一种并联型海上风电直流输电系统、启动控制方法及装置与流程

1.本发明涉及海上直流输电技术领域，尤其涉及一种并联型海上风电直流输电系统、启动控制方法及装置。


背景技术：

2.目前海上风电的直流送出方案通常采用基于模块化多电平换流阀（modular multilevel converter，mmc）的柔性直流输电方案，该方案海上换流站平台体积大，投入成本高。为了实现海上换流阀和换流站平台的轻型化，降低海上风电送出系统的成本，基于二极管的方案逐渐受到国内外学术界和工业界的青睐。目前基于二极管的送出方案包括纯二极管方案、二极管与辅助mmc并联方案等。
3.但是，纯二极管的方案存在黑启动困难的问题，有文献提出增加辅助海缆用于黑启动的方案，但是该方案额外的海缆敷设增加了成本；二极管与辅助mmc并联的方案，可以解决黑启动问题，但由于辅助mmc并联在直流侧，辅助mmc的直流电压与系统直流电压相同，导致辅助mmc子模块数量庞大，并不能有效减少换流阀的体积和成本。


技术实现要素：

4.为减小海上换流站中换流阀的体积，降低换流阀成本，本发明提出了一种并联型海上风电直流输电系统、启动控制方法及装置。
5.第一方面，本发明提供了一种并联型海上风电直流输电系统，该系统包括：陆上电网、陆上换流站、海上换流站和海上风电场；陆上电网与陆上换流站连接；陆上换流站与海上换流站连接，海上换流站包括海上辅助柔直换流阀，与海上辅助柔直换流阀并联的二极管阀；海上辅助柔直换流阀和二极管阀的直流侧一端之间连接有第一旁路开关；海上辅助柔直换流阀和二极管阀的直流侧另一端之间连接有第二旁路开关；海上辅助柔直换流阀、二极管阀分别与海上风电场连接。
6.考虑到海上辅助柔直换流阀在与二极管阀并联的方案中，海上辅助柔直换流阀的直流电压值与系统额定直流电压值相同，导致海上辅助柔直换流阀子模块数量庞大。通过上述系统，海上换流站中的海上辅助柔直换流阀分别通过第一旁路开关、第二旁路开关与二极管阀并联，海上辅助柔直换流阀在海上风电场启动过程中，海上辅助柔直换流阀的直流电压值低于系统额定直流电压值；在海上风电场启动后，断开第一旁路开关和第二旁路开关，即海上辅助柔直换流阀与系统直流侧断开，海上辅助柔直换流阀仅用于平衡海上换流站的无功功率，此时海上辅助柔直换流阀的直流电压值低于系统额定直流电压值，因此，在发明提供的系统中，减少了海上辅助柔直换流阀子模块数量，降低了海上辅助柔直换流阀的体积和成本。
7.结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，陆上换流站包括启动变压器、陆上柔
直换流阀和运行变压器；陆上电网依次经过第一断路器、启动变压器、第二断路器与陆上柔直换流阀连接；陆上电网通过第三断路器、运行变压器、第四断路器与陆上柔直换流阀连接；陆上柔直换流阀与海上换流站经直流海缆连接。
8.结合第一方面的第一实施例，在第一方面的第二实施例中，直流海缆的一端与二极管阀之间连接有第五断路器，直流海缆的另一端与二极管阀之间连接有第六断路器。
9.结合第一方面的第二实施例，在第一方面的第三实施例中，海上换流站还包括第一变压器、第二变压器；二极管阀依次经过第一变压器、第七断路器与海上风电场的并网点连接；海上辅助柔直换流阀依次经过第八断路器、第二变压器、第九断路器与并网点连接。
10.结合第一方面或第一方面的第三实施例，该系统还包括构网电源单元，构网电源单元包括：蓄电池、变流器和第三变压器；构网电源单元，用于为并网点提供构网电压；蓄电池依次经过变流器、第十断路器、第三变压器、第十一断路器与并网点连接。
11.第二方面，本发明还提供了一种并联型海上风电直流输电系统启动控制方法，用于第一方面的并联型海上风电直流输电系统，该方法包括：控制陆上电网经陆上换流站和海上换流站的海上辅助柔直换流阀为海上风电场供电，以启动海上风电场；控制海上风电场到海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关和第二旁路开关；导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。
12.在并联型海上风电直流输电系统中，海上换流站中的海上辅助柔直换流阀分别通过第一旁路开关、第二旁路开关与二极管阀并联。通过上述方法，海上辅助柔直换流阀在海上风电场启动过程中，海上辅助柔直换流阀的直流电压值低于系统额定直流电压值；在海上风电场启动后，断开第一旁路开关和第二旁路开关，即海上辅助柔直换流阀与系统直流侧断开，之后导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动，此时海上辅助柔直换流阀仅用于平衡海上换流站的无功功率，海上辅助柔直换流阀的直流电压值低于系统额定直流电压值。即在并联型海上风电直流输电系统的整个启动控制过程中，海上辅助柔直换流阀的直流电压均低于系统直流电压，减少了海上辅助柔直换流阀子模块数量，降低了海上辅助柔直换流阀的体积和成本。
13.结合第二方面，在第二方面的第一实施例中，陆上换流站包括启动变压器、陆上柔直换流阀和运行变压器；陆上电网依次经过第一断路器、启动变压器、第二断路器与陆上柔直换流阀连接；陆上电网通过第三断路器、运行变压器、第四断路器与陆上柔直换流阀连接；陆上柔直换流阀与海上换流站经直流海缆连接；直流海缆的一端与二极管阀之间连接有第五断路器，直流海缆的另一端与二极管阀之间连接有第六断路器；海上换流站还包括第一变压器、第二变压器；二极管阀依次经过第一变压器、第七断路器与海上风电场的并网点连接；海上辅助柔直换流阀依次经过第八断路器、第二变压器、第九断路器与并网点连接；
控制陆上电网经陆上换流站和海上换流站的海上辅助柔直换流阀为海上风电场供电，以启动海上风电场，包括：闭合第一断路器、第二断路器、第一旁路开关和第二旁路开关，使得陆上电网通过启动变压器对陆上柔直换流阀充电，同时陆上电网经陆上柔直换流阀对海上换流站中的海上辅助柔直换流阀进行充电，直到陆上柔直换流阀和海上辅助柔直换流阀完成充电；解锁陆上柔直换流阀，并将陆上柔直换流阀的直流电压值设定为预设直流电压值，陆上柔直换流阀的无功功率值设定为预设无功功率值；闭合第七断路器、第八断路器、第九断路器，解锁海上辅助柔直换流阀，控制海上辅助柔直换流阀通过零起升压的方式以使并网点电压值达到预设并网点电压值，进而启动海上风电场中预设数量的风机。
