CN113725865A - 一种海上风电场无功支撑能力评价方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种海上风电场无功支撑能力评价方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海上风电场无功支撑能力评价方法，包括：构建海上风电场半实物硬件在环仿真系统；分别模拟每一种预设工况下海上风电场发生低电压穿越故障、高电压穿越故障；在每一种预设工况下的低电压穿越故障时，进行低电压穿越故障、高电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果、高电压穿越故障的无功支撑能力结果；基于每一种预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果、高电压穿越故障的无功支撑能力的结果，得到最终的海上风电场的无功支撑能力结果。采用本发明实施例能够较全面地对整个海上风电场站无功支撑能力进行评估，从而提高海上风电场无功支撑能力评估的准确性。

Description

一种海上风电场无功支撑能力评价方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及海上风电场技术领域，尤其涉及一种海上风电场无功支撑能力评价方法、装置及存储介质。
背景技术
随着海上风电场接入电网的渗透率不断加大，其在电能质量、继电保护、供电可靠性等方面对电网的影响也逐步显著，尤其是海上风电场对电网电压的影响尤为突出。海上风电场对于电网电压的影响以及无功支撑能力也成为了需要关注的热点和难点。目前现有技术对于海上风电场无功支撑能力的评价主要通过电压、损耗或功率因数的变化来简单判断，导致准确性较低。
发明内容
本发明提供一种海上风电场无功支撑能力的评价方法、装置及存储介质，以解决现有技术准确性较低的问题，本发明能够较全面地对整个海上风电场站无功支撑能力进行评估，从而提高海上风电场无功支撑能力评估的准确性，并为新能源消纳潜力分析提供了一定的决策参考。
本发明实施例提供了一种海上风电场无功支撑能力评价方法，包括：
构建海上风电场半实物硬件在环仿真系统；
控制所述海上风电场半实物硬件在环仿真系统的并网点的电压跌落，以模拟每一种预设工况下海上风电场发生低电压穿越故障；
在每一种所述预设工况下的低电压穿越故障时，进行低电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果；
控制所述并网点的电压上升，以模拟每一种所述预设工况下海上风电场发生高电压穿越故障；
在每一种所述预设工况下的高电压穿越故障时，进行高电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力结果；
基于每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果和每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力的结果，得到最终的海上风电场的无功支撑能力结果。
进一步地，所述低电压穿越故障的无功支撑能力的测试，包括：
获取所述并网点的低电压穿越故障时的三相瞬时电压和流入所述并网点的低电压穿越故障时的三相瞬时电流；
根据所述低电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述低电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第一无功电流；
当所述并网点的电压跌落至第一预设范围时，获取第一无功电流的第一响应时间、第一调节时间和第一持续时间；
当所述第一响应时间小于预设响应时间阈值、所述第一调节时间小于预设调节时间阈值且所述第一持续时间不小于预设持续时间阈值时，判断所述第一无功电流是否满足第一预设条件，以得到低电压穿越故障的无功支撑能力结果。
进一步地，所述高电压穿越故障的无功支撑能力的测试，包括：
获取所述并网点的高电压穿越故障时的三相瞬时电压和流入所述并网点的高电压穿越故障时的三相瞬时电流；
根据所述高电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述高电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第二无功电流；
当所述并网点的电压上升至第二预设范围时，获取第二无功电流的第二响应时间、第二调节时间和第二持续时间；
当所述第二响应时间小于预设响应时间阈值、所述第二调节时间小于预设调节时间阈值且所述第二持续时间不小于预设持续时间阈值时，判断所述第二无功电流是否满足第二预设条件，以得到高电压穿越故障的无功支撑能力结果。
进一步地，所述根据所述低电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述低电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第一无功电流，包括：
对所述低电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述低电压穿越故障时的三相瞬时电流进行傅里叶变换，得到各相第一基波电压和各相第一基波电流；
