全文摘要
本实用新型公开了一种海上风电直流并网系统，包括升压连接变压器，汇流母线，电压源型换流器及其辅助设备。其中，升压连接变压器和汇流母线位于海上平台交流部分上，电压源型换流器位于海上平台直流部分上，海上平台交流部分与海上平台直流部分之间通过廊桥连接。本实用新型的技术方案用紧凑型升压连接变取代交流升压变与换流变，减少设备占地面积，节约平台造价与施工成本；减小接入系统阻抗，提高风机接入稳定性；将人员生活工作区域设置在直流部分上，与含油的交流部分之间设立隔离措施，具有更好的安全性；平台分为交流与直流两部分，降低制造成本与海上施工难度。
主设计要求
1.一种海上风电直流并网系统，其特征在于：包括升压连接变压器，汇流母线，电压源型换流器，风电场送出电缆经过升压连接变压器汇集于汇流母线，再连接到电压源型换流器；所述海上风电直流并网系统布置在至少两个并列的子平台上，其中：所述升压连接变压器和汇流母线位于海上平台交流部分上，所述电压源型换流器位于海上平台直流部分上；所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少一个廊桥连接。
设计方案
1.一种海上风电直流并网系统，其特征在于：包括升压连接变压器，汇流母线，电压源型换流器，风电场送出电缆经过升压连接变压器汇集于汇流母线，再连接到电压源型换流器；
所述海上风电直流并网系统布置在至少两个并列的子平台上，其中：
所述升压连接变压器和汇流母线位于海上平台交流部分上，所述电压源型换流器位于海上平台直流部分上；
所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少一个廊桥连接。
2.根据权利要求1所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少两个廊桥连接，廊桥之间相互独立。
3.根据权利要求1所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述海上平台直流部分分为两个极平台，两个极平台之间通过至少一个廊桥连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述廊桥设有人行通道和至少一层防火隔离装置。
5.根据权利要求4所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：平台间有电缆连接时，所述廊桥还设有电缆通道。
6.根据权利要求1所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述汇流母线与电压源型换流器之间的连接采用电缆或者气体绝缘金属封闭输电线路。
7.根据权利要求1所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述升压连接变压器使用油浸风冷方式或者海水冷却方式，使用双绕组变压器或三绕组变压器或四绕组变压器。
8.根据权利要求1所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述电压源型换流器的外冷系统使用风冷方式或者海水冷却方式。
9.根据权利要求1所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：人员工作和生活区域设置在所述海上平台直流部分上。
10.根据权利要求1所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：平台辅助电源从升压连接变压器的第三绕组或第四绕组获得，或者通过在汇流母线上设置单独的辅助电源变压器获得。
11.根据权利要求1所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述海上平台交流部分和海上平台直流部分分别配置交流场开关设备和直流场开关设备，实现系统投入、退出、状态转换、隔离、检修功能；并采用分散设备或者气体绝缘金属封闭开关设备。
12.一种海上风电直流并网系统，其特征在于：包括至少两个直流回路；
所述直流回路包括升压连接变压器，汇流母线，送端电压源型换流器，直流电缆，受端电压源型换流器，风电场送出电缆经过升压连接变压器汇集于汇流母线，再连接到送端电压源型换流器，并通过直流电缆与受端电压源型换流器连接；
所述至少两个直流回路中的升压连接变压器，汇流母线，送端电压源型换流器布置在至少两套海上平台上；
所述海上平台中至少有一套为至少两个并列的子平台构成；
所述至少两个并列的子平台，包括海上平台交流部分和海上平台直流部分，其中升压连接变压器位于海上平台交流部分上，汇流母线和送端电压源型换流器位于海上平台直流部分上；
