CN111740427A - 一种海上风电场接入系统的无功补偿配置方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海上风电场接入系统的无功补偿配置方法及系统，包括：建立包括海上风电接入系统的电网数据模型；获取海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求；对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，确定并联高抗配置容量的下限值；仅考虑并联高抗的补偿作用，在并网点的电压波动率小于第一预设阈值的情况下，根据不同的并联高抗配置容量下并网点的电压波动率和交流海缆沿线电压分布状态，确定并联高抗配置容量的上限值；考虑海上风电接入系统风功率的波动情况且并网点的电压波动率小于第二预设阈值的要求，确定动态无功配置容量；根据无功平衡，确定低压容抗器的配置容量。

Description

一种海上风电场接入系统的无功补偿配置方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种海上风电场接入系统的无功补偿配置方法及系统。
背景技术
目前近海海上风电接入的主要形式为海上风场升压后经由交流海缆接入岸上220kV变电站，与架空线相比，交流海缆充电功率大，工频过电压问题更为突出。随着海上风场离岸距离拉长，海缆长度不断增加，导致风场接入系统的充电功率大量盈余，无功无法实现就地平衡，工频过电压问题严重威胁设备安全运行。
因此，需要对海上风场接入系统进行无功补偿配置，以满足运行过程中无功就地平衡、工频过电压控制以及电压控制的要求。
发明内容
本发明提出一种海上风电场接入系统的无功补偿配置方法及系统，以解决如何对海上风电场无功补偿进行配置的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种海上风电场接入系统的无功补偿配置方法，所述方法包括：
建立包括海上风电接入系统的电网数据模型；
根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求；
当交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求时，对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值；
仅考虑并联高抗的补偿作用，在并网点的电压波动率小于第一预设阈值的情况下，根据不同的并联高抗配置容量下并网点的电压波动率和交流海缆沿线电压分布状态，确定并联高抗配置容量的上限值；
根据所述并联高抗配置容量的下限值和上限值进行并联高抗的配置，并确定海上风电接入系统风功率的波动情况满足预设的风功率波动要求且并网点的电压波动率小于第二预设阈值时的动态无功配置容量；
根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量。
优选地，其中所述根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求，包括：
Figure BDA0002494135610000021
Figure BDA0002494135610000022
其中，Q感为感性无功补偿需求；Q容为容性无功补偿需求；P1和Q1分别为流入海底线缆l的有功功率和无功功率；Ul1和Ul2分别为线路首端电压和末端电压；Bl为海底电缆的电纳；Xl为海底电缆的电抗；C为海底电缆单位长度的电容；L为线路长度。
优选地，其中所述方法还包括：
若交流海缆的工频过电压与工频电压标幺值的比值大于等于第三预设阈值，则确定交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求。
优选地，其中所述对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值，包括：
设置多种不同的交流海缆两端配置的并联高抗的配比；
对于每个并联高抗配置容量，均利用PSD-BPA潮流计算和PSD-BPA暂态稳定计算确定海上风电在无高抗的情况下，以及在有高抗但在不同配比下交流海缆两端的工频过电压值；
确定流海缆两端的工频过电压值均满足预设的控制要求的并联高抗配置容量中的最小值作为并联高空配置容量的下限值。
优选地，其中所述根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量，包括：
Q低压＝Q容-Q感-Q高抗-QSVG，
其中，Q低压为低压容抗器的配置容量；Q容为容性无功补偿需求；Q感为感性无功补偿需求；Q高抗为并联高抗的配置容量；QSVG为动态无功配置容量。
根据本发明的另一个方面，提供了一种海上风电场接入系统的无功补偿配置系统，所述系统包括：
电网数据模型建立单元，用于建立包括海上风电接入系统的电网数据模型；
感性和容性无功补偿需求确定单元，用于根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求；
并联高抗配置容量的下限值确定单元，用于当交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求时，对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值；
