风机和风机相连的变压器和开关设备，所述的变流器位于风机机舱内，与发电机和变压器相连，参见图2第一集电线路20中的第一风机21连接于第一箱变22，该箱变包括变压器和开关设备。
以下结合图1和图2对海上风电场带负荷倒送电的方法进行详细说明。
步骤S1，选定其中一条集电线路，通过海上升压站母线对变压器高压侧进行合闸冲击试验，冲击试验完成后，所述的海上升压站向母线回路送电，此时主控***控制风机处于安全停机状态；
通过上述的冲击试验，此时主控***控制风机处于安全停机状态，确保外界环境因素不会对风机造成影响。
步骤S2，控制其中一风机相连的变流器使得变流器处于无功补偿模式，向电网输送无功并进行无功功率给定，直至风机输出预设的第一视在功率为止；
在具体实施例中，如图3所示，所述的变流器包括：机侧模块30，所述的机侧模块连接于发电机G；母线电容C、网侧模块40，所述的母线电容C分别连接于机侧模块30和网侧模块40；网侧滤波器L，所述的网侧模块40通过网侧滤波器和变压器连接于电网。更具体地，控制其中一风机相连的变流器使得变流器处于无功补偿模式则包括：通过风机主控***或变流器本地控制，关断变流器的机侧模块；
确保风机与变流器机侧断开后，开启网侧模块40，此时直流母线、母线电容C、网侧模块40和网侧滤波器L组成一静止无功补偿器（SVG）。该SVG的结构原理请参见图4，网侧模块包括6个功率开关模块，6个功率开关模块中两两组合形成三相全桥逆变器，该功率开关模块可以为IGBT、IEGT或IGCT。
由主控***或变流器本地控制进行无功功率给定，为防止无功补偿时集电线路电压升高过快，无功给定应按从小到大原则逐步给定，确保电压和电流稳定，直至风机1输出3MVA视在功率为止。
S3，按照上述步骤分别控制所述集电线路的其他风机输出，使得所述的集电线路输出预设的第二视在功率。
参见图5，具体地，按照同样步骤操作第二风机23、第三风机24、第四风机25，直至第二风机23和第三风机24稳定输出3MVA的视在功率，第四风机25稳定输出1MVA的视在功率，此时第一集电线路20已经稳定输出10MVA的视在功率，即所述的集电线路输出的视在功率为该集电线路中所有的风机输出的视在功率之和，此时满足带负荷倒送电继电保护测试容量需求。
在具体实施例中，该方法还进一步包括：
通过调节其中一个风机的输出容量，来调节整个集电线路的输出容量。需要说明的是，如果测试方要求对输出容量进行调节，例如±10%（9MVA～11MVA）的调节范围，可以通过调节风机4的输出容量进行，减少其他机组的动作，确保整个带负荷倒送电过程安全稳定进行。
通过上述操作，实现了不增加任何附属设备的情况下，海上风电场集电线路带负荷倒送电的过程，由于不存在有功功率的输入或输出，即无机械功率或热功率的输入输出，该方式对风机运行安全和人员安全都有极大的保护作用，且效率高、成本低，有力的保障了风电场建设进度要求。
综上所述，本发明一种海上风电场带负荷倒送电的方法，通过风机安全链的中断，使得风机停机维护，不会造成设备的损坏。
带负荷倒送电的关键技术在于：（1）所需负荷全部由风力发电机组提供，无需任何外接负载；（2）倒送电所需负荷由变流器通过无功补偿模式（SVG）进行，负荷容量通过软件精确可调，提高了测试准确性；（3）变流器通过无功补偿模式提供负荷既可以通过SCADA***远程操作完成，也可在变流器离线模式下通过后台软件完成，根据风电场建设情况灵活可选；（4）带负荷倒送电过程风机处于安全停机模式，驱动链无需动作，提高了***安全性；（5）整个过程无需有功功率的消耗或产生，与风电场环境和工况无关，提高倒送电效率，节省了成本。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (6)
1.一种海上风电场带负荷倒送电的方法，所述的海上风电场包括一海上升压站和若干条集电线路，每条所述的集电线路包括N台风力发电机组，每台风力发电机组包括风机和风机相连的变压器和开关设备，所述的变流器位于风机机舱内，且与发电机和变压器相连，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1，选定其中一条集电线路，通过海上升压站母线对变压器高压侧进行合闸冲击试验，冲击试验完成后，所述的海上升压站向母线回路送电，此时主控***控制风机处于安全停机状态；
S2，控制其中一风机相连的变流器使得变流器处于无功补偿模式，向电网输送无功并进行无功功率给定，直至风机输出预设的第一视在功率为止；
S3，按照上述步骤分别控制所述集电线路的其他风机输出，使得所述的集电线路输出预设的第二视在功率。
2.如权利要求1所述的海上风电场带负荷倒送电的方法，其特征在于，所述的变流器包括：
机侧模块，所述的机侧模块连接于发电机；
母线电容、网侧模块，所述的母线电容分别连接于机侧模块和网侧模块；
网侧滤波器，所述的网侧模块通过网侧滤波器和变压器连接于电网。
3.如权利要求2所述的海上风电场带负荷倒送电的方法，其特征在于，所述的控制其中一风机相连的变流器使得变流器处于无功补偿模式包括：
关断变流器的机侧模块；
开启网侧模块，此时直流母线、母线电容、网侧模块和网侧滤波器组成一静止无功补偿器。
4.如权利要求1所述的海上风电场带负荷倒送电的方法，其特征在于，所述的步骤S2进一步包括：
所述的无功功率给定按照从小到大原则逐步给定。
5.如权利要求1所述的海上风电场带负荷倒送电的方法，其特征在于，所述的集电线路输出的视在功率为该集电线路中所有的风机输出的视在功率之和。
6.如权利要求1所述的海上风电场带负荷倒送电的方法，其特征在于，还进一步包括：
通过调节其中一个风机的输出容量，来调节整个集电线路的输出容量。
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|---|---|---|---|---|
| CN113541184B (zh) * | 2021-06-21 | 2024-03-08 | 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 | 一种面向海上风电汇集区的电网二级电压控制方法 |
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