一种面向海上风电的单极断线过电流抑制方法和装置

技术特征：
1.一种面向海上风电的单极断线过电流抑制方法，其特征在于，应用于真双极海上风电经柔直并网系统，包括：s1：当海上换流站与岸上换流站检测到正极海缆电流或负极海缆电流满足电流突变条件时，判定发生海缆单极断线故障；所述海上换流站控制风电场延时后开始减载，直至功率下降至第一阈值；其中，所述海上换流站包括正极换流器和负极换流器，将出现电流突变一极对应的换流器记为故障极换流器，另一个则记为非故障极换流器；在所述风电场的功率下降过程中，所述故障极换流器的内部能量增加；s2：当所述故障极换流器的内部能量上升至第二阈值时，控制所述故障极换流器闭锁，并向所述非故障极换流器发送主动充能限流控制信号，向所述岸上换流站发送主动升压限流信号；所述主动充能限流控制信号用于使所述非故障极换流器吸收所述风电场的功率主动升高内部能量并持续第一预设时间；所述主动升压限流信号用于控制所述岸上换流站的直流海缆电压升高并持续第二预设时间；s3：在到达所述第一预设时间之前，若所述非故障极换流器的内部能量上升至所述第二阈值则保持内部能量不变，直至到达所述第一预设时间后的第三预设时间；再控制所述非故障极换流器进行主动能量释放。2.如权利要求1所述的面向海上风电的单极断线过电流抑制方法，其特征在于，所述s1包括：s101：利用海上换流站与岸上换流站均实时监测正极海缆电流和负极海缆电流；当检测到所述正极海缆电流或所述负极海缆电流突变为0时判定发生海缆单极断线故障；s102：控制所述海上换流站向所述风电场发送减载信号，以使其均匀下降功率至所述第一阈值。3.如权利要求2所述的面向海上风电的单极断线过电流抑制方法，其特征在于，所述s102包括：控制所述海上换流站向所述风电场发送所述减载信号，当所述风电场收到所述减载信号后以均匀速率下降功率；当所述风电场的功率减载至0.5pu时，控制所述风电场的输出功率保持不变。4.如权利要求1所述的面向海上风电的单极断线过电流抑制方法，其特征在于，所述s2包括：s201：当所述故障极换流器的内部能量上升至第二阈值时，控制所述故障极换流器闭锁，并向所述非故障极换流器发送主动充能限流控制信号，向所述岸上换流站发送主动升压限流信号；s202：控制所述非故障极换流器根据所述主动充能限流控制信号携带的能量指令值吸收所述风电场的功率，主动升高内部能量并持续所述第一预设时间；s203：控制所述岸上换流站根据所述主动升压限流信号升高直流海缆电压并持续所述第二预设时间；所述第二预设时间少于所述第一预设时间。5.如权利要求4所述的面向海上风电的单极断线过电流抑制方法，其特征在于，所述能量指令值为：
其中，p
wfmn
为所述海上换流站中非故障极接收到所述风电场的实时功率，p
wfmnn
为非故障极额定传输功率，e
wfmn
为所述海上换流站中非故障极额定内部能量，t
r
为主动充能限流控制自启动到当前时刻的时长。6.如权利要求1所述的面向海上风电的单极断线过电流抑制方法，其特征在于，所述s3包括：s301：在到达所述第一预设时间之前，当所述非故障极换流器根据所述主动充能限流控制信号提升的内部能量至所述第二阈值时，保持当前内部不变；s302：当到达所述第二预设时间，所述非故障极换流器主动充能限流控制结束，控制所述非故障极换流器进入主动能量保持状态并持续第三预设时间；s303：当到达所述第三预设时间，所述非故障极换流器的主动能量保持状态结束，并进行主动能量释放直至到达第三阈值。7.如权利要求6所述的面向海上风电的单极断线过电流抑制方法，其特征在于，所述s303包括：当到达所述第三预设时间，所述非故障极换流器的主动能量保持状态结束，并以0.002pu/ms的速率匀速进行主动能量释放，直至内部能量下降至1.0pu时保持能量不变。8.一种面向海上风电的单极断线过电流抑制装置，应用于真双极海上风电经柔直并网系统，用于执行权利要求1-7任一项所述的面向海上风电的单极断线过电流抑制方法，其特征在于，包括：故障检测模块，用于当海上换流站与岸上换流站检测到正极海缆电流或负极海缆电流满足电流突变条件时，判定发生海缆单极断线故障；所述海上换流站控制风电场延时后开始减载，直至功率下降至第一阈值；其中，所述海上换流站包括正极换流器和负极换流器，将出现电流突变一极对应的换流器记为故障极换流器，另一个则记为非故障极换流器；在所述风电场的功率下降过程中，所述故障极换流器的内部能量增加；能量转移模块，用于当所述故障极换流器的内部能量上升至第二阈值时，控制所述故障极换流器闭锁，并向所述非故障极换流器发送主动充能限流控制信号，向所述岸上换流站发送主动升压限流信号；所述主动充能限流控制信号用于使所述非故障极换流器吸收所述风电场的功率主动升高内部能量并持续第一预设时间；所述主动升压限流信号用于控制所述岸上换流站的直流海缆电压升高并持续第二预设时间；能量释放模块，用于在到达所述第一预设时间之前，若所述非故障极换流器的内部能量上升至所述第二阈值则保持内部能量不变，直至到达所述第一预设时间后的第三预设时间；再控制所述非故障极换流器进行主动能量释放。

技术总结
本发明公开了一种面向海上风电的单极断线过电流抑制方法和装置，属于柔性直流输电技术领域，所述方法包括：当海上换流站与岸上换流站检测到海缆正负双极发生海缆单极断线故障时，控制风电场经过一定延时开始减载；故障极换流器内部能量上升至第二阈值时进行闭锁，非故障极换流器启动主动充能限流控制并持续一段时间，岸上换流站启动主动升压限流控制并持续一段时间；当非故障极换流器内部能量上升至第二阈值时保持能量不再上升，主动充能限流控制结束后进入主动能量保持状态，主动能量保持结束后进行主动能量释放。本发明能够有效抑制真双极系统由于单极断线引发的过电流幅值，避免直流过流闭锁进而引发新能源大面积脱网等严重故障。等严重故障。等严重故障。


技术研发人员：姚伟 周泓宇 文劲宇
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2022.04.20
技术公布日：2022/6/21