一種中高壓并網(wǎng)系統(tǒng)及中高壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種中高壓并網(wǎng)系統(tǒng)及中高壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于大型光伏電站或分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，逆變系統(tǒng)將光伏陣列直流能量進(jìn)行逆變后再通過(guò)升壓變壓器饋送到中高壓電網(wǎng)。常規(guī)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，在夜間或陰雨天等光照微弱時(shí)，僅逆變系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，而升壓變壓器一直與中高壓電網(wǎng)相連，這樣在系統(tǒng)待機(jī)時(shí)升壓變壓器將產(chǎn)生空載損耗。
[0003]為了降低整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的功率損耗，現(xiàn)有技術(shù)中存在一種中高壓并網(wǎng)技術(shù)，將升壓變壓器作為逆變系統(tǒng)的一部分，升壓變壓器的輸出端通過(guò)高壓接觸器或分接開(kāi)關(guān)與中高壓電網(wǎng)相連，高壓接觸器或分接開(kāi)關(guān)由逆變系統(tǒng)的可控單元控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)中高壓電網(wǎng)的投入和切除:在并網(wǎng)系統(tǒng)待機(jī)時(shí)切斷升壓變壓器與中高壓電網(wǎng)的連接，從而減少升壓變壓器空載損耗，提高系統(tǒng)整體效率;并在中高壓電網(wǎng)投入前，先通過(guò)逆變系統(tǒng)的逆變單元直流側(cè)能量對(duì)升壓變壓器進(jìn)行勵(lì)磁，建立和中高壓電網(wǎng)同幅同相的電壓，減少電網(wǎng)投入瞬間對(duì)升壓變壓器和高壓器件的沖擊，提高關(guān)鍵的使用壽命。
[0004]現(xiàn)在大規(guī)模的電站通常由多臺(tái)逆變器組成，多臺(tái)逆變器交流側(cè)連接同一個(gè)升壓變壓器;如果僅由單臺(tái)逆變器來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓并網(wǎng)系統(tǒng)控制，在升壓變壓器勵(lì)磁環(huán)節(jié)，會(huì)存在打嗝現(xiàn)象;系統(tǒng)需要經(jīng)過(guò)多次啟停才能實(shí)現(xiàn)正常勵(lì)磁功能，投入中高壓電網(wǎng)。另外，現(xiàn)有技術(shù)不具備冗余控制;對(duì)于共用一個(gè)升壓變壓器的多臺(tái)逆變器，控制中高壓電網(wǎng)投切的逆變器失效后，該中高壓并網(wǎng)系統(tǒng)功能便失效，增加了系統(tǒng)的故障率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種中高壓并網(wǎng)系統(tǒng)及中高壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中勵(lì)磁環(huán)節(jié)存在打嗝現(xiàn)象及不具備冗余控制的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)所述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下:
[0007]—種中高壓并網(wǎng)系統(tǒng)，所述中高壓并網(wǎng)系統(tǒng)包括:N個(gè)逆變單元及控制單元;N為正整數(shù);其中:
[0008]所述逆變單元的直流端與直流電源相連，所述逆變單元的交流端與變壓器的低壓側(cè)相連，所述變壓器的高壓側(cè)通過(guò)分合開(kāi)關(guān)與中高壓電網(wǎng)相連，所述變壓器用于將所述逆變單元輸出的低電壓轉(zhuǎn)換為中高壓電壓;所述逆變單元均用于在所述分合開(kāi)關(guān)分閘時(shí)，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制使自身成為唯一的電壓源逆變單元，否則將成為電流源逆變單元;并且所述逆變單元均用于在所述分合開(kāi)關(guān)合閘時(shí)，接收所述分合開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信號(hào)，當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時(shí)進(jìn)行并網(wǎng)逆變，當(dāng)滿足系統(tǒng)待機(jī)條件時(shí)，發(fā)送分閘命令至所述控制單元；
[0009]所述電壓源逆變單元用于在所述分合開(kāi)關(guān)分閘時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)幅值和電網(wǎng)相位同步信號(hào)，輸出交流電壓，并控制所述電流源逆變單元根據(jù)所述交流電壓?jiǎn)?dòng)并工作，與所述電流源逆變單元共同對(duì)所述變壓器進(jìn)行勵(lì)磁，在勵(lì)磁成功后發(fā)送合閘命令至所述控制單元；
