Abstract
Future offshore wind farms are expected to be built farther away from shore and have larger capacities than today. This leads to new challenges related to grid connection. At distances longer than roughly 100 km, HVDC transmission is preferred over AC transmission due to large charging currents in AC-cables. Conventional LCC (line commutated converter) HVDC is not suited for connection to weak grids like offshore wind farms, and the less mature VSC (voltage source converter) HVDC technology is preferred instead. A future large offshore wind farm with full power converter turbines and three-terminal VSC HVDC grid connection has been modelled in PSCAD. With three terminals the HVDC link can be used for direct transmission between the onshore terminals in addition to transmission of wind power. Due to the power electronics interfaces, the system has low short circuit capacity and is missing inertia. Also, DC-cables are discharged very fast during faults. This leads to different fault responses than in conventional grids. This work focuses on fault responses and protection of a HVDC-connected wind farm, both within the wind farm itself and in the HVDC-link
چکیده
انتظار می رود نیروگاه های بادی غیرساحلی درآینده نسبت به امروز دورتر از ساحل ساخته شوند و ظرفیت بیشتری داشته باشند. این امر چالش جدیدی در ارتباط با اتصال شبکه فراهم می کند. در فواصل بیش از تقریبا 100 کیلومتر،به دلیل جریان شارژ زیاد در کابل های AC، انتقال HVDC به انتقال ACترجیح داده می شود. LCC متداول (مبدل رفت و برگشتی خط) HVDC برای اتصال به شبکه های ضعیف مثل نیروگاه های بادی غیرساحلی مناسب نیست و به جای آن فناوری جدیدتر VSC (مبدل منبع ولتاژ) HVDC ترجیح داده میشود. یکی از نیروگاه های بادی غیرساحلی بزرگ آینده با توربین های مبدل تمام پل و اتصال شبکه ی VSC HVDC سه ترمیناله در PSCAD مدل شده است. با سه ترمینال می توان از لینک HVDC برای انتقال مستقیم بین ترمینال های واقع در نیروگاه ساحلی و انتقال توان بادی استفاده کرد. به دلیل واسط های الکترونیک قدرت، سیستم ظرفیت اتصال کوتاه پایینی دارد و اینرسی ندارد. هم چنین، کابل های DC در حین بروز خطا بسیار سریع دشارژ می شوند. این امر منجر به ایجاد پاسخ های خطای متفاوتی با شبکه های متداول می شود. تمرکز این کار بر روی پاسخ های خطا و حفاظت یک نیروگاه بادی با اتصال HVDC است که هر دو در نیروگاه بادی و لینک HVDC قرار دارند.
1-مقدمه
جهان نیازمند انرژی کربن خنثی است، و نیروگاه بادی غیرساحلی پاسخ مهمی به این نیاز است. به دلیل شرایط هوایی مطلوب و درگیری کمتر با منافع عمومی، فرض می شود که نیروگاه های بادی غیرساحلی آینده نسبت به امروز خیلی دورتر از ساحل قرار بگیرند. فرض بر این است که توان نامی توربین های بادی مجزا و کل نیروگاه افزایش یابد. این امر چالش های جدیدی در ارتباط با اتصال شبکه ایجاد می کند. تاکنون بیشتر نیروگاه های بادی غیرساحلی با اتصال متداول AC به شبکه ی اصلی نسبتا نزدیک به ساحل ساخته شده اند. اگرچه در فواصل انتقال طولانی، انتقال توان اکتیو در کابل های AC با جریان های شارژ خازنی محدود خواهد شد. فاصله ی عطف در بالای انتقال DC که اقتصادی تر از AC است به سطح توان و ولتاژ بستگی دارد، ولی کابل های AC فقط برای انتقال در فواصل 80 تا 110 کیلومتر مناسب است...