所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少一个廊桥连接；
所述两套海上平台之间通过至少一个廊桥连接。
13.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：一个直流回路中的送端电压源型换流器通过直流联络线连接于另一个直流回路的直流电缆。
14.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：一个直流回路中的受端电压源型换流器通过直流联络线连接于另一个直流回路的直流电缆。
15.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：一个直流回路中的送端电压源型换流器和受端电压源型换流器分别通过直流联络线连接于另一个直流回路的直流电缆。
16.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少两个廊桥连接，廊桥之间相互独立。
17.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：两套海上平台通过至少两个廊桥连接，廊桥之间相互独立。
18.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述海上平台直流部分分为两个极平台，两个极平台之间通过至少一个廊桥连接。
19.根据权利要求12至18任一项所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述廊桥设有人行通道和至少一层防火隔离装置。
20.根据权利要求19所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：平台间有电缆连接时，所述廊桥还设有电缆通道。
21.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述汇流母线与电压源型换流器之间的连接采用电缆或者气体绝缘金属封闭输电线路。
22.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述升压连接变压器使用油浸风冷方式或者海水冷却方式，使用双绕组变压器或三绕组变压器或四绕组变压器。
23.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述送端电压源型换流器的外冷系统使用风冷方式或者海水冷却方式。
24.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：人员工作和生活区域设置在所述海上平台直流部分上。
25.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：平台辅助电源从升压连接变压器的第三绕组或第四绕组获得，或者通过在汇流母线上设置单独的辅助电源变压器获得。
26.根据权利要求12所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述直流回路配置交流场开关设备和直流场开关设备，实现系统投入、退出、状态转换、隔离、检修功能；并采用分散设备或者气体绝缘金属封闭开关设备。
27.一种海上风电直流并网系统，其特征在于：包括两极直流回路；
所述每极直流回路包括升压连接变压器，汇流母线，送端电压源型换流器，直流电缆，受端电压源型换流器，风电场送出电缆经过升压连接变压器汇集于汇流母线，再连接到送端电压源型换流器，并通过直流电缆与受端电压源型换流器连接；
所述两极直流回路的电压源型换流器之间通过极联络线连接；
所述两极直流回路中的升压连接变压器，汇流母线，送端电压源型换流器布置在至少两套海上平台上；
所述两套海上平台之间通过至少一个廊桥连接。
28.根据权利要求27所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述海上平台中至少有一套为至少两个并列的子平台构成；
所述至少两个并列的子平台，包括海上平台交流部分和海上平台直流部分，其中升压连接变压器位于海上平台交流部分上，汇流母线和送端电压源型换流器位于海上平台直流部分上；
所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少一个廊桥连接。
29.根据权利要求27所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述送端两极电压源型换流器的中性点与受端两极电压源型换流器的中性点之间通过中性线连接。