[0010]所述控制單元的第一端通過(guò)通訊線與所述逆變單元相連，所述控制單元的第二端與所述分合開(kāi)關(guān)的控制端相連，所述控制單元的第三端與所述變壓器和所述分合開(kāi)關(guān)的連接點(diǎn)相連，所述控制單元的第四端與所述分合開(kāi)關(guān)和中高壓電網(wǎng)的連接點(diǎn)相連;所述控制單元用于:在所述分合開(kāi)關(guān)分閘時(shí)，采集并根據(jù)所述中高壓電網(wǎng)的電壓獲得所述電網(wǎng)幅值和所述電網(wǎng)相位同步信號(hào)，將所述電網(wǎng)幅值和所述電網(wǎng)相位同步信號(hào)通過(guò)所述通訊線發(fā)送至所述逆變單元;再根據(jù)所述合閘命令控制所述分合開(kāi)關(guān)合閘，實(shí)時(shí)發(fā)送所述分合開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信號(hào)至所述逆變單元;在所述分合開(kāi)關(guān)合閘且滿足系統(tǒng)待機(jī)條件時(shí)，根據(jù)所述分閘命令控制所述分合開(kāi)關(guān)分閘。
[0011]優(yōu)選的，所述逆變單元均包括:逆變電路、能量管理模塊及協(xié)調(diào)控制模塊;其中:
[0012]所述協(xié)調(diào)控制模塊用于通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制使自身所在的逆變單元成為所述電壓源逆變單元，否則其所在的逆變單元將成為所述電流源逆變單元；
[0013]當(dāng)所述逆變單元成為所述電壓源逆變單元時(shí):
[0014]所述能量管理模塊用于控制所述電壓源逆變單元中的逆變電路根據(jù)預(yù)設(shè)電壓基準(zhǔn)進(jìn)行工作，生成并輸出能量變化量；
[0015]所述協(xié)調(diào)控制模塊還用于根據(jù)所述電網(wǎng)幅值和所述電網(wǎng)相位同步信號(hào)，對(duì)所述中高壓電網(wǎng)的電SVm進(jìn)行鎖相；當(dāng)滿足啟動(dòng)條件后，控制所述電壓源逆變單元中的逆變電路輸出與所述中高壓電網(wǎng)的電壓Vm同相位、幅值為Vca的交流電壓，且Vca = kVm,k<l, k為擾動(dòng)系數(shù);輸出啟動(dòng)信號(hào)至所述電流源逆變單元中的協(xié)調(diào)控制模塊，待所述電流源逆變單元中的逆變電路全部啟動(dòng)或者達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，控制所述電壓源逆變單元中的逆變電路輸出與所述中高壓電網(wǎng)的電SVm同相位、幅值為Vo2的交流電壓，對(duì)所述變壓器進(jìn)行勵(lì)磁，在勵(lì)磁成功后發(fā)送所述合閘命令至所述控制單元，接收所述分合開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信號(hào);其中，所述與所述中高壓電網(wǎng)的電壓Vm同相位、幅值為Vo2的交流電壓為經(jīng)過(guò)所述變壓器后與所述中高壓電網(wǎng)的電壓Vm同相位同幅值的交流電壓；
[0016]當(dāng)所述逆變單元成為所述電流源逆變單元時(shí):
[0017]所述能量管理模塊用于根據(jù)所述能量變化量、預(yù)設(shè)電流及預(yù)設(shè)參比計(jì)算得到電流基準(zhǔn)修正值，并控制所述電流源逆變單元中的逆變電路根據(jù)所述電流基準(zhǔn)修正值進(jìn)行工作；
[0018]所述協(xié)調(diào)控制模塊還用于接收所述啟動(dòng)信號(hào)，控制所述電流源逆變單元中的逆變電路啟動(dòng)并按照所述電流源逆變單元中的能量管理模塊的控制進(jìn)行工作，接收所述分合開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信號(hào)。
[0019]優(yōu)選的，所述電流源逆變單元中的能量管理模塊根據(jù)所述能量變化量、預(yù)設(shè)電流及預(yù)設(shè)參比計(jì)算得到所述電流基準(zhǔn)修正值所采用的公式為:
[0020]?7 dref=iref-kp ΔΕ；
[0021 ]其中，Δ Ε為所述能量變化量，iref為所述預(yù)設(shè)電流，匕為所述預(yù)設(shè)參比，V dref為所述電流基準(zhǔn)修正值。
[0022]優(yōu)選的4為1，且所述逆變單元為所述電壓源逆變單元；
[0023]所述電壓源逆變單元包括:逆變電路、能量管理模塊及協(xié)調(diào)控制模塊;其中:
[0024]所述能量管理模塊用于:控制所述逆變電路根據(jù)預(yù)設(shè)電壓基準(zhǔn)進(jìn)行工作；
[0025]所述協(xié)調(diào)控制模塊用于:根據(jù)所述電網(wǎng)幅值和所述電網(wǎng)相位同步信號(hào)，對(duì)所述中高壓電網(wǎng)的電Svm進(jìn)行鎖相；當(dāng)滿足啟動(dòng)條件后，控制所述逆變電路輸出與所述中高壓電網(wǎng)的電Svm同相位、幅值為Vo2的交流電壓，對(duì)所述變壓器進(jìn)行勵(lì)磁，在勵(lì)磁成功后發(fā)送所述合閘命令至所述控制單元，接收所述分合開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信號(hào);其中，所述與所述中高壓電網(wǎng)的電壓vm同相位、幅值為Vo2的交流電壓為經(jīng)過(guò)所述變壓器后與所述中高壓電網(wǎng)的電Svm同相位同幅值的交流電壓。