14.通过上述实施例，海上辅助柔直换流阀在海上风电场启动过程中，海上辅助柔直换流阀的直流电压值与陆上柔直换流阀的预设直流电压值相同，即海上辅助柔直换流阀的直流电压值低于系统额定直流电压值，此时，相较于现有技术，海上辅助柔直换流阀的模块数量得到了减少，成本得到了降低。
15.结合第二方面的第一实施例，在第二方面的第二实施例中，控制海上风电场到海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关和第二旁路开关，包括：控制海上辅助柔直换流阀以降低并网点电压值，使得海上风电场在检测到并网点电压值下降后，进入可控耗能模式，控制海上风电场到海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关和第二旁路开关。
16.结合第二方面的第一实施例，在第二方面的第三实施例中，控制海上风电场到海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关和第二旁路开关，包括：控制海上辅助柔直换流阀以降低并网点电压值，对预设数量的风机实施定功率控制以降低海上风电场到海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关和第二旁路开关。
17.结合第二方面的第一实施例，在第二方面的第四实施例中，系统还包括构网电源单元，构网电源单元包括：蓄电池、变流器和第三变压器；构网电源单元，用于为并网点提供构网电压；蓄电池依次经过变流器、第十断路器、第三变压器、第十一断路器与并网点连接；控制海上风电场到海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关和第二旁路开关，包括：控制构网电源单元以降低海上风电场到海上换流站的输出功率，然后控制海上辅助柔直换流阀处于空载工况，断开第一旁路开关和第二旁路开关。
18.结合第二方面的第二实施例，在第二方面的第五实施例中，导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动，包括：控制陆上柔直换流阀的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器、第二断路器，闭合第三断路器、第四断路器；
闭合第五断路器和第六断路器，控制海上辅助柔直换流阀以增大并网点电压值为额定交流电压值，二极管阀导通；控制海上风电场退出可控耗能模式，控制海上辅助柔直换流阀的直流电压值恒定和q轴电压值为零，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。
19.结合第一方面的第三实施例，在第二方面的第六实施例中，导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动，包括：控制陆上柔直换流阀的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器、第二断路器，闭合第三断路器、第四断路器；闭合第五断路器和第六断路器，控制海上辅助柔直换流阀以增大并网点电压值为额定交流电压值，二极管阀导通；控制海上辅助柔直换流阀的直流电压值恒定和q轴电压值为零，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。
20.结合第二方面的第四实施例，在第二方面的第七实施例中，导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动，包括：控制陆上柔直换流阀的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器、第二断路器，闭合第三断路器、第四断路器；闭合第五断路器和第六断路器，控制构网电源单元以增大并网点电压值为额定交流电压值，二极管阀导通；控制海上辅助柔直换流阀的直流电压值恒定和q轴电压值为零，构网电源单元退出构网运行模式，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。
21.第三方面，本发明还提供了一种并联型海上风电直流输电系统启动控制装置，用于第一方面或第一方面的任一实施例中的并联型海上风电直流输电系统，该装置包括：第一控制模块，用于控制陆上电网经陆上换流站和海上换流站的海上辅助柔直换流阀为海上风电场供电，以启动海上风电场；第二控制模块，用于控制海上风电场到海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关和第二旁路开关；导通模块，用于导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。
22.第四方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行第二方面或第二方面的任一实施例的并联型海上风电直流输电系统启动控制方法的步骤。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
24.图1是根据一示例性实施例提出的一种并联型海上风电直流输电系统的电路图；
图2是在一示例中，一个半桥子模块的结构示意图；图3是根据一示例性实施例提供的一种并联型海上风电直流输电系统启动控制方法的流程图；图4是根据一示例性实施例提供的一种并联型海上风电直流输电系统启动控制装置的结构示意图；图5是根据一示例性实施例提出的一种计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
26.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
