基于海上风电并网点背景谐波等效电路的谐波抑制方法技术

本发明专利技术公开了基于海上风电并网点背景谐波等效电路的谐波抑制方法，涉及输电领域。海上风电场因为海缆阻抗的容性特征以及电网系统阻抗的感性特征，会造成系统背景谐波被放大。本发明专利技术包括有源谐波抑制装置等效谐波电路，其主动向并网点注入少量谐波电流并同时测量并网点的各次谐波电压以及流入系统侧的和流入风电场侧的各次谐波电流值，根据测量到的各次谐波电压值和对应流入系统侧的和流入风电场侧的各次谐波电流值计算出系统侧以及风电场侧的背景谐波等效电路中的对应的各次等效背景谐波电压和等效谐波阻抗。本技术方案考虑背景谐波电压和谐波阻抗和接入电网的运行方式、海上风电场运行方式，计算准确，保障谐波抑制效果和稳定性。抑制效果和稳定性。抑制效果和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于海上风电并网点背景谐波等效电路的谐波抑制方法


[0001]本专利技术涉及输电领域，尤其涉及基于海上风电并网点背景谐波等效电路的谐波抑制方法。

技术介绍

[0002]海上风电场具有发电利用小时高、不影响居民环境等优点在我国沿海得到大力发展。目前我国绝大多数的海上风电场均通过交流海底电缆连接到陆上交流大电网。随着海上风电场数量的增加，海缆的总长度也相应地增加。由于海缆阻抗的容性特征以及电网系统阻抗的感性特征造成系统背景谐波被放大的问题，严重情况下造成谐波谐振过电压而损坏电网输变电设备。
[0003]针对上述问题，采用虚拟谐波阻抗法的控制策略对并网点的谐波进行抑制。而该控制策略的效果以及稳定性和风电场并网系统侧以及并网点风电场侧的背景谐波电压、谐波阻抗有很强的关联性。然而背景谐波电压和谐波阻抗和接入电网的运行方式、海上风电场运行方式有关。运行方式的变化会引起背景谐波电压和谐波阻抗的变化，从而造成谐波抑制效果的改变，更严重地甚至引起稳定性问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供基于海上风电并网点背景谐波等效电路的谐波抑制方法，以得到一个准确的各次等效背景谐波电压和等效谐波阻抗，保证谐波抑制效果和稳定性的目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。
[0005]基于海上风电并网点背景谐波等效电路的谐波抑制方法，其特征在于：包括一海上风电场并网点系统侧背景谐波等效电路、一海上风电场并网点风电场侧背景谐波等效电路、一有源谐波抑制装置等效谐波电路等效谐波电路和一测试和计算模块；所述的海上风电场并网点系统侧背景谐波等效电路由一系统侧背景谐波电压源和一系统侧谐波阻抗串联构成；所述的海上风电场并网点风电场侧背景谐波等效电路由一风电场侧背景谐波电压源和一风电场侧谐波阻抗串联构成；所述的有源谐波抑制装置等效谐波电路等效谐波电路在注入测试谐波电流的时间内等效为一个电流源；所述的海上风电场并网点系统侧背景谐波等效电路和所述的海上风电场并网点风电场侧背景谐波等效电路在风电场和系统的并网点并联；所述的有源谐波抑制装置等效谐波电路等效谐波电路也并联连接在风电场和系统的并网点；所述的有源谐波抑制装置等效谐波电路包括一有源谐波抑制装置主电路和一有源谐波抑制装置控制器；有源谐波抑制装置等效谐波电路主动向并网点注入少量谐波电流并同时测量并网点的各次谐波电压以及流入系统侧的和流入风电场侧的各次谐波电流值，根据测量到的各次谐波电压值和对应流入系统侧的和流入风电场侧的各次谐波电流值计算出系统侧以及风电场侧的背景谐波等效电路中的对应的各次等效背景谐波电压和等效谐波阻抗。
[0006]作为优选技术手段：所述的有源谐波抑制装置控制器包括所述的测试和计算模块，有源谐波抑制装置控制器每间隔一定的时间周期进行一次完整的测试和计算，有源谐波抑制装置等效谐波电路控制策略根据计算结果进行调整。
[0007]作为优选技术手段：测试和计算模块工作方法为：当测试周期开始时控制有源谐波抑制装置等效谐波电路分两次向并网点注入预先设置的复合谐波电流I
AHS,h_1
(t)和I
AHS,h_2
(t)；每次注入电流持续若干个工频周波的时间；有源谐波抑制装置控制器对应于I
AHS,h_1
(t)和I
AHS,h_2
(t)进行实时采样，包括并网点(PCC)的电压值U
PCC1
(t)和U
PCC2
(t)、从并网点流入系统的电流I
sys1
(t)和I
sys2
(t)、和从并网点流入海上风电场的电流I
windfarm1
(t)和I
windfarm2
(t)。
[0008]作为优选技术手段：复合谐波电流I
AHS,h_1
(t)和I
AHS,h_2
(t)的计算公式为：
[0009][0010][0011]上述两式中，I
h_1
(t)和I
h_2
(t)分别是设定的h次谐波电流；N的取值范围根据系统和风电场中的谐波成分而定；当I
h_1
(t)或I
h_2
(t)设为0时，即有源谐波抑制装置等效谐波电路在这个时段中处于开路状态。
[0012]作为优选技术手段：有源谐波抑制装置控制器对采样到的并网点(PCC)的电压值U