并联高抗配置容量的上限值确定单元，用于仅考虑并联高抗的补偿作用，在并网点的电压波动率小于第一预设阈值的情况下，根据不同的并联高抗配置容量下并网点的电压波动率和交流海缆沿线电压分布状态，确定并联高抗配置容量的上限值；
动态无功配置容量确定单元，用于根据所述并联高抗配置容量的下限值和上限值进行并联高抗的配置，并确定海上风电接入系统风功率的波动情况满足预设的风功率波动要求且并网点的电压波动率小于第二预设阈值时的动态无功配置容量；
低压容抗器的配置容量确定单元，用于根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量。
优选地，其中所述感性和容性无功补偿需求确定单元，根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求，包括：
Figure BDA0002494135610000041
Figure BDA0002494135610000042
其中，Q感为感性无功补偿需求；Q容为容性无功补偿需求；P1和Q1分别为流入海底线缆l的有功功率和无功功率；Ul1和Ul2分别为线路首端电压和末端电压；Bl为海底电缆的电纳；Xl为海底电缆的电抗；C为海底电缆单位长度的电容；L为线路长度。
优选地，其中所述系统还包括：
判断单元，用于若交流海缆的工频过电压与工频电压标幺值的比值大于等于第三预设阈值，则确定交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求。
优选地，其中所述并联高抗配置容量的下限值确定单元，对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值，包括：
设置多种不同的交流海缆两端配置的并联高抗的配比；
对于每个并联高抗配置容量，均利用PSD-BPA潮流计算和PSD-BPA暂态稳定计算确定海上风电在无高抗的情况下，以及在有高抗但在不同配比下交流海缆两端的工频过电压值；
确定流海缆两端的工频过电压值均满足预设的控制要求的并联高抗配置容量中的最小值作为并联高空配置容量的下限值。
优选地，其中所述低压容抗器的配置容量确定单元，根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量，包括：
Q低压＝Q容-Q感-Q高抗-QSVG，
其中，Q低压为低压容抗器的配置容量；Q容为容性无功补偿需求；Q感为感性无功补偿需求；Q高抗为并联高抗的配置容量；QSVG为动态无功配置容量。
本发明提供了一种海上风电场接入系统的无功补偿配置方法及系统，包括：建立包括海上风电接入系统的电网数据模型；获取海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求；确定并联高抗配置容量的下限值和上限值；确定动态无功配置容量；根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量，本发明提出的长距离交流海缆并联高抗、并网点站内低压容/抗器、SVG容量之间的协调配置方法，能够为海上风电接入工程的无功电压配置提供技术指导和支撑。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的海上风电场接入系统的无功补偿配置方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的2018年南通220kV电网地理接线图；
图3为根据本发明实施方式的含江苏如东H5风电网架的电网结构图；
图4为根据本发明实施方式的无高抗电压分布图；
图5为根据本发明实施方式的风机零出力下海缆电压的分布图；
图6为根据本发明实施方式的风机满出力下海缆电压的分布图；
图7为根据本发明实施方式的计及SVG风功率波动情况下的电压波动图；
图8为根据本发明实施方式的风功率波动情况下SVG的输出图；
图9为根据本发明实施方式的海上风电场接入系统的无功补偿配置系统900的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的海上风电场接入系统的无功补偿配置方法100的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供的海上风电场接入系统的无功补偿配置方法，用于长距离交流海缆并联高抗、并网点站内低压容/抗器、SVG容量之间的协调配置，能够为海上风电接入工程的无功电压配置提供技术指导和支撑。本发明实施方式提供的海上风电场接入系统的无功补偿配置方法100，从步骤101处开始，在步骤101建立包括海上风电接入系统的电网数据模型。
在本发明的实施方式中，采用电力系统仿真软件，针对海上风电接入系统进行数据建模，建立包括海上风电系统在内的电网数据模型。所述电网数据模型包括完备的三序网络参数。
在步骤102，根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求。
优选地，其中所述根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求，包括：
Figure BDA0002494135610000061
Figure BDA0002494135610000062
其中，Q感为感性无功补偿需求；Q容为容性无功补偿需求；P1和Q1分别为流入海底线缆l的有功功率和无功功率；Ul1和Ul2分别为线路首端电压和末端电压；Bl为海底电缆的电纳；Xl为海底电缆的电抗；C为海底电缆单位长度的电容；L为线路长度。