27.为减小海上换流站中换流阀的体积，降低换流阀成本，本发明提出了一种并联型海上风电直流输电系统、启动控制方法及装置。
28.图1为根据一示例性实施例提供的一种并联型海上风电直流输电系统的电路图，该系统包括：陆上电网1、陆上换流站2、海上换流站3和海上风电场4。
29.陆上电网1与陆上换流站2连接。
30.在一可选实施例中，陆上电网1可以经直流海缆5与陆上换流站2连接，也可以通过直流架构线等方式与陆上换流站2连接，在此不做具体限制。
31.在一可选实施例中，陆上换流站2可以采用常规的半桥mmc换流阀，其中一个半桥子模块的结构示意图如图2所示。在图2中，一个半桥子模块包括电容c、二极管d1、二极管d2、全控型功率开关器件t1和t2。其中t1和t2可以为绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor，igbt)，也可以为集成门极换流晶闸管（integrated gate-commutated thyristor，igct）。
32.陆上换流站2与海上换流站3连接，海上换流站3包括海上辅助柔直换流阀31，与海上辅助柔直换流阀31并联的二极管阀32；海上辅助柔直换流阀31和二极管阀32的直流侧一端之间连接有第一旁路开关33；海上辅助柔直换流阀31和二极管阀32的直流侧另一端之间连接有第二旁路开关34。
33.在一可选实施例中，海上辅助柔直换流阀（海上辅助mmc）31可以采用常规的半桥mmc换流阀。
34.在一可选实施例中，二极管阀32可以采用十二脉波整流器。
35.在一可选实施例中，当海上换流站3经直流海缆5与陆上换流站2连接时，二极管阀32的直流侧一端即为直流海缆5与海上换流站3连接的一端。
36.在一可选实施例中，可以采用具有一定电流开断能力的旁路开关作为第一旁路开关33和第二旁路开关34。
37.海上辅助柔直换流阀31、二极管阀32分别与海上风电场4连接。
38.考虑到海上辅助柔直换流阀31在与二极管阀32并联的方案中，海上辅助柔直换流阀31的直流电压值与系统额定直流电压值相同，导致海上辅助柔直换流阀31子模块数量庞
大。通过本发明实施例提供的系统，海上换流站3中的海上辅助柔直换流阀31分别通过第一旁路开关33、第二旁路开关34与二极管阀32并联，海上辅助柔直换流阀31在海上风电场4启动过程中，通过控制陆上换流站投入少量子模块的方式输出较小的直流电压值，使海上辅助柔直换流阀31的直流电压值低于系统额定直流电压值；在海上风电场4启动后，断开第一旁路开关33和第二旁路开关34，即海上辅助柔直换流阀31与系统直流侧断开，海上辅助柔直换流阀31用于平衡海上换流站3的无功功率，此时海上辅助柔直换流阀31的直流电压值低于系统额定直流电压值，而海上辅助柔直换流阀31子模块数量与其直流电压值成正比，因此，在发明提供的系统中，减少了海上辅助柔直换流阀31子模块数量，降低了海上辅助柔直换流阀31的体积和成本。
39.在图1中，陆上换流站2包括启动变压器21、陆上柔直换流阀22和运行变压器23。
40.陆上电网1依次经过第一断路器24、启动变压器21、第二断路器25与陆上柔直换流阀22连接；陆上电网1通过第三断路器26、运行变压器23、第四断路器27与陆上柔直换流阀22连接。
41.在一可选实施例中，启动变压器21为小容量变压器，用于黑启动阶段（即海上风电场4的启动阶段）。运行变压器23为大容量变压器，用于海上风电场4启动之后的稳态运行阶段。当系统处于黑启动阶段时，陆上换流站2采用启动变压器21，能够保持陆上换流站2采用常规半桥mmc不变，通过投入较少的子模块输出较小的直流电压值，以匹配启动过程中启动变压器21的输出电压，避免启动过程中陆上换流站出现过调制的情况。
42.在图1中，陆上柔直换流阀22与海上换流站3经直流海缆5连接，直流海缆5的一端与二极管阀32之间连接有第五断路器35，直流海缆5的另一端与二极管阀32之间连接有第六断路器36。
43.在一可选实施例中，直流海缆5的一端即为二极管阀32的直流侧一端。
44.在图1中，海上换流站3还包括第一变压器37、第二变压器38。
45.二极管阀32依次经过第一变压器37、第七断路器39与海上风电场的并网点（point of common coupling，pcc）连接；海上辅助柔直换流阀31依次经过第八断路器40、第二变压器38、第九断路器41与并网点连接。
46.在图1中，该系统还包括构网电源单元6，构网电源单元6包括：蓄电池61、变流器62和第三变压器63。
47.构网电源单元6，用于为并网点提供构网电压。
48.蓄电池61依次经过变流器62、第十断路器64、第三变压器63、第十一断路器65与并网点连接。
49.在图1中，在该系统完成启动后，海上辅助柔直换流阀31用于实现有源滤波、动态无功补偿等功能，在此不做具体限制。
50.图3是根据一示例性实施例提供的一种并联型海上风电直流输电系统启动控制方法的流程图，用于上述并联型海上风电直流输电系统，该方法包括如下步骤：步骤s101：控制陆上电网1经陆上换流站2和海上换流站3的海上辅助柔直换流阀31为海上风电场4供电，以启动海上风电场4。
51.在一可选实施例中，控制陆上电网1对陆上换流站2和海上换流站3的海上辅助柔直换流阀31进行不控充电，在陆上换流站2和海上换流站3的海上辅助柔直换流阀31完成充
电后，解锁陆上换流站2和海上辅助柔直换流阀31，为海上风电场4提供启动电源，以启动海上风电场4中预设数量的风机。
52.步骤s102：控制海上风电场4到海上换流站3的输出功率，直至通过第一旁路开关33和第二旁路开关34的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关33和第二旁路开关34。
53.在一可选实施例中，海上风电场4到海上换流站3的输出功率为输出有功功率。
54.在一可选实施例中，可以通过控制海上风电场4进入可控耗能模式，使得海上风电场4到海上换流站3的输出有功功率为0，直至通过第一旁路开关33和第二旁路开关34的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关33和第二旁路开关34。