30.根据权利要求28所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述送端两极电压源型换流器的中性点与受端两极电压源型换流器的中性点之间通过中性线连接。
31.根据权利要求27所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：两套海上平台通过至少两个廊桥连接，廊桥之间相互独立。
32.根据权利要求28所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少两个廊桥连接，廊桥之间相互独立。
33.根据权利要求28所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述海上平台直流部分分为两个极平台，两个极平台之间通过至少一个廊桥连接。
34.根据权利要求27至33任一项所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述廊桥设有人行通道和至少一层防火隔离装置。
35.根据权利要求34所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：平台间有电缆连接时，所述廊桥还设有电缆通道。
36.根据权利要求27所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述汇流母线与电压源型换流器之间的连接采用电缆或者气体绝缘金属封闭输电线路。
37.根据权利要求27所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述升压连接变压器使用油浸风冷方式或者海水冷却方式，使用双绕组变压器或三绕组变压器或四绕组变压器。
38.根据权利要求27所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述送端电压源型换流器的外冷系统使用风冷方式或者海水冷却方式。
39.根据权利要求28所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：人员工作和生活区域设置在所述海上平台直流部分上。
40.根据权利要求27所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：平台辅助电源从升压连接变压器的第三绕组或第四绕组获得，或者通过在汇流母线上设置单独的辅助电源变压器获得。
41.根据权利要求27所述的海上风电直流并网系统，其特征在于：所述直流回路配置交流场开关设备和直流场开关设备，实现系统投入、退出、状态转换、隔离、检修功能；并采用分散设备或者气体绝缘金属封闭开关设备。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于电力系统输电领域，具体涉及一种海上风电直流并网系统。
背景技术
海上风电场的电力送往陆地电网有交流和直流两种方式。交流传输方式使用工频交流海底电缆将风电电能送往陆地。这种传输方案结构简单，成本较低，但主要适用于近海风电场送出。
远海风电资源更为广阔稳定，为获取更多的海上风能资源,海上风电场逐渐向深远海方向发展。当风电场距离岸边超过60km、进入广义的远海区域时，风电交流送出方式将随着电能损耗、无功补偿难度和整体造价的提升而逐渐丧失性价比，而直流输电方式则成为优选项。直流输电方式通过换流器将风电交流电能变换为直流电能，借助直流海缆以较低的损耗送到岸边变流站，再从直流变换为交流接入电网。采用直流输送方式、特别是柔性直流输电方式除了损耗小、传输容量大之外，还具备很强的故障穿越、故障隔离能力和更好的稳定性，同时还能实现海上风电场电压、频率控制等综合控制，提升整个风电并网质量。
一个典型的海上风电直流并网系统如图1所示，风机发出的电能经交流升压变压器1从35kV或66kV升压到200～300kV，并通过5～20km交流海缆2送到位于海上平台上的汇流母线3，再经过换流变压器4接入电压源型换流器5。该换流器将交流电能转换为直流电能，再通过直流海底电缆6送往位于陆地的电压源型换流器8，将直流电能转换为交流电能后，经过换流变压器9注入交流电网10。从交流海缆2进线到直流海缆6出线之间的全部设备位于一个由若干钢板构成的甲板，即一个海上平台上。国际大电网会议(CIGRE)技术报告619“HVDC CONNECTION OF OFFSHORE WIND POWER PLANTS”公开了目前海上风电通过直流系统并网的各种技术方案。
海上风电通过直流并网，需要直流并网系统提供稳定的交流电压。图4为图1技术方案的等效电路图，41是升压变压器等效阻抗Ztr1，42是换流变压器等效阻抗Ztr4，电压源型换流器等效为电压源VSC_voltage与内阻抗Zvsc的组合43(忽略线路阻抗)。可见，海上风电直流并网系统可等效为电压源VSC_voltage经等效阻抗Zvsc+Ztr4+Ztr2与风电机组连接。在电压源恒定时，等效阻抗越大，并网系统对风机的支撑能力越弱。由于变压器漏抗较大，所以现有技术方案不利于风机接入稳定性。
