本發明涉及電力電子,特別涉及一種光伏全直流送出系統及直流送出線路故障快速恢復方法。
背景技術:
1、隨著柔性直流輸配電技術的快速發展,學術界提出光伏電站直流升壓匯集并網方案。直流匯集并網方案不存在交流匯集系統同步穩定、諧波諧振與無功補償問題,可顯著提升大規模光伏并網的穩定性,在送出層面采用直流組網送出,可將不穩定的光伏多點匯集組網,實現光伏與傳統能源廣域互補,是潛在的解決光伏高效穩定接入電網的有效方案。
2、目前關于光伏直流匯集的研究,集中于dc/dc變換器拓撲結構、光伏直流匯集系統拓撲架構、光伏直流匯集建模分析、光伏直流匯集控制方式等研究,針對直流匯集系統送出線路故障恢復方面研究不夠充分,尚無行之有效的故障后直流系統的快速恢復策略。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種光伏全直流送出系統及直流送出線路故障快速恢復方法,有效提高光伏利用率,保證直流電網系統的可靠運行。
2、為了達到上述目的,本發明采取了以下技術方案:
3、本申請實施例提供了一種光伏全直流送出系統,包括:
4、光伏直流匯流電路;
5、第一直流變壓器,所述第一直流變壓器的輸入端與所述光伏直流匯流電路的輸出端電性連接;
6、直流送出線路,所述直流送出線路的輸入端通過第一直流開關與所述第一直流變壓器的輸出端電性連接,所述直流送出線路的輸出端通過第二直流開關接入直流換流站;
7、其中,所述第一直流開關和所述第二直流開關在所述直流送出線路發生故障時跳閘,用以快速切除故障線路。
8、在一些實施例中,所述光伏直流匯流電路包括:
9、多個光伏陣列;
10、多個第二直流變壓器,所述光伏陣列的數量與所述第二直流變壓器的數量相等,每個所述光伏陣列的輸出端與一個所述第二直流變壓器的輸入端對應串聯,形成一條光伏陣列支路;
11、匯流母線,多條所述光伏陣列支路并聯接入所述匯流母線的輸入端,所述匯流母線的輸出端接入所述第一直流變壓器的輸入端。
12、在一些實施例中,所述光伏陣列包括串聯的光伏電池板和光伏變換器,所述光伏變換器的輸出端與所述第二直流變壓器的輸入端電性連接。
13、在一些實施例中,所述第一直流變壓器為高壓直流變壓器,所述第二直流變壓器為中壓直流變壓器。
14、在一些實施例中,所述第一直流變壓器和所述直流換流站均配置保護裝置。
15、在一些實施例中,所述保護裝置包括:
16、采樣模塊,所述采樣模塊采集所述直流送出線路的直流電壓及直流電流;
17、數據處理模塊,所述數據處理模塊根據故障判斷邏輯識別所述直流送出線路是否發生故障;
18、發送模塊,所述發送模塊發送本地直流電流至所述直流送出線路對端的所述保護裝置,發送本地跳閘信號至本地直流開關,發送對端聯跳信號至本地直流開關,發送聯跳對端直流開關跳閘信號至對端的所述保護裝置;
19、接收模塊,所述接收模塊接收所述直流送出線路的對端的電流,接收對端所述保護裝置發送的聯跳本地直流開關跳閘信號。
20、在一些實施例中,所述第一直流開關為直流斷路器和/或直流諧振開關,所述第二直流開關為直流斷路器和/或直流諧振開關。
21、一種直流送出線路故障快速恢復方法,包括如下步驟:
22、全直流送出系統穩態運行;
23、實時采集直流送出線路端口的直流電壓、直流電流和對端的直流電流;
24、通過故障判斷邏輯識別直流送出線路故障,高壓直流變壓器閉鎖,直流送出線路兩端直流開關跳閘;
25、高壓直流變壓器閉鎖后,光伏陣列控制模式由最大功率點跟蹤方式切換到過電壓調節模式;
26、經過設定的故障線路去游離時間,重合直流開關。
27、在一些實施例中,所述故障判斷邏輯還包括:若檢測到直流送出線路兩端電流之和大于設定值時,判斷直流送出線路發生故障。
28、在一些實施例中,所述故障判斷邏輯還包括:若檢測到直流送出線路端口的直流電壓小于設定值,且直流電流大于設定值,則判斷直流送出線路發生雙極短路故障。
29、在一些實施例中,所述故障判斷邏輯還包括:若檢測到直流送出線路的正極電壓與負極電壓之和大于設定值時,判斷直流送出線路發生單極接地故障。
30、在一些實施例中,重合直流開關時還包括如下步驟:
31、若直流開關重合成功,解鎖高壓直流變壓器,光伏陣列恢復至最大功率點跟蹤控制模式穩定運行;
