【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上风电，特别是一种适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法及系统。
技术介绍
1、电力系统的主要谐波源为恒流源，恒流源的主要特征是外阻抗发生变化时电流值不变，谐波源的外阻抗为电力系统的感性阻抗与电容器的容抗相并联的阻抗，进入电力系统和进入电容器的谐波电流的分配因谐波次数的不同而不同，在供电系统中作为无功补偿用的并联电容器，对于某次谐波若与呈感性的系统电抗发生并联谐振，可能出现过电压而造成危害，海上风电谐振的产生是在特定频率下，系统的感抗与电缆对地电容的容抗相匹配造成的结果，因此在针对特定频次的谐波由于谐振效应造成该次谐波超标的情况下，通过串联电抗改变系统的阻抗参数，将并联谐振点由谐波超标的频次移动到其他影响较小的频次，可以达到抑制谐波超标的目的，采用交流滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流，是抑制谐波污染的一种有效措施。
2、目前一般采用“无源型”交流滤波装置，运行中和谐波源的并联，除了起到滤波作用外还兼顾无功补偿的需要，有源谐波补偿装置通过控制换流器输出电压的幅值与相位实现对电网的无功及谐波补偿等功能，对不同次谐波的混合补偿，有源谐波补偿装置的补偿能力将取决于负载的谐波特性类型，对高次谐波含量较高的负载，由于波形畸变严重，其峰值电流较高，如不加限制按照电流有效值进行计算补偿，容易导致igbt峰值过流，因此，需要根据具体的负载波形因数来确定设备对负载谐波的补偿能力。
技术实现思路
1、鉴于现有的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法存在的问题，提出了
2、因此，本专利技术所要解决的问题在于如何提供一种适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法及系统。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，本专利技术实施例提供了一种适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其包括，收集海上风电场运行数据和一次设备参数并对运行数据进行预处理，分析收集的运行数据，确定海上风电场电能质量指标限值，选择适当类型的滤波器，计算获取滤波器参数；根据计算的滤波器参数选择适合设计的电子元件设计滤波器电路，测试滤波器性能，安装设计好的滤波器；定期监测滤波器的性能，根据监测结果进行维护和调整，确保滤波器的有效性，记录滤波器性能数据，并生成报告进行分析和维护。
5、作为本专利技术所述适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法的一种优选方案，其中：所述运行数据包括电流、电压数据、正常运行和异常情况数据；所述预处理包括去除噪声和异常值；所述一次设备参数包括主接线、海缆、架空线、海上升压变、风电机组以及其他一次设备。
6、作为本专利技术所述适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法的一种优选方案，其中：所述电能质量指标限值包括公共连接点应满足公用电网谐波电压限值、用户注入公共连接点时谐波电流低于规定的允许值；具体为，当公共连接点处最小短路容量不同于对应的基准容量时，对谐波电流允许值进行修正，计算公式如下：
7、ih＝sk1/sk2×ihp
8、式中，sk1为公共连接点的最小短路容量；sk2为基准短路容量；ihp为上表中的第h次谐波电流允许值；ih为短路容量为sk1时的第h次谐波电流允许值；同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值ihi按此用户的协议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配，计算公式如下：
9、ihi＝in(si/st)1/a
10、式中，in为第n次谐波电流允许值；si为第i个用户的用电协议容量；st为公共连接点的供电设备容量；a为相位迭加系数。
11、作为本专利技术所述适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法的一种优选方案，其中：所述滤波器包括无源滤波器和有源滤波器，无源滤波器采用电感串联电容的方式，实现对谐波的滤除效果；有源滤波器hapf采用动态抑制谐波和补偿无功的方式，灵活调节补偿模式和补偿频段，实现对谐波的滤除效果；hapf控制系统由谐波电流检测和补偿电流跟踪两部分构成，电流控制方式分为直接电流控制方式和间接电流控制方式，主电路采用pwm变流器，当电网向装置直流侧电容充电时，主电路工作在整流状态；当装置向电网发出补偿电流时，主电路工作在逆变状态，hapf工作原理如下：
12、is＝il+ic
13、il＝il1+ilh
14、ic＝-ilh
15、is＝il+ic＝il1
16、其中，is是电网电流，il是负载电流，ic是补偿电流，il1是电网电流基波分量，i是谐波分量。
17、作为本专利技术所述适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法的一种优选方案，其中：所述hapf采用单级倍频载波相移脉宽调制技术cps-spwm，具体包括，在由nsm个h桥单元级联的变流器中，用相位相差180°的调制波信号vc，取2nsm列同频同幅值但相位相差2/nsm载波周期的三角载波信号vr；前桥与正向调制波比较，后桥与反向调制波比较进行调制，产生2nsm列不同的矩形脉冲序列，分别驱动每个h桥单元的igbt器件导通；
18、根据实际系统控制目标要求，对并网线路电流进行采样，经谐波提取算法，得到谐波电流分量，与参考值作差，得到最终的指令电流信号；