55.在一可选实施例中，可以通过对预设数量的风机实施定功率控制以降低海上风电场4到海上换流站3的输出功率，直至通过第一旁路开关33和第二旁路开关34的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关33和第二旁路开关34。
56.在一可选实施例中，还可以通过控制构网电源单元6以降低海上风电场4到海上换流站3的输出功率，直至通过第一旁路开关33和第二旁路开关34的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关33和第二旁路开关34。
57.步骤s103：导通海上换流站3中的二极管阀32，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。
58.在一可选实施例中，控制陆上柔直换流阀22的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器24、第二断路器25，闭合第三断路器26、第四断路器27；闭合第五断路器35和第六断路器36，控制海上辅助柔直换流阀31或构网电源单元6以增大并网点电压值为额定交流电压值，此时二极管阀32导通。
59.在并联型海上风电直流输电系统中，海上换流站3中的海上辅助柔直换流阀31分别通过第一旁路开关33、第二旁路开关34与二极管阀32并联。通过上述方法，海上辅助柔直换流阀31在海上风电场4启动过程中，海上辅助柔直换流阀31的直流电压值低于系统额定直流电压值；在海上风电场4启动后，断开第一旁路开关33和第二旁路开关34，即海上辅助柔直换流阀31与系统直流侧断开，之后导通海上换流站3中的二极管阀32，完成并联型海上风电直流输电系统的启动，此时海上辅助柔直换流阀31用于平衡海上换流站的无功功率，海上辅助柔直换流阀31的直流电压值低于系统额定直流电压值。即在并联型海上风电直流输电系统的整个启动控制过程中，海上辅助柔直换流阀31的直流电压均低于系统直流电压，减少了海上辅助柔直换流阀31子模块数量，降低了海上辅助柔直换流阀31的体积和成本。
60.在一示例中，上述步骤s101中，通过如下内容实现海上风电场的启动：首先，闭合第一断路器24、第二断路器25、第一旁路开关33和第二旁路开关34，使得陆上电网1通过启动变压器21对陆上柔直换流阀22充电，同时陆上电网1经陆上柔直换流阀22对海上换流站3中的海上辅助柔直换流阀31进行充电，直到陆上柔直换流阀22和海上辅助柔直换流阀31完成充电。
61.在一可选实施例中，陆上柔直换流阀22和海上辅助柔直换流阀31的充电方式为不控充电。
62.然后，解锁陆上柔直换流阀22，并将陆上柔直换流阀22的直流电压值设定为预设
直流电压值，陆上柔直换流阀22的无功功率值设定为预设无功功率值。此时预设直流电压值小于额定直流电压值。示例性地，预设直流电压值可以设置为额定直流电压值的10%。预设无功功率值可以设置为0。
63.在一可选实施例中，通过控制陆上柔直换流阀中预设数量的子模块的方式，输出较小的预设直流电压值，使得预设直流电压值小于额定直流电压值，为海上风电场中的风机提供启动电源。同时给二极管阀32对应的第一变压器37励磁，减小二极管阀导通时的电流冲击。
64.在一可选实施例中， 为了保证启动过程陆上柔直换流阀中所有子模块的电容电压平衡，采用轮转的方式交替投入子模块，不同子模块轮转过程中始终保持有预设数量的子模块处于投入运行状态。示例性地，可以设定10%的子模块处于投入运行状态。
65.最后，闭合第七断路器39、第八断路器40、第九断路器41，解锁海上辅助柔直换流阀31，控制海上辅助柔直换流阀31通过零起升压的方式以使并网点电压值达到预设并网点电压值，进而启动海上风电场4中预设数量的风机。
66.在一可选实施例中，解锁海上辅助柔直换流阀31后，采用定电压幅值和频率控制，从零开始建立交流侧电压，为海上风电场4中的风机提供启动电源。
67.通过上述实施例，海上辅助柔直换流阀31在海上风电场4启动过程中，海上辅助柔直换流阀31的直流电压值与陆上柔直换流阀22的预设直流电压值相同，即海上辅助柔直换流阀31的直流电压值低于系统额定直流电压值，此时，相较于现有技术，海上辅助柔直换流阀31的模块数量得到了减少，成本得到了降低。同时在海上风电场4的启动过程中，采用启动变压器21输出电压，避免启动过程中陆上换流站2出现过调制的情况。
68.在一示例中，上述步骤s102通过如下方式断开第一旁路开关33和第二旁路开关34：控制海上辅助柔直换流阀31以降低并网点电压值，使得海上风电场4在检测到并网点电压值下降后，进入可控耗能模式，控制海上风电场4到海上换流站3的输出功率，直至通过第一旁路开关33和第二旁路开关34的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关33和第二旁路开关34。
69.在一可选实施例中，控制海上辅助柔直换流阀31以降低并网点电压值，示例性地，可以将并网点电压值设置为0.8倍的标幺值；然后通过控制海上风电场4进入可控耗能模式，使得海上风电场4到海上换流站3的输出有功功率为0；缺少海上风电场4有功功率后，海上辅助柔直换流阀31的直流电压值下降，此时海上辅助柔直换流阀31的直流电压值低于陆上柔直换流阀22的直流电压值，陆上柔直换流阀22给海上辅助柔直换流阀31反送功率，给海上辅助柔直换流阀31的电容充电；当海上辅助柔直换流阀31的直流电压值上升至接近陆上柔直换流阀22的直流电压值时，直流电流减小为预设电流值时，断开第一旁路开关33和第二旁路开关34。示例性地，预设电流值可以设置为0。
70.在一示例中，上述步骤s102通过如下方式断开第一旁路开关33和第二旁路开关34：控制海上辅助柔直换流阀31以降低并网点电压值，对预设数量的风机实施定功率控制以降低海上风电场4到海上换流站3的输出功率，直至通过第一旁路开关33和第二旁路开关34的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关33和第二旁路开关34。