现有技术方案存在如下缺陷：(1)占地大且稳定性一般；(2)随着系统容量的进一步提升，海上平台体量骤增，造价与施工难度将显著增加；(3)平台离岸距离越来越远，不定时会有人员驻留，换流阀变压器和交流场含油设备存在失火或爆炸风险，对运行人员人身安全存在威胁。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种海上风电直流并网系统，满足海上风电场远距离、大功率电能传输需要，具有经济性好、安全性高、施工方便的特点。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种海上风电直流并网系统，包括升压连接变压器，汇流母线，电压源型换流器。风电场送出电缆经过升压连接变压器汇集于汇流母线，再连接到电压源型换流器。
所述海上风电直流并网系统布置在至少两个并列的子平台上，其中：
升压连接变压器和汇流母线位于海上平台交流部分上，电压源型换流器位于海上平台直流部分上，海上平台交流部分与海上平台直流部分之间通过至少一个廊桥连接。其中，海上平台直流部分还可进一步分为两个极平台，两个极平台之间通过至少有一个廊桥连接。廊桥设有人行通道和至少一层防火隔离装置，如果平台间有电缆连接，还设有电缆通道。
优选的，所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少两个廊桥连接，廊桥之间相互独立。
汇流母线与电压源型换流器之间的连接可以采用电缆或者气体绝缘金属封闭输电线路。
升压连接变压器使用油浸风冷方式或者海水冷却方式，使用双绕组变压器或三绕组变压器或四绕组变压器。
电压源型换流器外冷系统使用风冷方式或者海水冷却方式。
海上平台直流部分设置人员工作和生活区域。
海上风电直流并网系统平台辅助电源可以从升压连接变压器的第三绕组或第四绕组获得，也可以在汇流母线上设置单独的辅助电源变压器获得。
海上平台交流部分和海上平台直流部分还可分别配置交流场开关设备和直流场开关设备，实现系统投入、退出、状态转换、隔离、检修功能；并可采用分散设备或者气体绝缘金属封闭开关设备。
本实用新型同时提出了另一种海上风电直流并网系统，包括至少两个直流回路；
所述直流回路包括升压连接变压器，汇流母线，送端电压源型换流器，直流电缆，受端电压源型换流器，风电场送出电缆经过升压连接变压器汇集于汇流母线，再连接到送端电压源型换流器，并通过直流电缆与受端电压源型换流器连接；
所述至少两个直流回路中的升压连接变压器，汇流母线，送端电压源型换流器布置在至少两套海上平台上；
所述海上平台中至少有一套为至少两个并列的子平台构成；
所述至少两个并列的子平台，包括海上平台交流部分和海上平台直流部分，其中升压连接变压器位于海上平台交流部分上，汇流母线和送端电压源型换流器位于海上平台直流部分上；
所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少一个廊桥连接；
所述两套海上平台之间通过至少一个廊桥连接。
优选的，一个直流回路中的送端电压源型换流器通过直流联络线连接于另一个直流回路的直流电缆。
优选的，一个直流回路中的受端电压源型换流器通过直流联络线连接于另一个直流回路的直流电缆。
优选的，一个直流回路中的送端电压源型换流器和受端电压源型换流器分别通过直流联络线连接于另一个直流回路的直流电缆。
优选的，所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少两个廊桥连接，廊桥之间相互独立。
优选的，两套海上平台通过至少两个廊桥连接，廊桥之间相互独立。
优选的，所述海上平台直流部分分为两个极平台，两个极平台之间通过至少一个廊桥连接。
优选的，所述廊桥设有人行通道和至少一层防火隔离装置。
优选的，平台间有电缆连接时，所述廊桥还设有电缆通道。
优选的，所述汇流母线与电压源型换流器之间的连接采用电缆或者气体绝缘金属封闭输电线路。
优选的，所述升压连接变压器使用油浸风冷方式或者海水冷却方式，使用双绕组变压器或三绕组变压器或四绕组变压器。
优选的，所述送端电压源型换流器的外冷系统使用风冷方式或者海水冷却方式。
优选的，人员工作和生活区域设置在所述海上平台直流部分上。
优选的，平台辅助电源从升压连接变压器的第三绕组或第四绕组获得，或者通过在汇流母线上设置单独的辅助电源变压器获得。
优选的，所述直流回路配置交流场开关设备和直流场开关设备，实现系统投入、退出、状态转换、隔离、检修功能；并采用分散设备或者气体绝缘金属封闭开关设备。