19、经电流内环跟踪调节，生成调制波信号，并经pwm载波移相调制，生成最终的igbt驱动信号，下发至各电子元件，完成相应电流的输出控制。
20、作为本专利技术所述适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法的一种优选方案，其中：所述电子元件包括功率阀组、功率单元、变压器、隔离开关、断路器、电流互感器、电压互感器、启动回路以及避雷器；功率阀组中选用35千伏h桥级联拓扑在1700v电压等级的igbt，确定每相总模块数量，功率单元包括直流电容和igbt选型；变压器选择yny接线，原边中性点配置保护ct用于不平衡保护，进行铁芯磁密和绕组调整优化；隔离开关和断路器电流有效值和短路电流相同，选择额定电流和短路电流大于要求的隔离开关；电流互感器包括220千伏电流互感器和35千伏电流互感器，220kv电流互感器包括电磁式电流互感器ct1和ct2，35千伏电流互感器包括电磁式电流互感器ct3；电压互感器为不接地系统，当发生单相对地短路时，短路电流为对地电容电流，监测对地电压判断是否发生单相对地短路故障；启动回路启动时，启动开关分闸，充电完成后启动开关合闸，apf解锁，进入正常工作状态，选用套管式电阻，底部通过绝缘子支撑；避雷器包括220千伏避雷器35千伏避雷器，确定避雷器雷电冲击耐受电压、操作冲击耐受电压、在雷电冲击过电压下的残压，在操作冲击过电压下的残压。
21、作为本专利技术所述适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法的一种优选方案，其中：结构及绝缘设计，确定功本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：所述运行数据包括电流、电压数据、正常运行和异常情况数据；所述预处理包括去除噪声和异常值；所述一次设备参数包括主接线、海缆、架空线、海上升压变、风电机组以及其他一次设备。
3.如权利要求2所述的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：所述电能质量指标限值包括公共连接点应满足公用电网谐波电压限值、用户注入公共连接点时谐波电流低于规定的允许值；
4.如权利要求3所述的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：所述滤波器包括无源滤波器和有源滤波器，无源滤波器采用电感串联电容的方式，实现对谐波的滤除效果；有源滤波器HAPF采用动态抑制谐波和补偿无功的方式，灵活调节补偿模式和补偿频段，实现对谐波的滤除效果；HAPF控制系统由谐波电流检测和补偿电流跟踪两部分构成，电流控制方式分为直接电流控制方式和间接电流控制方式，主电路采用PWM变流器，当电网向装置直流侧电容充电时，主电路工作在整流状态；
5.如权利要求4所述的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：所述HAPF采用单级倍频载波相移脉宽调制技术CPS-SPWM，具体包括，
6.如权利要求5所述的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：所述电子元件包括功率阀组、功率单元、变压器、隔离开关、断路器、电流互感器、电压互感器、启动回路以及避雷器；
7.如权利要求6所述的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：结构及绝缘设计，确定功率框架层级、单层模块和单个功率框架外形尺寸，A、B、C三相顺次排列放置于集装箱内，穿墙套管将三相进线引入集装箱内，中性点通过电缆连接，每个功率阀组均由绝缘子支撑，每相输入电缆由穿墙套管引入集装箱内；散热设计，采用水冷+空调复合散热，水冷系统内循环为液冷，外循环为水风换热；
8.一种适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计系统，基于权利要求1～7任一所述的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：包括，
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：所述运行数据包括电流、电压数据、正常运行和异常情况数据；所述预处理包括去除噪声和异常值；所述一次设备参数包括主接线、海缆、架空线、海上升压变、风电机组以及其他一次设备。
3.如权利要求2所述的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：所述电能质量指标限值包括公共连接点应满足公用电网谐波电压限值、用户注入公共连接点时谐波电流低于规定的允许值；
4.如权利要求3所述的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：所述滤波器包括无源滤波器和有源滤波器，无源滤波器采用电感串联电容的方式，实现对谐波的滤除效果；有源滤波器hapf采用动态抑制谐波和补偿无功的方式，灵活调节补偿模式和补偿频段，实现对谐波的滤除效果；hapf控制系统由谐波电流检测和补偿电流跟踪两部分构成，电流控制方式分为直接电流控制方式和间接电流控制方式，主电路采用pwm变流器，当电网向装置直流侧电容充电时，主电路工作在整流状态；当装置向电网发出补偿电流时，主电路工作在逆变状态，hapf工作原理如下：
5.如权利要求4所述的适用于海上风电场谐波特性的滤波器设计方法，其特征在于：所述hapf采...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜伟安，黄礼波，徐家骏，白剑，朱宇晨，李壮，石壮，
申请(专利权)人：华能浙江能源开发有限公司清洁能源分公司，
类型：发明
国别省市：
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