[0026]優(yōu)選的，所述控制單元包括:
[0027]接收模塊，用于在所述分合開(kāi)關(guān)分閘時(shí)，采集所述中高壓電網(wǎng)的電壓，并根據(jù)所述中高壓電網(wǎng)的電壓獲得所述電網(wǎng)幅值和所述電網(wǎng)相位同步信號(hào)；
[0028]同步模塊，用于將所述電網(wǎng)幅值通過(guò)所述通訊線發(fā)送至所述逆變單元，并將所述電網(wǎng)相位同步信號(hào)通過(guò)所述通訊線周期性地發(fā)送至所述逆變單元；
[0029]驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)所述合閘命令控制所述分合開(kāi)關(guān)合閘；或者在所述分合開(kāi)關(guān)合閘且滿足系統(tǒng)待機(jī)條件時(shí)，根據(jù)所述分閘命令控制所述分合開(kāi)關(guān)分閘；
[0030]反饋模塊，用于在所述分合開(kāi)關(guān)合閘時(shí)，實(shí)時(shí)發(fā)送所述分合開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信號(hào)至所述逆變單元。
[0031]優(yōu)選的，所述同步模塊執(zhí)行將所述電網(wǎng)相位同步信號(hào)通過(guò)所述通訊線周期性地發(fā)送至所述逆變單元時(shí)，具體用于:
[0032]當(dāng)所述電網(wǎng)的相位滿足θΤρ= θη± ΔΘ時(shí)，發(fā)送所述電網(wǎng)相位同步信號(hào)^至所述逆變單元；
[0033]其中，θΤρ為所述電網(wǎng)的相位，0m為預(yù)設(shè)的參考相位，且ο < em< 231； Δ Θ為預(yù)設(shè)允許誤差。
[0034]優(yōu)選的，所述控制單元還用于:實(shí)時(shí)發(fā)送所述分合開(kāi)關(guān)的溫度和/或監(jiān)控信號(hào)至所述逆變單元。
[0035]優(yōu)選的，所述分合開(kāi)關(guān)為高壓接觸器或高壓分接開(kāi)關(guān)。
[0036]優(yōu)選的，所述變壓器為雙分裂變壓器或者雙繞組變壓器或者箱式變電站；
[0037]當(dāng)所述變壓器為箱式變電站時(shí)，所述中高壓并網(wǎng)系統(tǒng)的控制單元和所述分合開(kāi)關(guān)集成在所述箱式變電站中，或者所述中高壓并網(wǎng)系統(tǒng)的控制單元和所述分合開(kāi)關(guān)集成在所述箱式變電站和所述在高壓電網(wǎng)之間。
[0038]—種中高壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括直流電源、變壓器以及上述任一項(xiàng)所述的中高壓并網(wǎng)系統(tǒng)。
[0039]本發(fā)明提供的中高壓并網(wǎng)系統(tǒng)，在分合開(kāi)關(guān)分閘時(shí)，通過(guò)控制單元采集并根據(jù)中高壓電網(wǎng)的電壓獲得電網(wǎng)幅值和電網(wǎng)相位同步信號(hào)，將所述電網(wǎng)幅值和所述電網(wǎng)相位同步信號(hào)通過(guò)通訊線發(fā)送至逆變單元;供通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制成為電壓源逆變單元的逆變單元根據(jù)所述電網(wǎng)幅值和所述電網(wǎng)相位同步信號(hào)輸出交流電壓，并控制成為電流源逆變單元的逆變單元根據(jù)所述交流電壓?jiǎn)?dòng)并工作，然后與所述電流源逆變單元共同對(duì)變壓器進(jìn)行勵(lì)磁，并在勵(lì)磁成功后發(fā)送合閘命令至所述控制單元;再由所述控制單元根據(jù)所述合閘命令控制所述分合開(kāi)關(guān)合閘，并實(shí)時(shí)發(fā)送所述分合開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信號(hào);在所述分合開(kāi)關(guān)合閘時(shí)，由所述控制單元根據(jù)所述逆變單元發(fā)送的分閘命令控制所述分合開(kāi)關(guān)分閘；最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)于所述中高壓電網(wǎng)的投入和切除;本發(fā)明所述的中高壓并網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)所述N個(gè)逆變單元共同對(duì)所述變壓器進(jìn)行勵(lì)磁，避免了勵(lì)磁環(huán)節(jié)因輸入能量不足引起的打嗝現(xiàn)象；同時(shí)，所述電壓源逆變單元為通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制得到的，每個(gè)所述逆變單元都可以成為所述電壓源逆變單元，即使