71.在一可选实施例中，控制海上辅助柔直换流阀31以降低并网点电压值，然后对预设数量的风机实施定功率控制以降低海上风电场4到海上换流站3的输出功率，该输出功率在满足第一变压器37和第二变压器38及海上风电场4中站内负载需求的同时，还盈余较小的功率，此时海上辅助柔直换流阀31的直流侧电流减小为预设电流值，断开第一旁路开关33和第二旁路开关34。 同样的，预设电流值可以根据实际需要设定。
72.在一示例中，上述步骤s102通过如下方式断开第一旁路开关33和第二旁路开关34：控制构网电源单元6以降低海上风电场4到海上换流站3的输出功率，示例性地，可以将该输出功率设定为略低于并网点额定功率；然后控制海上辅助柔直换流阀31处于空载工况（即海上辅助柔直换流阀31不输出有功功率，此时海上辅助柔直换流阀31的直流电流为0），断开第一旁路开关33和第二旁路开关34。
73.在一示例中，在控制海上风电场4进入可控耗能模式，断开第一旁路开关33和第二旁路开关34后，上述步骤s103通过如下内容完成并联型海上风电直流输电系统的启动：首先，控制陆上柔直换流阀22的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器24、第二断路器25，闭合第三断路器26、第四断路器27。此时，启动变压器21切换到运行变压器23。
74.然后，闭合第五断路器35和第六断路器36，控制海上辅助柔直换流阀31以增大并网点电压值为额定交流电压值，二极管阀32导通。
75.最后，控制海上风电场4退出可控耗能模式，此时海上风电场4在可控耗能模式下逐渐提高往海上换流站3输送的功率，控制海上辅助柔直换流阀31的直流电压值恒定和q轴电压值为零，完成并联型海上风电直流输电系统的启动，整个系统转为正常运行。
76.在一示例中，在对预设数量的风机实施定功率控制，以断开第一旁路开关33和第二旁路开关34后，上述步骤s103通过如下内容完成并联型海上风电直流输电系统的启动：首先，控制陆上柔直换流阀22的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器24、第二断路器25，闭合第三断路器26、第四断路器27。在断开第一旁路开关33和第二旁路开关34后，盈余功率会使得辅助mmc电容能量缓慢上升，在电容能量上升到阈值之前，控制陆上柔直换流阀22的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器24、第二断路器25，闭合第三断路器26、第四断路器27，启动变压器21切换到运行变压器23。
77.然后，闭合第五断路器35和第六断路器36，控制海上辅助柔直换流阀31以增大并网点电压值为额定交流电压值，二极管阀32导通。
78.最后，控制海上辅助柔直换流阀31的直流电压值恒定和q轴电压值为零，完成并联型海上风电直流输电系统的启动，整个系统转为正常运行。
79.在一示例中，在通过控制构网电源单元6以降低海上风电场4到海上换流站3的输出功率，以断开第一旁路开关33和第二旁路开关34后，上述步骤s103通过如下内容完成并联型海上风电直流输电系统的启动：首先，控制陆上柔直换流阀22的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器24、第二断路器25，闭合第三断路器26、第四断路器27。此时，启动变压器21切换到运行变压器23。
80.然后，闭合第五断路器35和第六断路器36，控制构网电源单元6以增大并网点电压
值为额定交流电压值，二极管阀32导通。
81.最后，控制海上辅助柔直换流阀31的直流电压值恒定和q轴电压值为零，构网电源单元6退出构网运行模式，完成并联型海上风电直流输电系统的启动，整个系统转为正常运行。
82.基于相同发明构思，本发明实施例还提供一种并联型海上风电直流输电系统启动控制装置，如图4所示，该装置包括：第一控制模块401，用于控制陆上电网经陆上换流站和海上换流站的海上辅助柔直换流阀为海上风电场供电，以启动海上风电场；详细内容参见上述实施例中步骤s101的描述，在此不再赘述。
83.第二控制模块402，用于控制海上风电场到海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关和第二旁路开关；详细内容参见上述实施例中步骤s102的描述，在此不再赘述。
84.导通模块403，用于导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。详细内容参见上述实施例中步骤s103的描述，在此不再赘述。
85.在一示例中，陆上换流站包括启动变压器、陆上柔直换流阀和运行变压器；陆上电网依次经过第一断路器、启动变压器、第二断路器与陆上柔直换流阀连接；陆上电网通过第三断路器、运行变压器、第四断路器与陆上柔直换流阀连接；陆上柔直换流阀与海上换流站经直流海缆连接；直流海缆的一端与二极管阀之间连接有第五断路器，直流海缆的另一端与二极管阀之间连接有第六断路器；海上换流站还包括第一变压器、第二变压器；二极管阀依次经过第一变压器、第七断路器与海上风电场的并网点连接；海上辅助柔直换流阀依次经过第八断路器、第二变压器、第九断路器与并网点连接；第一控制模块401包括：第一闭合子模块，用于闭合第一断路器、第二断路器、第一旁路开关和第二旁路开关，使得陆上电网通过启动变压器对陆上柔直换流阀充电，同时陆上电网经陆上柔直换流阀对海上换流站中的海上辅助柔直换流阀进行充电，直到陆上柔直换流阀和海上辅助柔直换流阀完成充电；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
86.解锁子模块，用于解锁陆上柔直换流阀，并将陆上柔直换流阀的直流电压值设定为预设直流电压值，陆上柔直换流阀的无功功率值设定为预设无功功率值；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