本实用新型还提出了一种海上风电直流并网系统，包括两极直流回路；
所述每极直流回路包括升压连接变压器，汇流母线，送端电压源型换流器，直流电缆，受端电压源型换流器，风电场送出电缆经过升压连接变压器汇集于汇流母线，再连接到送端电压源型换流器，并通过直流电缆与受端电压源型换流器连接；
所述两极直流回路的电压源型换流器之间通过极联络线连接；
所述两极直流回路中的升压连接变压器，汇流母线，送端电压源型换流器布置在至少两套海上平台上；
所述两套海上平台之间通过至少一个廊桥连接。
优选的，所述海上平台中至少有一套为至少两个并列的子平台构成；
所述至少两个并列的子平台，包括海上平台交流部分和海上平台直流部分，其中升压连接变压器位于海上平台交流部分上，汇流母线和送端电压源型换流器位于海上平台直流部分上；
所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少一个廊桥连接。
优选的，所述送端两极电压源型换流器的中性点与受端两极电压源型换流器的中性点之间通过中性线连接。
优选的，两套海上平台通过至少两个廊桥连接，廊桥之间相互独立。
优选的，所述海上平台交流部分与所述海上平台直流部分通过至少两个廊桥连接，廊桥之间相互独立。
优选的，所述海上平台直流部分分为两个极平台，两个极平台之间通过至少一个廊桥连接。
优选的，所述廊桥设有人行通道和至少一层防火隔离装置。
优选的，平台间有电缆连接时，所述廊桥还设有电缆通道。
优选的，所述汇流母线与电压源型换流器之间的连接采用电缆或者气体绝缘金属封闭输电线路。
优选的，所述升压连接变压器使用油浸风冷方式或者海水冷却方式，使用双绕组变压器或三绕组变压器或四绕组变压器。
优选的，所述送端电压源型换流器的外冷系统使用风冷方式或者海水冷却方式。
优选的，人员工作和生活区域设置在所述海上平台直流部分上。
优选的，平台辅助电源从升压连接变压器的第三绕组或第四绕组获得，或者通过在汇流母线上设置单独的辅助电源变压器获得。
优选的，所述直流回路配置交流场开关设备和直流场开关设备，实现系统投入、退出、状态转换、隔离、检修功能；并采用分散设备或者气体绝缘金属封闭开关设备。
本实用新型的有益效果是：
1.用紧凑型升压连接变取代交流升压变与换流变，减少设备占地面积，节约平台造价与施工成本；减小接入系统阻抗，提高风机接入稳定性。
2.含油的交流设备与不含油的直流设备分平台布置，将人员生活工作区域设置在直流部分上，与含油的交流部分之间设立隔离措施，具有更好的安全性；
3.平台分为交流与直流两部分，降低制造成本与海上施工难度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是一种海上风电直流并网系统现有技术方案。
图2是一种改进的海上风电直流并网系统。
图3是一种双极结构的海上风电直流并网系统。
图4是海上风电直流并网系统现有技术方案等效电路图。
图5是改进的海上风电直流并网系统等效电路图。
图6是一种多回路的海上风电直流并网系统。
图7是一种多回路冗余型的海上风电直流并网系统实施例一。
图8是一种多回路冗余型的海上风电直流并网系统实施例二。
图9是一种多回路冗余型的海上风电直流并网系统实施例三。
图10是一种真双极结构的海上风电直流并网系统。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
实施例1：
本实施例中的海上风电直流并网系统包括升压连接变压器，汇流母线，电压源型换流器。风电场送出电缆经过升压连接变压器汇集于汇流母线，再连接到电压源型换流器。
所述海上风电直流并网系统布置在至少两个并列的子平台上，其中：
升压连接变压器和汇流母线位于海上平台交流部分上，电压源型换流器位于海上平台直流部分上，海上平台交流部分与海上平台直流部分之间通过至少一个廊桥连接。其中，海上平台直流部分还可进一步分为两个极平台，两个极平台之间通过至少有一个廊桥连接。廊桥设有人行通道和至少一层防火隔离装置，如果平台间有电缆连接，还设有电缆通道。
汇流母线与电压源型换流器之间的连接采用电缆或者气体绝缘金属封闭输电线路。
升压连接变压器使用油浸风冷方式或者海水冷却方式，使用双绕组变压器或三绕组变压器或四绕组变压器。
电压源型换流器外冷系统使用风冷方式或者海水冷却方式。
海上平台直流部分设置人员工作和生活区域。
海上风电直流并网系统平台辅助电源可以从升压连接变压器的第三绕组或第四绕组获得，也可以在汇流母线上设置单独的辅助电源变压器获得。
海上平台交流部分和海上平台直流部分还可分别配置交流场开关设备和直流场开关设备，实现系统投入、退出、状态转换、隔离、检修功能；并可采用分散设备或者气体绝缘金属封闭开关设备。
实施例2：