在本发明的实施方式中，进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以计算得出总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求。其中，
海上风电线路消耗的无功功率为：
Figure BDA0002494135610000071
海上风电线路的充电功率为：
Figure BDA0002494135610000072
其中，P1和Q1为流入线路l的有功功率和无功功率；Ul1、Ul2为线路首、末端电压；Bl为海底电缆的电纳；Xl为海底电缆的电抗；C为海底电缆单位长度的电容；L为线路长度。
海上风电场总体的感性无功补偿需求等于高压并联电抗器无功补偿加上风电场感性无功补偿，等于合计的充电功率，即：Q感＝Q高抗+Q补＝Q充；海上风电场总体的容性无功补偿需求等于合计的无功损耗，即：Q容＝Q损，其中，Q感为海上风电场总体的感性无功补偿需求；Q高抗为高压并联电抗器无功补偿；Q补为风电场感性无功补偿；Q充为合计的充电功率；Q容为海上风电场总体的容性无功补偿需求，Q损为合计的无功损耗。
在步骤103，当交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求时，对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值。
优选地，其中所述方法还包括：
若交流海缆的工频过电压与工频电压标幺值的比值大于等于第三预设阈值，则确定交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求。
在本发明的实施方式中，第三预设阈值为1.3。根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(GB/T 50064-2014)要求：220kV系统工频过电压按照不超过1.3p.u.考虑。若工频过电压不满足控制要求，即交流海缆的工频过电压与工频电压标幺值的比值大于等于第三预设阈值，则需配置并联高抗以控制工频过电压。具体地，通过分析不同并联高抗配置容量下多种海缆两侧的配比关系，确定并联高抗配置容量的下限值。其中，利用PSD-BPA潮流计算分析程序跟PSD-BPA暂态稳定计算分析程序分别计算不同并联高抗配置容量下，海上风电在无高抗的情况下，以及在有高抗但在交流海缆两侧有不同分配比例情况下的工频过电压值，确定工频过电压值满足控制要求下并联高抗配置容量的下限值。预设的交流海缆两端配比可以根据需求设置。例如，设置海缆首端和末端的配置为28开、37开或55开等。
在步骤104，仅考虑并联高抗的补偿作用，在并网点的电压波动率小于第一预设阈值的情况下，根据不同的并联高抗配置容量下并网点的电压波动率和交流海缆沿线电压分布状态，确定并联高抗配置容量的上限值。
在步骤105，根据所述并联高抗配置容量的下限值和上限值进行并联高抗的配置，并确定海上风电接入系统风功率的波动情况满足预设的风功率波动要求且并网点的电压波动率小于第二预设阈值时的动态无功配置容量。
优选地，其中所述对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值，包括：
设置多种不同的交流海缆两端配置的并联高抗的配比；
对于每个并联高抗配置容量，均利用PSD-BPA潮流计算和PSD-BPA暂态稳定计算确定海上风电在无高抗的情况下，以及在有高抗但在不同配比下交流海缆两端的工频过电压值；
确定流海缆两端的工频过电压值均满足预设的控制要求的并联高抗配置容量中的最小值作为并联高空配置容量的下限值。
在本发明的实施方式中，设置第一预设阈值为10％，第二预设阈值为3.5％。在考虑并联高抗的补偿能力，以及并网点电压波动率不超过10％的要求下，进行并网点电压波动率分析和海缆沿线电压分布是否平衡的分析，以得到并联高抗配置容量的上限。在配置并联高抗后，考虑海上风电接入系统风功率的波动情况，并网点电压波动小于3.5％以内的要求，分析并确定动态无功SVG配置容量。
在步骤106，根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量。
优选地，其中所述根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量，包括：
Q低压＝Q容-Q感-Q高抗-QSVG，
其中，Q低压为低压容抗器的配置容量；Q容为容性无功补偿需求；Q感为感性无功补偿需求；Q高抗为并联高抗的配置容量；QSVG为动态无功配置容量。
下面以江苏如东H5风电无功补偿配置为例，对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
