计及电缆分布参数的海上风电场谐波传导特性分析方法技术

本发明专利技术提出计及电缆分布参数的海上风电场谐波传导特性分析方法，包括以下步骤：S1，建立风电场经海缆线路并网的电路模型，并计及海缆分布参数，建立关于海缆谐波放大与海缆长度、谐波频次的关系式；S2，分析电缆线路中谐波电压的传导放大特性；S3，分析电缆线路中谐波电流的传导放大特性；S4，分析不同负荷水平和电网强弱条件下的谐波双向传导特性。本发明专利技术简化运算过程，便于谐波放大特性分析。便于谐波放大特性分析。便于谐波放大特性分析。

【技术实现步骤摘要】
计及电缆分布参数的海上风电场谐波传导特性分析方法


[0001]本专利技术涉及风电场谐波传导特性
，尤其是计及电缆分布参数的海上风电场谐波传导特性分析方法。

技术介绍

[0002]传统观念上认为谐波的传导主要为用户侧往电网侧、低压侧往高压侧，但由于城市电网、新能源密集区域电网背景谐波含量的快速增加，不能再简单考虑用户谐波往电网的传导情况，电网背景谐波至用户的传导特性研究也更为重要，即电网谐波在城市电网及新能源密集区域还具有双向传导的特性。2015年，国网上海市供电公司电力科学研究院研究人员对交直流互联电网出现的直流落点谐波从电网侧向用户侧的传导过程和用户侧非线性负荷谐波向电网侧扩散的不同特性进行了分析，一定程度上揭示了谐波双向传导的机理，但谐波在海上风电等大规模新能源并网区域的传导特性却还鲜有研究。通过谐波在电缆线路中的放大特性研究，确定谐波放大与电缆长度、谐波频次间的定量关系，可为谐波放大的现象及机理分析、预防与抑制等提供重要技术支撑。但由于考虑电缆分布参数效应后，建立的谐波放大系数与电缆长度、谐波频次的关系方程含复指数分量，导致谐波放大特性分析较为困难。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决了由于算量巨大导致谐波放大特性分析较为困难的问题，提出计及电缆分布参数的海上风电场谐波传导特性分析方法，简化运算过程，便于谐波放大特性分析。
[0004]为实现上述目的，提出以下技术方案：
[0005]计及电缆分布参数的海上风电场谐波传导特性分析方法，包括以下步骤：
[0006]S1，建立风电场经海缆线路并网的电路模型，并计及海缆分布参数，建立关于海缆谐波放大与海缆长度、谐波频次的关系式；
[0007]S2，分析电缆线路中谐波电压的传导放大特性；
[0008]S3，分析电缆线路中谐波电流的传导放大特性；
[0009]S4，分析不同负荷水平和电网强弱条件下的谐波双向传导特性。
[0010]本专利技术明确谐波经电缆传导放大倍数与电缆长度、谐波频次的定量关系，可指导电缆线路规划，避免谐波在电缆线路中发生严重放大，也可用于风电场谐波超标原因分析，进而指导制定谐波治理方案。
[0011]作为优选，所述海缆谐波放大与海缆长度的关系式如下：
[0012][0013]所述海缆谐波放大与谐波频次的关系式如下：
[0014][0015]其中：Z
s
为电网侧等效谐波阻抗，和分别代表海缆首端和末端的谐波电压和谐波电流，下标h代表谐波次数，Z
c
为线路波阻抗，α和β分别为线路衰减常数和相移常数，l为电缆长度，H
u
为谐波电压放大系数，H
i
为谐波电流放大系数。
[0016]作为优选，所述海缆谐波放大与海缆长度、谐波频次的关系式的获取过程如下：
[0017]S101，构建计及海缆分布参数后风电场经海缆线路并网的等值电路图；
[0018]S102，根据等值电路图确定电缆首端和末端的谐波电压的关系式和电缆首端和末端的谐波电流的关系式；
[0019]S103，根据S102获取的关系式进行变换计算得到海缆谐波放大与海缆长度、谐波频次的关系式。
[0020]作为优选，所述电缆首端和末端的谐波电压的关系式和电缆首端和末端的谐波电流的关系式如下：
[0021][0022]其中：和分别代表电缆首端和末端的谐波电压和谐波电流，h代表谐波次数，γ为线路传播常数，Z
c
为线路波阻抗，l代表线缆长度；
[0023][0024][0025]式中，α和β分别为线路衰减常数和相移常数，R0、G0、L0和C0分别为基频下的单位长度电阻、电导、电感和电容，ω为角频率；
[0026]电导值取0，得到：
[0027][0028][0029]作为优选，所述S103具体包括以下步骤：
[0030]定义电缆末端谐波电压幅值与首端谐波电压幅值的比值为谐波电压放大系数，末端谐波电流幅值与首端谐波电流幅值的比值为谐波电流放大系数，并将谐波电压、谐波电流放大系数统称为谐波放大系数，根据等值电路图得到：
[0031][0032]将代入电缆首端和末端的谐波电压的关系式和电缆首端和末端的谐波电流的关系式得到：
[0033][0034][0035]其中：Z