如图2所示为一种改进的海上风电直流并网系统，海上风电场电能通过35kV或66kV交流电缆11接入海上风电直流并网系统的升压连接变压器12，该变压器从35kV直接升压到200kV～300kV，采用油浸风冷方式或者海水冷却方式。当有两回及以上风电场进线电缆时，采用三绕组变压器以进一步提高系统集成程度。
升压连接变压器12出线经汇流母线13接入电压源型换流器14。换流器14一般为三相单元，各相单元分为上桥臂和下桥臂，每个桥臂上由相互串联多个子模块和电抗器构成，最常见的子模块拓扑包括半桥、全桥等，完成电能从交流到直流的转换。换流阀冷却系统由内冷系统和外冷系统两部分构成，内冷系统为封闭纯水冷却系统，外冷系统为海水冷却系统，通过内外冷循环带走换流阀内部产生的大量热量。直流侧通过直流海底电缆18送往位于陆地的换流器19，通过其将直流电能转换为交流电能，再经过换流变20接入交流电网。
该海上风电直流并网系统布置在至少两个并列的子平台上。其中以升压连接变压器12、汇流母线13为核心的交流场设备布置在海上平台交流部分15上，直流控制保护系统中的交流场就地控制屏也位于该平台上。以换流器14为核心的直流设备以及整个直流控制保护系统布置在海上平台直流部分16上。为了保证人身安全，人员工作和生活空间设置于该平台上。海上平台交流部分15与直流部分16之间通过廊桥17A和17B连接。两个廊桥相互独立，每个分为两层，一层为人行通道，一层为电缆通道。交流场设备与换流阀之间的电缆、控制保护系统线缆均布置在电缆通道中。廊桥设置多重防火隔离装置，在一个平台发生火灾时可切断火势蔓延，保障另一平台人员、设备安全。
升压连接变压器12与电压源型换流器14之间还可以通过电缆连接，也可以通过气体绝缘金属封闭输电线路GIL连接。
整个海上平台的辅助电源可以从三绕组连接变的第三绕组抽取，也可以在汇流母线上设置单独的辅助电源变压器获得。此外，还可设计一个四绕组变压器，其中两绕组用于接入风电场，第三绕组连接升压连接变，第四绕组抽取辅助电源。
交流场和直流场还可配置不同结构的交流场开关设备和直流场开关设备，如隔离刀闸、断路器、接地刀闸等，以实现系统投入、退出等运行方式转换或隔离、检修等功能。且交流场设备和直流场设备可采用气体绝缘金属封闭技术，如气体绝缘金属封闭开关设备GIS等。
当直流系统采用双极拓扑时，在更优选的实施例3中海上平台直流部分还可进一步分为两个极平台，并且根据海上风电场建设进度，分阶段建设两个极平台，如图3所示。极1电压源型换流器14A位于极1平台16A上，极2电压源型换流器14B位于极2平台16B上。两个平台之间由廊桥17C连接，该廊桥将同时作为人员与电缆的通道。
图5为图2技术方案的等效电路图，51是升压连接变压器12等效阻抗Ztrc，电压源型换流器等效为Zvsc+Ztrc。由于变压器漏抗一般取值为12％到20％，Ztrc将远远小于Ztr4+Ztr2，相比现有技术方案，直流并网系统对海上风机的支撑能力大幅提升，从而提升了风机接入的稳定性。
实施例4：
图6所示的一种多回路的海上风电直流并网系统为海上风电直流并网系统的另一种实施方案。一部分海上风电场机组通过35kV或66kV交流电缆61接入海上风电直流并网系统的两绕组或三绕组升压连接变压器62，经汇流母线63与送端电压源型换流器64相连。所述升压连接变压器62、汇流母线63和电压源型换流器64位于一个海上交直流平台70上，该平台为无人值守平台。另一部分海上风电场机组通过35kV或66kV交流电缆接入两绕组升压连接变压器66，经汇流母线67与送端电压源型换流器68相连。所述升压连接变压器位于海上平台交流部分71上，所述汇流母线67和电压源型换流器68位于海上平台直流部分72上。
当有多个升压连接变压器时，可以有多个海上平台交流部分作为其承载平台。人员工作和生活空间设置于海上平台直流部分之上。且海上交直流平台70与海上平台直流部分72之间通过至少一个廊桥连接，廊桥设置多重防火隔离装置，在一个平台发生火灾时可切断火势蔓延，保障另一平台人员、设备安全。
送端电压源型换流器64通过直流电缆65与位于陆地的受端电压源型换流器73连接，再经由换流变74接入交流汇流母线和交流电网，送端电压源型换流器68通过直流电缆69与位于陆地的受端电压源型换流器76相连，再经由换流变77接入交流汇流母线和交流电网。且由送端电压源型换流器64和受端电压源型换流器73组成的直流回路与送端电压源型换流器68和受端电压源型换流器76组成的直流回路相互独立。
在这个方案中，风电场通过升压连接变压器直接与电压源型换流器连接，等效阻抗小，有效提升了风电并网稳定性；人员活动区域设置在无油设备集中、相对安全的海上平台直流部分上，且各平台间有防火隔离装置隔离，最大程度保障了人身安全；由直流电缆相连的两个直流输电回路相互独立，任意一回路故障，仍能保证一半风电场的电能平稳送出，有效提高整个并网系统的可靠性。