PCC1
(t)和U
PCC2
(t)、从并网点流入系统的电流I
sys1
(t)和I
sys2
(t)、和从并网点流入海上风电场的电流I
windfarm1
(t)和I
windfarm2
(t)进行傅立叶变化，提取对应的h次谐波分量：U
PCC,h_1
和U
PCC,h_2
；I
sys,h_1
和I
sys,h_2
；I
windfarm,h_1
和I
windfarm,h_2
；其中h取值为2到N，N小于或等于13。
[0013]作为优选技术手段：有源谐波抑制装置控制器根据各次谐波分量计算海上风电场并网点系统侧背景谐波等效电路和海上风电场并网点风电场侧背景谐波等效电路中的参数，即谐波电压和谐波阻抗；
[0014]海上风电场并网点系统侧背景谐波等效电路中的参数包括：h次谐波背景电压U
sys,h
以及h次谐波阻抗Z
sys,h
；
[0015]通过联立求解下述方程(1)和(2)可得；h取值为2到N；
[0016]U
sys,h
‑
U
PCC,h_1
＝I
sys,h_1
Z
sys,h
ꢀꢀ
(1)
[0017]U
sys,h
‑
U
PCC,h_2
＝I
sys,h_2
Z
sys,h
ꢀꢀ
(2)
[0018]海上风电场并网点风电场侧背景谐波等效电路中的参数包括：h次谐波背景电压U
windfarm,h
以及h次谐波阻抗Z
windfarm,h；
[0019]通过联立求解下述方程(3)和(4)可得；h取值为2到N；
[0020]U
windfarm,h
‑
U
PCC,h_1
＝I
windfarm,h_1
Z
windfarm,h
ꢀꢀ
(3)
[0021]U
windfarm,h
‑
U
PCC,h_2
＝I
windfarm,h_2
Z
windfarm,h
ꢀꢀ
(4)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于海上风电并网点背景谐波等效电路的谐波抑制方法，其特征在于：海上风电并网点背景谐波等效电路包括一海上风电场并网点系统侧背景谐波等效电路、一海上风电场并网点风电场侧背景谐波等效电路、一有源谐波抑制装置等效谐波电路等效谐波电路和一测试和计算模块；所述的海上风电场并网点系统侧背景谐波等效电路由一系统侧背景谐波电压源和一系统侧谐波阻抗串联构成；所述的海上风电场并网点风电场侧背景谐波等效电路由一风电场侧背景谐波电压源和一风电场侧谐波阻抗串联构成；所述的有源谐波抑制装置等效谐波电路等效谐波电路在注入测试谐波电流的时间内等效为一个电流源；所述的海上风电场并网点系统侧背景谐波等效电路和所述的海上风电场并网点风电场侧背景谐波等效电路在风电场和系统的并网点并联；所述的有源谐波抑制装置等效谐波电路等效谐波电路并联连接在风电场和系统的并网点；所述的有源谐波抑制装置等效谐波电路包括一有源谐波抑制装置主电路和一有源谐波抑制装置控制器；有源谐波抑制装置等效谐波电路主动向并网点注入少量谐波电流并同时测量并网点的各次谐波电压以及流入系统侧的和流入风电场侧的各次谐波电流值，根据测量到的各次谐波电压值和对应流入系统侧的和流入风电场侧的各次谐波电流值计算出系统侧以及风电场侧的背景谐波等效电路中的对应的各次等效背景谐波电压和等效谐波阻抗。2.根据权利要求1所述的基于海上风电并网点背景谐波等效电路的谐波抑制方法，其特征在于：所述的有源谐波抑制装置控制器包括所述的测试和计算模块，有源谐波抑制装置控制器每间隔一定的时间周期进行一次完整的测试和计算，有源谐波抑制装置等效谐波电路控制策略根据计算结果进行调整。3.根据权利要求2所述的基于海上风电并网点背景谐波等效电路的谐波抑制方法，其特征在于：测试和计算模块工作方法为：当测试周期开始时控制有源谐波抑制装置等效谐波电路分两次向并网点注入预先设置的复合谐波电流I
AHS,h_1
(t)和I
AHS,h_2
(t)；每次注入电流持续若干个工频周波的时间；有源谐波抑制装置控制器对应于I
AHS,h_1
(t)和I
AHS,h_2
(t)进行实时采样，包括并网点(PCC)的电压值U
PCC1
(t)和U
PCC2
(t)、从并网点流入系统的电流I
sys1
(t)和I
sys2
(t)、和从并网点流入海上风电场的电流I
windfarm1
(t)和I
windfarm2
(t)。4.根据权利要求3所述的基于海上风电并网点背景谐波等效电路的谐波抑制方法，其特征在于：复合谐波电流I
AHS,h_1
(t)和I
AHS,h_2
(t)的计算公式为：(t)的计算公式为：两式中，I
h_1
(t)和I
h_2
(t)分别是设定的h次谐波电流；N的取值范围根据系统和风电场中的谐波成分而定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，刘周斌，刘华，孙维真，马智泉，包善军，叶军，王勇，冯仰光，陈科正，邬明亮，石博隆，罗华峰，沈绍斐，邓业，李赢，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司双创中心，
类型：发明
国别省市：