一种海上风电直流送出海上换流站的测点系统的制作方法

1.本发明涉及海上风电柔性直流输电系统技术领域，尤其涉及一种海上风电直流送出海上换流站的测点系统。


背景技术：

2.海上风电具有发电利用小时高、风能质量好等优点，是极具规模开发条件、商业化前景的新能源发电技术。
3.当海上风电机组电压等级通过自身箱变提升至66kv级以上后可直接与海上换流站联接变压器连接，无需经过海上升压站，但带来的问题是海上换流站交流侧变压器将有多回进线。以图1为例，a区域为交流母线区域，66kv级以上风电机组经过集电汇集后通过多条馈线方式接入到海上换流站交流母线区域，交流母线拓扑有双母线、单母线等多种形式，b区域内包含多台变压器并联、换流器装置等。对于海上换流站而言，其作用是利用换流器为所连的风电场提供稳定的交流电压，如果按照已投运或在建的具有海上升压站的海上风电柔性直流工程设计方法，通常选择海上换流站网侧电压作为海上换流站交流电压控制目标，但66kv级及以上无海上升压站的柔性直流输电系统存在多个网侧电压测量点及控制点，直流控制保护系统设计将会存在网侧测点选取、测点切换等问题，将增加控制系统的复杂性。因此，对于66kv级及以上无海上升压站的柔性直流输电系统，如何避免现有的以网侧电压为控制目标而进行测点布置带来的测点选取问题、当已经选择用于电压控制的那回进线因故障或某些情况退出运行时，需要切换到另外进线的测点，可能会对系统带来扰动问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种海上风电直流送出海上换流站的测点系统，用于解决现有的66kv级及以上无海上升压站的柔性直流输电系统的测点布置以网侧电压为控制目标布置测点，存在的测点选取困难和因测点切换易对系统带来扰动的技术问题。
5.有鉴于此，本发明提供了一种海上风电直流送出海上换流站的测点系统，包括风电场交流母线、海上换流站变压器、海上换流站直流换流器和桥臂电抗器，其特征在于，还包括电磁式电压互感器和电子式电压互感器；
6.海上换流站变压器的网侧绕组配置电磁式电压互感器，海上换流站变压器的阀侧配置电磁式电压互感器，海上换流站变压器的阀侧汇集处母线配置电磁式电压互感器，海上换流站直流换流器的上桥臂或下桥臂配置电子式电压互感器，海上换流站直流换流器的直流侧配置电子式电压互感器。
7.可选地，还包括电磁式电流互感器、电子式电流互感器和光学电流互感器；
8.海上换流站变压器的网侧绕组和阀侧套管配置电磁式电流互感器，海上换流站变压器的阀侧gis开关两侧配置电磁式电流互感器，海上换流站变压器的阀侧汇集处配置光学电流互感器，海上换流站直流换流器和桥臂电抗器之间配置光学电流互感器，桥臂电抗
器后端配置电子式电流互感器。
9.可选地，海上换流站变压器的网侧绕组配置的电磁式电压互感器布置在母线gis设备内。
10.可选地，海上换流站变压器的阀侧配置的电磁式电压互感器布置在gis开关内。
11.可选地，海上换流站变压器的阀侧汇集处母线配置的电磁式电压互感器布置在gis开关内。
12.从以上技术方案可以看出，本发明提供的海上风电直流送出海上换流站的测点系统具有以下优点：
13.本发明提供的海上风电直流送出海上换流站的测点系统，以海上换流站阀侧电压控制为目标布置电压控制的测点，相比于以网侧电压控制为目标在海上换流站网侧布置电压控制的测点方式，不需要考虑合理选择测点的问题、也不存在由于测点切换对系统稳定性影响的问题，解决了现有的66kv级及以上无海上升压站的柔性直流输电系统的测点布置以网侧电压为控制目标布置测点，存在的测点选取困难和因测点切换易对系统带来扰动的技术问题。
14.同时，本发明提供的海上风电直流送出海上换流站的测点系统，避免了每回变压器进线需配置电子式电压互感器的需求，极大减小了对电子式电压互感器的需求，节约了工程测点需要的成本。
15.本发明提供的海上风电直流送出海上换流站的测点系统，针对电流测点的布置，以海上换流站阀侧电流控制为目标布置电流控制的测点，相比于以网侧电流控制为目标在海上换流站网侧布置电流控制的测点方式，不需要考虑合理选择测点的问题、也不存在由于测点切换对系统稳定性影响的问题。同时也避免了每回变压器进线需配置电子式电流互感器的需求，极大减小了对电子式电流互感器的需求，节约了工程测点需要的成本。
附图说明
16.为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
17.图1为现有的海上换流站拓扑结构示意图；
18.图2为本发明中提供的海上风电直流送出海上换流站的测点系统的测点布置示意图。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.为了便于理解，请参阅图2，本发明中提供了一种海上风电直流送出海上换流站的测点系统的实施例，包括风电场交流母线、海上换流站变压器、海上换流站直流换流器和桥
