[發(fā)明專利]一種避開諧振區(qū)的海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110195032.1
• 申請(qǐng)日: 2021-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN112968470B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建軍;李景一;陳小月;葉榮;苑玉寬;唐雨晨;施朝暉;王克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司;武漢大學(xué);國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發(fā)明涉及一種避開諧振區(qū)的海上風(fēng)電場集電拓?fù)浞治龇椒ǎ_了全海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)(集電系統(tǒng)、計(jì)及變流控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的海上風(fēng)電機(jī)組、變電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)及并網(wǎng)系統(tǒng))的諧振風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。所述方法包括：針對(duì)海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)推導(dǎo)得到集電系統(tǒng)的阻抗模型，并與推導(dǎo)得到的海上風(fēng)電機(jī)組阻抗模型、變電系統(tǒng)阻抗模型、輸電系統(tǒng)以及并網(wǎng)系統(tǒng)阻抗模型進(jìn)行聯(lián)立，構(gòu)建得到海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出的全系統(tǒng)的導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)模型；基于構(gòu)建得到的海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)的全系統(tǒng)的導(dǎo)納模型，進(jìn)行奇異值計(jì)算分析，繪制頻率?奇異值曲線，根據(jù)奇異值的幅頻特性判斷系統(tǒng)中的諧振頻率點(diǎn)；改變集電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變奇異值對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)或者是降低奇異值幅值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化，尤其涉及海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化，從改變系統(tǒng)諧振區(qū)域的角度對(duì)集電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

技術(shù)背景

海上風(fēng)電因其風(fēng)力資源豐富、噪音小等優(yōu)點(diǎn)得到了持續(xù)性的開發(fā)利用，海上風(fēng)電場的集電系統(tǒng)是匯集電能進(jìn)而進(jìn)行集中外送的重要基礎(chǔ)，因此開展海上風(fēng)電場的集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化評(píng)估具有重要的意義。然而現(xiàn)有海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要是從設(shè)備自身的造價(jià)以及可靠性的角度來進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化，但近些年來，海上風(fēng)電機(jī)組、集電海纜、外送海纜以及并網(wǎng)系統(tǒng)間存在復(fù)雜的交互作用導(dǎo)致風(fēng)電外送系統(tǒng)中存在諧波超標(biāo)的問題，然而從全系統(tǒng)諧振的角度開展集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化，現(xiàn)有研究關(guān)注減少。因此，從系統(tǒng)級(jí)諧振的角度開展海上風(fēng)電場的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的理論意義及實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種海上風(fēng)電場集電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，從全系統(tǒng)諧振的角度計(jì)算其集電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)諧振的影響。為此本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

針對(duì)海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在構(gòu)建得到海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)中各元件阻抗模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，構(gòu)建得到海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)的全系統(tǒng)的阻抗網(wǎng)絡(luò)電路；根據(jù)海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)阻抗網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電路，采用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納法構(gòu)建得到海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)的導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)矩陣；基于構(gòu)建得到的導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)矩陣，計(jì)算導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)的奇異值，根據(jù)奇異值曲線來判斷系統(tǒng)的諧振風(fēng)險(xiǎn)，繪制頻率-奇異值曲線，對(duì)于某一頻率處奇異值幅值過高的情況，進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注；進(jìn)而通過優(yōu)化集電系統(tǒng)的海纜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，來降低系統(tǒng)的奇異值幅值或者是使高幅值奇異值對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)遠(yuǎn)離系統(tǒng)中諧波源對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)，由此實(shí)現(xiàn)通過優(yōu)化集電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)降低系統(tǒng)中的諧振風(fēng)險(xiǎn)。

進(jìn)一步地，構(gòu)建海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)各元件阻抗模型，包括集電系統(tǒng)、風(fēng)電機(jī)組、箱變、主變、外送海纜、并網(wǎng)系統(tǒng)各元件，其中風(fēng)電機(jī)組的阻抗模型計(jì)及了與諧波密切相關(guān)的變流控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，包括鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)特性、電流內(nèi)環(huán)動(dòng)態(tài)特性以及功率外環(huán)的動(dòng)態(tài)特性，在此基礎(chǔ)上根據(jù)海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)的全系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)中各阻抗元件相連，構(gòu)建得到全系統(tǒng)的阻抗電路。

進(jìn)一步地，基于構(gòu)建得到的海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)的阻抗電路，根據(jù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納法，形成海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)的全系統(tǒng)導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)模型，該導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)模型中包含海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)中單一元件的動(dòng)態(tài)特性以及整個(gè)海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，基于該導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)模型能夠從降低海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)全系統(tǒng)諧振風(fēng)險(xiǎn)的角度開展集電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化。

進(jìn)一步地，在頻率-奇異值特性曲線中，對(duì)于某一頻率點(diǎn)處奇異值幅值較大的點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率需要重點(diǎn)關(guān)注。

進(jìn)一步地，調(diào)整集電系統(tǒng)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，重新計(jì)算頻率-奇異值曲線，使諧振的頻率點(diǎn)發(fā)生偏移進(jìn)而遠(yuǎn)離海上風(fēng)電場經(jīng)交流海纜并網(wǎng)系統(tǒng)中諧波源的頻率或者是使奇異值幅值減小，即改變海上風(fēng)電經(jīng)交流海纜送出系統(tǒng)的諧振區(qū)域。