32、若直流開關重合不成功,則再次跳開并鎖定直流開關,閉鎖高壓直流變壓器、中壓直流變壓器及光伏變換器。
33、在一些實施例中,若直流開關重合成功,則高壓直流變壓器輸出端直流電壓逐漸恢復,當檢測到其直流電壓大于設定的復位值時,此時解鎖高壓直流變壓器,光伏陣列恢復至最大功率點跟蹤控制模式穩定運行。
34、與現有技術相比,本發明提供了一種光伏全直流送出系統,包括:光伏直流匯流電路;第一直流變壓器,所述第一直流變壓器的輸入端與所述光伏直流匯流電路的輸出端電性連接;直流送出線路,所述直流送出線路的輸入端通過第一直流開關與所述第一直流變壓器的輸出端電性連接,所述直流送出線路的輸出端通過第二直流開關接入直流換流站;其中,所述第一直流開關和所述第二直流開關在所述直流送出線路發生故障時跳閘,用以快速切除故障線路。本申請通過對直流開關進行合理布局,能夠在系統發生故障時快速切除故障線路,避免第一直流變壓器所接入的直流換流站因直流送出線路故障而閉鎖,防止故障范圍擴大,保證直流換流站的穩定運行。
35、與現有技術相比,本發明提供了一種直流送出線路故障快速恢復方法,包括:在系統運行狀態下實時采集直流送出線路端口的直流電壓、直流電流和對端的直流電流;通過故障判斷邏輯識別直流送出線路短路故障,高壓直流變壓器閉鎖,直流送出線路兩端直流開關跳閘;高壓直流變壓器閉鎖后,光伏陣列控制模式由最大功率點跟蹤方式切換到過電壓調節模式;經過設定的故障線路去游離時間,重合直流開關。本申請通過實時監測直流送出線路端口的直流電壓、直流電流以及對端的直流電流,搭配故障判斷邏輯,能夠快速識別出直流送出線路故障,然后及時閉鎖高壓直流變壓器,直流開關跳閘,并切換光伏陣列的工作模式,防止故障范圍擴大,保證直流換電站有效運行;預設去游離時間,用于解除故障;然后控制直流開關閉合,用于判斷故障是否恢復,有效節約故障恢復時間,實現光伏全直流送出系統的快速恢復,且能夠在故障發生時保證直流送出系統的可靠運行,提高光伏利用率。
1.一種光伏全直流送出系統,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的光伏全直流送出系統,其特征在于,所述光伏直流匯流電路(1)包括:
3.根據權利要求2所述的光伏全直流送出系統,其特征在于,所述光伏陣列(11)包括串聯的光伏電池板(111)和光伏變換器(112),所述光伏變換器(112)的輸出端與所述第二直流變壓器(12)的輸入端電性連接。
4.根據權利要求2所述的光伏全直流送出系統,其特征在于,所述第一直流變壓器(2)為高壓直流變壓器,所述第二直流變壓器(12)為中壓直流變壓器。
5.根據權利要求1所述的光伏全直流送出系統,其特征在于,所述第一直流變壓器(2)和所述直流換流站(6)均配置保護裝置(8)。
6.根據權利要求5所述的光伏全直流送出系統,其特征在于,所述保護裝置(8)包括:
7.根據權利要求1所述的光伏全直流送出系統,其特征在于,所述第一直流開關(4)為直流斷路器和/或直流諧振開關,所述第二直流開關(5)為直流斷路器和/或直流諧振開關。
8.一種直流送出線路故障快速恢復方法,其特征在于,所述方法包括如下步驟:
9.如權利要求8所述的直流送出線路故障快速恢復方法,其特征在于,所述故障判斷邏輯包括:若檢測到直流送出線路兩端電流之和大于設定值時,判斷直流送出線路發生故障。
10.如權利要求9所述的直流送出線路故障快速恢復方法,其特征在于,所述故障判斷邏輯還包括:若檢測到直流送出線路端口的直流電壓小于設定值,且直流電流大于設定值,則判斷直流送出線路發生雙極短路故障。
11.如權利要求9所述的直流送出線路故障快速恢復方法,其特征在于,所述故障判斷邏輯還包括:若檢測到直流送出線路的正極電壓與負極電壓之和大于設定值時,判斷直流送出線路發生單極接地故障。
12.如權利要求8所述的直流送出線路故障快速恢復方法,其特征在于,重合直流開關時還包括如下步驟:
13.如權利要求12所述的直流送出線路故障快速恢復方法,其特征在于,若直流開關重合成功,則高壓直流變壓器輸出端直流電壓逐漸恢復,當檢測到其直流電壓大于設定的復位值時,此時解鎖高壓直流變壓器,光伏陣列恢復至最大功率點跟蹤控制模式穩定運行。