如东东临黄海，风力资源丰富，如东电网位于南通电网的东北部，目前通过5回220kV线路与周边电网相连。2018年，如东地区电网统调电量46.2亿kW·h，比2017年增长9.5％，统调最大负荷897MW，比2017年增加2.8％。目前，如东电网拥有6座220kV变电站，即洋口变(2×180MVA)、马塘变(2×180MVA)、五义变(2×180MVA)、港城变(1×240MVA)、双南变(120+240MVA)、德银变(180MVA)。220kV双南变220kV母线接有中水如东风电(100MW)、华能如东海上风电(远景300MW)，220kV五义变110kV母线已接有龙源凌洋风电(72MW)、联能风电(100MW)；220kV港城变220kV母线接有龙源潮间带风电、华能如东风电及环港陆上风电(至2016年底达到780MW)、中广核如东海上风电(150MW)、龙源蒋家沙海上风电(308MW)，110kV母线接有龙源环港外滩风电(100.5MW)；220kV洋口变220kV母线接有国信东凌风电(150MW)，110kV母线接有龙源东凌垦区风电(100.5MW)；由洋口变供电的110kV东安变110kV母线接有龙源龙安风电(75MW)、华润如东风电(65.5MW)。2018年如东县风电并网接线现状图如图2所示。
具体实施方式包括以下步骤：
(1)搭建江苏如东H5风电接入电网的数据模型。
江苏如东H5风电接入电网，容量30MW。在PSD-BPA程序中，建立含江苏如东H5风电网架数据，包括潮流数据和稳定数据，系统基准容量取100MVA，设备参数均取以系统基准容量为参考的标幺值。具体电网结构如附图3所示。
(2)进行海上风电接入系统的无功平衡分析，计算得出总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求。其中，如东H5风场接入系统无功平衡分析如表1所示。
表1如东H5风场无功平衡分析结果统计表单位MVar
Figure BDA0002494135610000101
(3)进行交流海缆的工频过电压分析，若工频过电压不满足控制要求，则需配置并联高抗以控制工频过电压。通过分析并联高抗不同的容量及海缆两侧的配比关系，得到并联高抗配置容量的下限值。
计算得到分析如东H5风场接入海缆的过电压及沿线电压情况，分别如表2、表3、表4和表5所示。风零条件为风电机组零出力条件，风满条件为风电机组满出力条件。
表2如东风零条件下，不同高抗补偿度下工频过电压情况表
Figure BDA0002494135610000111
Figure BDA0002494135610000121
表3如东风满条件下，不同高抗补偿度下工频过电压情况表
Figure BDA0002494135610000122
Figure BDA0002494135610000131
表4如东风零条件下，不同高抗补偿度下工频过电压情况表(无故障甩负荷)
Figure BDA0002494135610000132
Figure BDA0002494135610000141
表5如东风满条件下，不同高抗补偿度下工频过电压情况表(无故障甩负荷)
Figure BDA0002494135610000142
Figure BDA0002494135610000151
由上表可以得到，在现有的计算文件条件下，可以得出如东H5工程需加装60％补偿度以上的高抗，与第三章总表计算结果基本吻合。
针对采用60％补偿度和70％补偿度，陆上侧与海上侧采用55开和28开的比例进行配置，海缆沿线电压分布计算结果如下表6所示。
表6海缆电压分布表
Figure BDA0002494135610000152
在无高抗补偿的情况下，海缆沿线的电压分布如图4所示。
采用60％补偿度和70％补偿度，陆上侧与海上侧采用55开和28开的比例进行配置，海缆沿线电压分布图如图5和图6所示。
可以看出，采用70％补偿度，采用28开的比例，可以将海缆沿线电压更好的予以控制，两侧压差及沿线电压分布均优于其它配置方案。
(4)在考虑并联高抗的补偿能力，以及并网点电压波动率应不超过10％的要求下，进行并网点电压波动率分析，以及海缆沿线电压分布分析，得到并联高抗的容量需求的上限。
计算并分析并网电压波动功率。当蓬树22接入风电的总功率为800MW时，本工程接入风电功率400MW条件下，在不考虑动态无功补偿的补偿作用，仅考虑高抗的补偿作用的情况下，如东海上侧与陆上侧的电压波动情况如下表7和表8所示。
表7当220kV陆上站接入有功为800MW，如东电压波动表(高抗28开)单位：kV
Figure BDA0002494135610000161
表8当220kV陆上站接入有功为800MW，如东电压波动表(高抗55开)
Figure BDA0002494135610000162
由上表可知当蓬树22接入功率为800MW(如东400MW)，高抗补偿度70％(28开)时，电压波动率为9.64％未超出10％，满足电压波动率的要求。
(5)考虑海上风电接入系统风功率的波动情况，并网点电压波动小于3.5％以内的要求，分析动态无功容量的配置需求，确定动态无功配置容量。
计及陆上侧SVG的无功支撑作用，如东H5风场在风零和风满两种运行方式下的电压波动如下表9至表12所示。
表9 220kV陆上站接入有功为800MW，70％高抗，计及陆上侧SVG的动态无功支撑作用，如东电压波动情况
Figure BDA0002494135610000171
表10 220kV陆上站接入有功为800MW，80％高抗，计及陆上侧SVG的动态无功支撑作用，如东电压波动情况
Figure BDA0002494135610000172
Figure BDA0002494135610000181
表11 220kV陆上站接入有功为700MW，70％高抗，计及陆上侧SVG的动态无功支撑作用，如东电压波动情况
Figure BDA0002494135610000182
表12 220kV陆上站接入有功为700MW，80％高抗，计及陆上侧SVG的动态无功支撑作用，如东电压波动情况
Figure BDA0002494135610000183