实施例5：
基于实施例4的一种改进的方案如图7所示。送端电压源型换流器64经直流电缆65与受端电压源型换流器73连接，同时经直流联络线79与受端电压源型换流器76连接。同样的，送端电压源型换流器68经直流电缆69与受端电压源型换流器76连接，同时经直流联络线78与受端电压源型换流器73相连。采用种结构，受端电压源型换流器73与受端电压源型换流器76能相互替代，从而提高了整个直流并网系统的可靠性。
实施例6：
基于实施例4的一种改进的方案如图8所示。送端电压源型换流器64经直流电缆65与受端电压源型换流器73相连，经直流联络线80与直流电缆69相连；送端电压源型换流器68经直流电缆69与受端电压源型换流器76相连，经直流联络线81与直流电缆65相连。直流联络线80和直流联络线81敷设于海上交直流平台70与海上平台直流部分72之间的廊桥中。
采用这种结构，送端电压源型换流器64与送端电压源型换流器68能够相互替代，从而提高了整个直流并网系统的可靠性。
实施例7：
基于实施例4的一种改进的方案如图9所示。送端电压源型换流器64经直流电缆65与受端电压源型换流器73相连，经直流联络线80与直流电缆69相连；送端电压源型换流器68经直流电缆69与受端电压源型换流器76相连，经直流联络线81与直流电缆65相连。直流联络线80和直流联络线81敷设于海上交直流平台70与海上平台直流部分72之间的廊桥中。直流电缆65的另一端连接受端电压源型换流器73，经直流联络线79与受端电压源型换流器76相连；直流电缆69的另一端连接受端电压源型换流器76，经直流联络线78与受端电压源型换流器73相连。
采用这种结构，不仅受端电压源型换流器73与受端电压源型换流器76能相互替代，而且送端电压源型换流器64与送端电压源型换流器68也能相互替代，从而进一步提高了整个直流并网系统的可靠性。
实施例8：
图10为海上风电直流并网系统的另一种实施方案。一部分海上风电场机组通过35kV或66kV交流电缆61接入海上风电直流并网系统的两绕组或三绕组升压连接变压器62，经汇流母线63与极1送端电压源型换流器90相连。所述升压连接变压器、汇流母线和极1电压源型换流器位于一个海上交直流平台70上，该平台为无人值守平台。另一部分海上风电场机组通过35kV或66kV交流电缆接入两绕组升压连接变压器66，经汇流母线67与极2送端电压源型换流器91相连。所述升压连接变压器位于海上平台交流部分71上，所述汇流母线和电压源型换流器位于海上平台直流部分72上。极1送端电压源型换流器90与极2电压源型换流器由极联络线92连接。
当有多个升压连接变压器时，可以有多个海上平台交流部分作为其承载平台。人员工作和生活空间设置于海上平台直流部分之上。且海上交直流平台70与海上平台直流部分72之间通过至少一个廊桥连接，廊桥设置多重防火隔离装置，在一个平台发生火灾时可切断火势蔓延，保障另一平台人员、设备安全。廊桥还包括电缆通道，敷设包括极联络线92在内的连接线缆。
极1送端电压源型换流器90通过极1直流电缆93与位于陆地的极1受端电压源型换流器95连接，再经由极1换流变98接入交流汇流母线和交流电网，极2送端电压源型换流器91通过极2直流电缆94与位于陆地的极2受端电压源型96相连，再经由极2换流变99接入交流汇流母线和交流电网。极1受端电压源型换流器95与极2受端电压源型换流器96之间由极联络线97连接。
极1送端电压源型换流器90和极2送端电压源型换流器91间的中性点以及极1受端电压源型换流器95和极2受端电压源型换流器96间的中性点由中性线电缆100连接。
在另一种实施例9中，如果极1和极2完全对称，则极1送端电压源型换流器90和极2送端电压源型换流器91间的中性点直接接地，同时极1受端电压源型95和极2受端电压源型96间的中性点也直接接地，无需中性线电缆连接。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920026477.5
申请日:2019-01-07
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:84(南京)
授权编号:CN209562168U
授权时间:20191029
主分类号:H02J 3/38
专利分类号:H02J3/38
范畴分类:37P;
申请人:南京南瑞继保电气有限公司;南京南瑞继保工程技术有限公司
第一申请人:南京南瑞继保电气有限公司
申请人地址:211106 江苏省南京市江宁区苏源大道69号
发明人:詹长江;邵震霞;李钢;董云龙;卢宇;刘为群
第一发明人:詹长江
当前权利人:南京南瑞继保电气有限公司;南京南瑞继保工程技术有限公司
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计