87.第二闭合子模块，用于闭合第七断路器、第八断路器、第九断路器，解锁海上辅助柔直换流阀，控制海上辅助柔直换流阀通过零起升压的方式以使并网点电压值达到预设并网点电压值，进而启动海上风电场中预设数量的风机。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
88.在一示例中，第二控制模块402包括：第一控制子模块，用于控制海上辅助柔直换流阀以降低并网点电压值，使得海上风电场在检测到并网点电压值下降后，进入可控耗能模式，控制海上风电场到海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关和第二旁路开关。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
89.在一示例中，第二控制模块402还包括：
第二控制子模块，用于控制海上辅助柔直换流阀以降低并网点电压值，对预设数量的风机实施定功率控制以降低海上风电场到海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开第一旁路开关和第二旁路开关。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
90.在一示例中，系统还包括构网电源单元，构网电源单元包括：蓄电池、变流器和第三变压器；构网电源单元，用于为并网点提供构网电压；蓄电池依次经过变流器、第十断路器、第三变压器、第十一断路器与并网点连接；第二控制模块402还包括：第三控制子模块，用于控制构网电源单元以降低海上风电场到海上换流站的输出功率，然后控制海上辅助柔直换流阀处于空载工况，断开第一旁路开关和第二旁路开关。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
91.在一示例中，导通模块403包括：第四控制子模块，用于控制陆上柔直换流阀的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器、第二断路器，闭合第三断路器、第四断路器；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
92.第五控制子模块，用于闭合第五断路器和第六断路器，控制海上辅助柔直换流阀以增大并网点电压值为额定交流电压值，二极管阀导通；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
93.第六控制子模块，用于控制海上风电场退出可控耗能模式，控制海上辅助柔直换流阀的直流电压值恒定和q轴电压值为零，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
94.在一示例中，导通模块403还包括：第七控制子模块，用于控制陆上柔直换流阀的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器、第二断路器，闭合第三断路器、第四断路器；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
95.第八控制子模块，用于闭合第五断路器和第六断路器，控制海上辅助柔直换流阀以增大并网点电压值为额定交流电压值，二极管阀导通；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
96.第九控制子模块，用于控制海上辅助柔直换流阀的直流电压值恒定和q轴电压值为零，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
97.在一示例中，导通模块403还包括：第十控制子模块，用于控制陆上柔直换流阀的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器、第二断路器，闭合第三断路器、第四断路器；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
98.第十一控制子模块，用于闭合第五断路器和第六断路器，控制构网电源单元以增大并网点电压值为额定交流电压值，二极管阀导通；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
99.第十二控制子模块，用于控制海上辅助柔直换流阀的直流电压值恒定和q轴电压值为零，构网电源单元退出构网运行模式，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
100.图5是根据一示例性实施例提出的一种计算机设备的硬件结构示意图。如图5所示，该设备包括一个或多个处理器510以及存储器520，存储器520包括持久内存、易失内存和硬盘，图5中以一个处理器510为例。该设备还可以包括：输入装置530和输出装置540。
101.处理器510、存储器520、输入装置530和输出装置540可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
102.处理器510可以为中央处理器（central processing unit，cpu）。处理器510还可以为其他通用处理器、数字信号处理器（digital signal processor，dsp）、专用集成电路（application specific integrated circuit，asic）、现场可编程门阵列（field-programmable gate array，fpga）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