计及陆上侧SVG的动态无功支撑作用以及网内发电机等动态无功源的调节能力，当本工程风电功率由零波动至满功率300MW时，陆上及海上侧220kV母线电压动态波动过程如图7和图8所示。可以看出，陆上侧电压基本无波动，海上侧电压波动1.2kV，电压波动率为0.55％。
(6)根据无功平衡，得到剩余的低压容抗器的容量需求。
最终，为解决如东H5风场的过电压问题，无功补偿配置方案为：在海缆两侧配置高压并联电抗器，推荐采用补偿度70％，单回海缆配置容量130Mvar，按陆上侧30Mvar，海上侧100Var进行分配。2)仅考虑高抗的补偿作用，接入系统并网点的电压波动在风功率波动情况下不超10％，满足控制要求。3)在陆上侧配置116Mvar SVG，建议在陆上开关站配套新建1台220/35kV、容量为140MVA的变压器，此时接入系统并网点的电压波动在风功率波动情况下为0.31％，满足工频过电压要求。
图9为根据本发明实施方式的海上风电场接入系统的无功补偿配置系统900的结构示意图。如图9所示，本发明实施方式提供的海上风电场接入系统的无功补偿配置系统900，包括：电网数据模型建立单元901、感性和容性无功补偿需求确定单元902、并联高抗配置容量的下限值确定单元903、并联高抗配置容量的上限值确定单元904、动态无功配置容量确定单元905和低压容抗器的配置容量确定单元906。
优选地，所述电网数据模型建立单元901，用于建立包括海上风电接入系统的电网数据模型。
优选地，所述感性和容性无功补偿需求确定单元902，用于根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求。
优选地，其中所述感性和容性无功补偿需求确定单元902，根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求，包括：
Figure BDA0002494135610000191
Figure BDA0002494135610000192
其中，Q感为感性无功补偿需求；Q容为容性无功补偿需求；P1和Q1分别为流入海底线缆l的有功功率和无功功率；Ul1和Ul2分别为线路首端电压和末端电压；Bl为海底电缆的电纳；Xl为海底电缆的电抗；C为海底电缆单位长度的电容；L为线路长度。
优选地，所述并联高抗配置容量的下限值确定单元903，用于当交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求时，对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值。
优选地，其中所述系统还包括：
判断单元，用于若交流海缆的工频过电压与工频电压标幺值的比值大于等于第三预设阈值，则确定交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求。
优选地，其中所述并联高抗配置容量的下限值确定单元，对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值，包括：
设置多种不同的交流海缆两端配置的并联高抗的配比；
对于每个并联高抗配置容量，均利用PSD-BPA潮流计算和PSD-BPA暂态稳定计算确定海上风电在无高抗的情况下，以及在有高抗但在不同配比下交流海缆两端的工频过电压值；
确定流海缆两端的工频过电压值均满足预设的控制要求的并联高抗配置容量中的最小值作为并联高空配置容量的下限值。
优选地，所述并联高抗配置容量的上限值确定单元904，用于仅考虑并联高抗的补偿作用，在并网点的电压波动率小于第一预设阈值的情况下，根据不同的并联高抗配置容量下并网点的电压波动率和交流海缆沿线电压分布状态，确定并联高抗配置容量的上限值。
优选地，所述动态无功配置容量确定单元905，用于根据所述并联高抗配置容量的下限值和上限值进行并联高抗的配置，并确定海上风电接入系统风功率的波动情况满足预设的风功率波动要求且并网点的电压波动率小于第二预设阈值时的动态无功配置容量。
优选地，所述低压容抗器的配置容量确定单元906，用于根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量。
优选地，其中所述低压容抗器的配置容量确定单元906，根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量，包括：
Q低压＝Q容-Q感-Q高抗-QSVG，
其中，Q低压为低压容抗器的配置容量；Q容为容性无功补偿需求；Q感为感性无功补偿需求；Q高抗为并联高抗的配置容量；QSVG为动态无功配置容量。
本发明的实施例的海上风电场接入系统的无功补偿配置系统900与本发明的另一个实施例的海上风电场接入系统的无功补偿配置方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海上风电场接入系统的无功补偿配置方法，其特征在于，所述方法包括：
建立包括海上风电接入系统的电网数据模型；
根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求；
当交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求时，对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值；