臂电抗器，还包括电磁式电压互感器和电子式电压互感器；
21.海上换流站变压器的网侧绕组配置电磁式电压互感器，海上换流站变压器的阀侧配置电磁式电压互感器，海上换流站变压器的阀侧汇集处母线配置电磁式电压互感器，海上换流站直流换流器的上桥臂或下桥臂配置电子式电压互感器，海上换流站直流换流器的直流侧配置电子式电压互感器。
22.需要说明的是，针对66kv级及以上无海上升压站的柔性直流输电系统，采取本发明实施例中提供的海上风电直流送出海上换流站的测点系统，适用于多/单绕组、多变压器并联的海上换流站。以图2中的海上换流站1号变压器电压互感器测点布置为例，其余变压器电压互感器测点布置与1号变压器保持一致。针对变压器网侧多绕组的情况，网侧多绕组配置保持一致。
23.如图2所示，每个网侧绕组需要配置电磁式电压互感器uacs1，用于海上换流站换流保护、选相合闸、温控接入等设备，同时方便换流变压器再投入带电判断，当任意母线切除时，仍能保证uacs1的信号量与上述设备信号连接。由于海上换流站平台空间有限，开关类设备通常使用紧凑型gis设备，gis设备空间小。绕组网侧三相电压测点的电磁式电压互感器可布置在母线gis设备内。
24.1号变压器阀侧配置电压互感器uacv1，可用于换流变压器退出后再投入带电情况检测，同时可用于充电期间换流变压器阀侧接地故障检测，uacv1可布置在gis开关柜内，如图2中的sb1中。
25.变压器阀侧汇集处母线配置电磁式电压互感器uacd，可用于判断直流系统充电接地故障、变压器再投入使用同期检测等，可布置在gis开关柜内，如图2中的sb1中。
26.变压器阀侧汇集后需配置用于高频谐波保护的电子式电压互感器uacy，可用于控制系统。考虑到gis空间小，电子式电压互感器体积相对较大，无法像电磁式电压互感器uacd一样配置在gis开关内，因而可根据情况将uacy配置上桥臂室或下桥臂室。
27.海上换流站直流侧需配置电子式电压互感器udp和udn，用于故障的过压判断。
28.本发明实施例中将用于控制回路的测点uacy、udp和udn布置在换流变的阀侧，将非控制回路的测点选用电磁式电压互感器分别布置在网侧和阀侧。在换流变阀侧布置用于控制回路的电子式电压互感器测点，不存在在网侧布置控制回路测点的测点选取和测点切换问题。且若采用现有的在换流变网侧布置控制回路的测点的方式，那么就需要在网侧每个绕组配置电子式电压互感器用于控制回路，假设有6个绕组就需要6套电子式电压互感器，且同样需要保留udp和udn，但是采用本发明实施例中的测点布置，则只需要在阀侧配置1套电子式电压互感器(即uacy、udp和udn)，因此，还能在很大程度上节约了工程测点需要的成本。
29.本发明实施例提供的海上风电直流送出海上换流站的测点系统，以海上换流站阀侧电压控制为目标布置电压控制的测点，相比于以网侧电压控制为目标在海上换流站网侧布置电压控制的测点方式，不需要考虑合理选择测点的问题、也不存在由于测点切换对系统稳定性影响的问题，解决了现有的66kv级及以上无海上升压站的柔性直流输电系统的测点布置以网侧电压为控制目标布置测点，存在的测点选取困难和因测点切换易对系统带来扰动的技术问题。
30.同时，本发明实施例提供的海上风电直流送出海上换流站的测点系统，避免了每
回变压器进线需配置电子式电压互感器的需求，极大减小了对电子式电压互感器的需求，节约了工程测点需要的成本。
31.在一个实施例中，本发明实施例提供的海上风电直流送出海上换流站的测点系统除了电压控制测点的布置之外，还可以对电流控制测点进行布置。同样以图2中的海上换流站1号变压器电流互感器测点布置为例，其余变压器电流互感器测点布置与1号变压器保持一致。针对变压器网侧多绕组的情况，网侧多绕组配置保持一致。每台变压器绕组及阀侧配置电磁式电流互感器is1、is2、ivt1，主要用于变压器本体保护。变压器阀侧gis开关两侧(如图2中的sb1区域)配置电磁式电流互感器tl1、tr1，与套管电流ivt1差动保护用于检测变压器阀侧故障。多变压器阀侧汇集处配置光学电流互感器ivc，用于直流控制系统及保护系统。海上换流站直流侧换流器与桥臂电抗器之间需配置光学电流互感器ibp、ibn，用于换流器故障判断。海上换流站直流侧需配置电子式电流互感器idp、idn，用于直流极区故障判断。
32.本发明实施例中提供的海上风电直流送出海上换流站的测点系统，针对于电流测点的布置，以海上换流站阀侧电流控制为目标布置电流控制的测点，相比于以网侧电流控制为目标在海上换流站网侧布置电流控制的测点方式，不需要考虑合理选择测点的问题、也不存在由于测点切换对系统稳定性影响的问题。同时也避免了每回变压器进线需配置电子式电流互感器的需求，极大减小了对电子式电流互感器的需求，节约了工程测点需要的成本。
33.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。