103.存储器520作为一种非暂态计算机可读存储介质，包括持久内存、易失内存和硬盘，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本技术实施例中并联型海上风电直流输电系统启动控制方法对应的程序指令/模块。处理器510通过运行存储在存储器520中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述任意一种并联型海上风电直流输电系统启动控制方法。
104.存储器520可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据、需要使用的数据等。此外，存储器520可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器520可选包括相对于处理器510远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至数据处理装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
105.输入装置530可接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的信号输入。输出装置540可包括显示屏等显示设备。
106.一个或者多个模块存储在存储器520中，当被一个或者多个处理器510执行时，执行如图3所示的方法。
107.上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，具体可参见如图3所示的实施例中的相关描述。
108.本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的启动控制方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（read-only memory，rom）、随机存储记忆体（random access memory，ram）、快闪存储器（flash memory）、硬盘（hard disk drive，缩写：hdd）或固态硬盘（solid-state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
109.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一
个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
110.以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种并联型海上风电直流输电系统，其特征在于，所述系统包括：陆上电网、陆上换流站、海上换流站和海上风电场；所述陆上电网与所述陆上换流站连接；所述陆上换流站与所述海上换流站连接，所述海上换流站包括海上辅助柔直换流阀，与所述海上辅助柔直换流阀并联的二极管阀；所述海上辅助柔直换流阀和所述二极管阀的直流侧一端之间连接有第一旁路开关；所述海上辅助柔直换流阀和所述二极管阀的直流侧另一端之间连接有第二旁路开关；所述海上辅助柔直换流阀、所述二极管阀分别与所述海上风电场连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述陆上换流站包括启动变压器、陆上柔直换流阀和运行变压器；所述陆上电网依次经过第一断路器、所述启动变压器、第二断路器与所述陆上柔直换流阀连接；所述陆上电网通过第三断路器、所述运行变压器、第四断路器与所述陆上柔直换流阀连接；所述陆上柔直换流阀与所述海上换流站经直流海缆连接。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述直流海缆的一端与所述二极管阀之间连接有第五断路器，所述直流海缆的另一端与所述二极管阀之间连接有第六断路器。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述海上换流站还包括第一变压器、第二变压器；所述二极管阀依次经过第一变压器、第七断路器与海上风电场的并网点连接；所述海上辅助柔直换流阀依次经过第八断路器、第二变压器、第九断路器与所述并网点连接。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括构网电源单元，构网电源单元包括：蓄电池、变流器和第三变压器；所述构网电源单元，用于为所述并网点提供构网电压；所述蓄电池依次经过所述变流器、第十断路器、所述第三变压器、第十一断路器与所述并网点连接。6.一种并联型海上风电直流输电系统启动控制方法，其特征在于，用于权利要求1所述的并联型海上风电直流输电系统，所述方法包括：控制陆上电网经陆上换流站和海上换流站的海上辅助柔直换流阀为海上风电场供电，以启动所述海上风电场；控制所述海上风电场到所述海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开所述第一旁路开关和所述第二旁路开关；导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述陆上换流站包括启动变压器、陆上柔直换流阀和运行变压器；所述陆上电网依次经过第一断路器、所述启动变压器、第二断路器与所述陆上柔直换流阀连接；所述陆上电网通过第三断路器、所述运行变压器、第四断路器与所述陆上柔直换流阀连接；所述陆上柔直换流阀与所述海上换流站经直流海缆连接；所述直流海缆的一端与所述二极管阀之间连接有第五断路器，所述直流海缆的另一端与所述