仅考虑并联高抗的补偿作用，在并网点的电压波动率小于第一预设阈值的情况下，根据不同的并联高抗配置容量下并网点的电压波动率和交流海缆沿线电压分布状态，确定并联高抗配置容量的上限值；
根据所述并联高抗配置容量的下限值和上限值进行并联高抗的配置，并确定海上风电接入系统风功率的波动情况满足预设的风功率波动要求且并网点的电压波动率小于第二预设阈值时的动态无功配置容量；
根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求，包括：
Figure FDA0002494135600000011
Figure FDA0002494135600000012
其中，Q感为感性无功补偿需求；Q容为容性无功补偿需求；P1和Q1分别为流入海底线缆l的有功功率和无功功率；Ul1和Ul2分别为线路首端电压和末端电压；Bl为海底电缆的电纳；Xl为海底电缆的电抗；C为海底电缆单位长度的电容；L为线路长度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若交流海缆的工频过电压与工频电压标幺值的比值大于等于第三预设阈值，则确定交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值，包括：
设置多种不同的交流海缆两端配置的并联高抗的配比；
对于每个并联高抗配置容量，均利用PSD-BPA潮流计算和PSD-BPA暂态稳定计算确定海上风电在无高抗的情况下，以及在有高抗但在不同配比下交流海缆两端的工频过电压值；
确定流海缆两端的工频过电压值均满足预设的控制要求的并联高抗配置容量中的最小值作为并联高空配置容量的下限值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量，包括：
Q低压＝Q容-Q感-Q高抗-QSVG，
其中，Q低压为低压容抗器的配置容量；Q容为容性无功补偿需求；Q感为感性无功补偿需求；Q高抗为并联高抗的配置容量；QSVG为动态无功配置容量。
6.一种海上风电场接入系统的无功补偿配置系统，其特征在于，所述系统包括：
电网数据模型建立单元，用于建立包括海上风电接入系统的电网数据模型；
感性和容性无功补偿需求确定单元，用于根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求；
并联高抗配置容量的下限值确定单元，用于当交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求时，对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值；
并联高抗配置容量的上限值确定单元，用于仅考虑并联高抗的补偿作用，在并网点的电压波动率小于第一预设阈值的情况下，根据不同的并联高抗配置容量下并网点的电压波动率和交流海缆沿线电压分布状态，确定并联高抗配置容量的上限值；
动态无功配置容量确定单元，用于根据所述并联高抗配置容量的下限值和上限值进行并联高抗的配置，并确定海上风电接入系统风功率的波动情况满足预设的风功率波动要求且并网点的电压波动率小于第二预设阈值时的动态无功配置容量；
低压容抗器的配置容量确定单元，用于根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述感性和容性无功补偿需求确定单元，根据所述电网数据模型进行海上风电接入系统的无功平衡分析，以确定海上风电场总体的感性无功补偿需求和容性无功补偿需求，包括：
Figure FDA0002494135600000031
Figure FDA0002494135600000032
其中，Q感为感性无功补偿需求；Q容为容性无功补偿需求；P1和Q1分别为流入海底线缆l的有功功率和无功功率；Ul1和Ul2分别为线路首端电压和末端电压；Bl为海底电缆的电纳；Xl为海底电缆的电抗；C为海底电缆单位长度的电容；L为线路长度。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
判断单元，用于若交流海缆的工频过电压与工频电压标幺值的比值大于等于第三预设阈值，则确定交流海缆的工频过电压不满足预设的控制要求。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述并联高抗配置容量的下限值确定单元，对不同的并联高抗配置容量对应的每种预设的交流海缆两端配比下交流海缆的工频过电压进行分析，以确定并联高抗配置容量的下限值，包括：
设置多种不同的交流海缆两端配置的并联高抗的配比；
对于每个并联高抗配置容量，均利用PSD-BPA潮流计算和PSD-BPA暂态稳定计算确定海上风电在无高抗的情况下，以及在有高抗但在不同配比下交流海缆两端的工频过电压值；
确定流海缆两端的工频过电压值均满足预设的控制要求的并联高抗配置容量中的最小值作为并联高空配置容量的下限值。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述低压容抗器的配置容量确定单元，根据所述感性无功补偿需求、容性无功补偿需求、并联高抗的配置容量和动态无功配置容量，确定低压容抗器的配置容量，包括：
Q低压＝Q容-Q感-Q高抗-QSVG，
其中，Q低压为低压容抗器的配置容量；Q容为容性无功补偿需求；Q感为感性无功补偿需求；Q高抗为并联高抗的配置容量；QSVG为动态无功配置容量。
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