s
为系统侧等效谐波源和等效谐波阻抗，若H
u
＞1或H
i
＞1，则表示谐波在经电缆传导时被放大，若H
u
＜1或H
i
＜1，则表示谐波在经电缆传导时被削弱。
[0036]作为优选，所述S2具体包括以下步骤：
[0037]对海缆谐波放大与海缆长度的关系式进行变型得到谐波电压放大特性关系式，利用谐波电压放大特性关系式来确定谐波电压放大与电缆长度及谐波频次的定量关系。
[0038]作为优选，所述S3具体包括以下步骤：
[0039]对海缆谐波放大与谐波频次的关系式进行变型得到谐波电流放大特性分析模型，利用谐波电流放大特性分析模型确定谐波电流放大与电缆长度及谐波频次的定量关系。
[0040]作为优选，所述S4具体包括以下步骤：
[0041]当谐波从负荷侧传入系统侧时，谐波放大特性受等效谐波阻抗Z
s
和电缆线路参数的共同影响，通过Z
s
变化对谐波放大特性的影响来确定系统强弱对谐波放大特性的影响；
[0042]当谐波从系统侧传入用户侧时，通过CIGRE负荷谐波模型，对线路末端负荷进行等值处理。
[0043]本专利技术的有益效果是：本专利技术明确谐波经电缆传导放大倍数与电缆长度、谐波频次的定量关系，可指导电缆线路规划，避免谐波在电缆线路中发生严重放大，也可用于风电场谐波超标原因分析，进而指导制定谐波治理方案。
附图说明
[0044]图1是实施例的方法流程图；
[0045]图2是实施例风电场经海缆线路并网的电路模型；
[0046]图3是实施例矢量位置示意图；
[0047]图4是实施例无损电缆线路谐波电压放大系数矢量表示图；
[0048]图5是实施例有损电缆线路谐波电压放大参数的对应矢量图；
[0049]图6是实施例矢量位置示意图；
[0050]图7是实施例无损电缆线路谐波电流放大系数矢量表示图；
[0051]图8是实施例CIGRE负荷谐波等值模型；
[0052]图9是海上风电场经海缆线路并网电路示意图；
具体实施方式
[0053]实施例：
[0054]本实施例提出计及电缆分布参数的海上风电场谐波传导特性分析方法，研究海上风电场发射谐波经电缆汇集后，谐波放大与电缆长度的定量关系，考虑不同负荷水平和电网强弱条件下的谐波双向传导特性研究，揭示谐波经线缆放大的机理，参考图1，具体包括以下步骤：S1，建立风电场经海缆线路并网的电路模型，并计及海缆分布参数，建立关于海...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.计及电缆分布参数的海上风电场谐波传导特性分析方法，其特征是，包括以下步骤：S1，建立风电场经海缆线路并网的电路模型，并计及海缆分布参数，建立关于海缆谐波放大与海缆长度、谐波频次的关系式；S2，分析电缆线路中谐波电压的传导放大特性；S3，分析电缆线路中谐波电流的传导放大特性；S4，分析不同负荷水平和电网强弱条件下的谐波双向传导特性。2.根据权利要求1所述的计及电缆分布参数的海上风电场谐波传导特性分析方法，其特征是，所述海缆谐波放大与海缆长度的关系式如下：所述海缆谐波放大与谐波频次的关系式如下：其中：Z
s
为电网侧等效谐波阻抗，和分别代表海缆首端和末端的谐波电压和谐波电流，下标h代表谐波次数，Z
c
为线路波阻抗，α和β分别为线路衰减常数和相移常数，l为电缆长度，H
u
为谐波电压放大系数，H
i
为谐波电流放大系数。3.根据权利要求2所述的计及电缆分布参数的海上风电场谐波传导特性分析方法，其特征是，所述海缆谐波放大与海缆长度、谐波频次的关系式的获取过程如下：S101，构建计及海缆分布参数后风电场经海缆线路并网的等值电路图；S102，根据等值电路图确定电缆首端和末端的谐波电压的关系式和电缆首端和末端的谐波电流的关系式；S103，根据S102获取的关系式进行变换计算得到海缆谐波放大与海缆长度、谐波频次的关系式。4.根据权利要求3所述的计及电缆分布参数的海上风电场谐波传导特性分析方法，其特征是，所述电缆首端和末端的谐波电压的关系式和电缆首端和末端的谐波电流的关系式如下：如下：其中：和分别代表电缆首端和末端的谐波电压和谐波电流，h代表谐波次数，γ为线路传播常数，Z
c
为线路波阻抗，l代表线缆长度；为线路波阻抗，l代表线缆长度；
式中，α和β分别为线路衰减常数和相移常数，R0、G0、L0和C0分别为基频下的单位长度电阻、电导、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，龚利武，杨玉锐，张炜，钱伟杰，吴韬，唐昕，刘维亮，吴军，吴迪，唐勇健，徐克，胡雷剑，顾强杰，李子涵，黄悦华，孙舒柳，于正平，钱金跃，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，
类型：发明
国别省市：