二极管阀之间连接有第六断路器；所述海上换流站还包括第一变压器、第二变压器；所述二极管阀依次经过第一变压器、第七断路器与海上风电场的并网点连接；所述海上辅助柔直换流阀依次经过第八断路器、第二变压器、第九断路器与所述并网点连接；所述控制陆上电网经陆上换流站和海上换流站的海上辅助柔直换流阀为海上风电场供电，以启动所述海上风电场，包括：闭合第一断路器、第二断路器、第一旁路开关和第二旁路开关，使得陆上电网通过启动变压器对陆上柔直换流阀充电，同时所述陆上电网经所述陆上柔直换流阀对海上换流站中的海上辅助柔直换流阀进行充电，直到所述陆上柔直换流阀和所述海上辅助柔直换流阀完成充电；解锁所述陆上柔直换流阀，并将所述陆上柔直换流阀的直流电压值设定为预设直流电压值，所述陆上柔直换流阀的无功功率值设定为预设无功功率值；闭合第七断路器、第八断路器、第九断路器，解锁所述海上辅助柔直换流阀，控制所述海上辅助柔直换流阀通过零起升压的方式以使并网点电压值达到预设并网点电压值，进而启动海上风电场中预设数量的风机。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制所述海上风电场到所述海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开所述第一旁路开关和所述第二旁路开关，包括：控制所述海上辅助柔直换流阀以降低所述并网点电压值，使得所述海上风电场在检测到所述并网点电压值下降后，进入可控耗能模式，控制所述海上风电场到所述海上换流站的输出功率，直至通过所述第一旁路开关和所述第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开所述第一旁路开关和所述第二旁路开关。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制所述海上风电场到所述海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开所述第一旁路开关和所述第二旁路开关，包括：控制所述海上辅助柔直换流阀以降低所述并网点电压值，对预设数量的风机实施定功率控制以降低所述海上风电场到所述海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开所述第一旁路开关和所述第二旁路开关。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述系统还包括构网电源单元，所述构网电源单元包括：蓄电池、变流器和第三变压器；所述构网电源单元，用于为所述并网点提供构网电压；所述蓄电池依次经过所述变流器、第十断路器、所述第三变压器、第十一断路器与所述并网点连接；所述控制所述海上风电场到所述海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开所述第一旁路开关和所述第二旁路开关，包括：控制构网电源单元以降低所述海上风电场到所述海上换流站的输出功率，然后控制所述海上辅助柔直换流阀处于空载工况，断开所述第一旁路开关和所述第二旁路开关。11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动，包括：
控制陆上柔直换流阀的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器、第二断路器，闭合第三断路器、第四断路器；闭合第五断路器和第六断路器，控制所述海上辅助柔直换流阀以增大所述并网点电压值为额定交流电压值，二极管阀导通；控制所述海上风电场退出可控耗能模式，控制所述海上辅助柔直换流阀的直流电压值恒定和q轴电压值为零，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动，包括：控制陆上柔直换流阀的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器、第二断路器，闭合第三断路器、第四断路器；闭合第五断路器和第六断路器，控制所述海上辅助柔直换流阀以增大所述并网点电压值为额定交流电压值，二极管阀导通；控制所述海上辅助柔直换流阀的直流电压值恒定和q轴电压值为零，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动，包括：控制陆上柔直换流阀的直流电压值增大到额定直流电压值时，断开第一断路器、第二断路器，闭合第三断路器、第四断路器；闭合第五断路器和第六断路器，控制所述构网电源单元以增大所述并网点电压值为额定交流电压值，二极管阀导通；控制所述海上辅助柔直换流阀的直流电压值恒定和q轴电压值为零，构网电源单元退出构网运行模式，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。14.一种并联型海上风电直流输电系统启动控制装置，其特征在于，用于权利要求1所述的并联型海上风电直流输电系统，所述装置包括：第一控制模块，用于控制陆上电网经陆上换流站和海上换流站的海上辅助柔直换流阀为海上风电场供电，以启动所述海上风电场；第二控制模块，用于控制所述海上风电场到所述海上换流站的输出功率，直至通过第一旁路开关和第二旁路开关的电流值减小为预设电流值时，断开所述第一旁路开关和所述第二旁路开关；导通模块，用于导通海上换流站中的二极管阀，完成并联型海上风电直流输电系统的启动。15.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求6至13中任一项所述的并联型海上风电直流输电系统启动控制方法的步骤。

技术总结
本发明涉及海上直流输电技术领域，提供了一种并联型海上风电直流输电系统、启动控制方法及装置。该系统包括：陆上电网、陆上换流站、海上换流站和海上风电场；陆上电网与陆上换流站连接；陆上换流站与海上换流站连接，海上换流站包括海上辅助柔直换流阀，与海上辅助柔直换流阀并联的二极管阀；海上辅助柔直换流阀和二极管阀的直流侧一端之间连接有第一旁路开关；海上辅助柔直换流阀和二极管阀的直流侧另一端之间连接有第二旁路开关；海上辅助柔直换流阀、二极管阀分别与海上风电场连接。通过本发明，减小海上换流站中换流阀的体积，降低换流阀成本。流阀成本。流阀成本。


技术研发人员：苟立峰 唐博进 王一凡 常勇 吴启仁 周兴达 吕鹏远 贾娜 王金仕 郭明珠 单晓晖 邬锦波 漆召兵 陈美福 李晓彤
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：2023.08.10
技术公布日：2023/9/13