采用派克变换计算所述第一基波电压的正序分量和所述第一基波电流的正序分量；
根据所述第一基波电压的正序分量和所述第一基波电流的正序分量，计算第一基波正序分量的无功功率；
根据所述第一基波正序分量的无功功率计算所述海上风电场的第一无功电流。
进一步地，所述根据所述高电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述高电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第二无功电流，包括：
对所述高电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述高电压穿越故障时的三相瞬时电流进行傅里叶变换，得到各相第二基波电压和各相第二基波电流；
采用派克变换计算所述第二基波电压的正序分量和所述第二基波电流的正序分量；
根据所述第二基波电压的正序分量和所述第二基波电流的正序分量，计算第二基波正序分量的无功功率；
根据所述第二基波正序分量的无功功率计算所述海上风电场的第二无功电流。
进一步地，所述第一预设范围具体为0.2UN～0.9UN，则，所述第一预设条件具体为Iq1≥L1×(0.9-UN)×IN,(0.2≤UN≤0.9)，其中，Iq1为海上风电场的第一无功电流，L1为低电压穿越故障时海上风电场输出的动态无功电流与并网点电压变化的比例值，UN为并网点的额定电压，IN为海上风电场的额定电流。
进一步地，所述第二预设范围具体为UN～1.1UN，则，所述第二预设条件具体为Iq2≥H1×(1.1-UN)×IN,(1.1≤UN)，其中，Iq2为海上风电场的第二无功电流，H1为高电压穿越故障时海上风电场输出的动态无功电流与并网点电压变化的比例值，UN为并网点的额定电压，IN为海上风电场的额定电流。
进一步地，所述预设响应时间阈值具体为75ms，所述预设持续时间阈值具体为550ms，所述预设调节时间阈值具体为100ms。
本发明实施例还提供了一种海上风电场无功支撑能力评价装置，包括：
仿真系统构建模块，用于构建海上风电场半实物硬件在环仿真系统；
低电压穿越故障模拟模块，用于控制所述海上风电场半实物硬件在环仿真系统的并网点的电压跌落，以模拟每一种预设工况下海上风电场发生低电压穿越故障；
第一无功支撑能力结果模块，用于在每一种所述预设工况下的低电压穿越故障时，进行低电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果；
高电压穿越故障模拟模块，用于控制所述并网点的电压上升，以模拟每一种所述预设工况下海上风电场发生高电压穿越故障；
第二无功支撑能力结果模块，用于在每一种所述预设工况下的高电压穿越故障时，进行高电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力结果；
最终无功支撑能力结果模块，用于基于每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果和每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力的结果，得到最终的海上风电场的无功支撑能力结果。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上述所述的海上风电场无功支撑能力评价方法。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种海上风电场无功支撑能力评价方法、装置及存储介质，通过海上风电场半实物硬件在环仿真系统模拟每一种预设工况下海上风电场发生低电压穿越故障、高电压穿越故障，能够涵盖海上风电场上各设备的无功支撑效果的评估，同时对每一种预设工况下的低电压穿越故障、高电压穿越故障进行无功支撑能力测试，得到每一种预设工况下的无功支撑能力结果，较全面检测了海上风电场无功支撑的整体效果，能够真实反映海上风电场无功支撑能力，准确性高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种海上风电场无功支撑能力评价方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种海上风电场半实物硬件在环仿真系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种海上风电场在低电压穿越故障时并网点的无功电流随时间变化的i-t图；
图4是本发明实施例提供的一种海上风电场无功支撑能力评价装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，是本发明实施例提供的一种海上风电场无功支撑能力评价方法的流程示意图，所述方法包括：
S11、构建海上风电场半实物硬件在环仿真系统；
所述海上风电场半实物硬件在环仿真系统包括实时仿真模块、硬件试验模块和接口模块；
所述实时仿真模块指在实时仿真器上模拟的海上风电场模型，如图2所示，包括交流电网、升压变压器、N台海上风电机组和SVG无功补偿设备；
所述硬件试验模块包括风机变流器控制器和SVG控制器；
所述接口模块包括模拟量开出单元、数字量输入单元和数字量输出单元；
所述硬件试验模块通过所述接口模块与所述实时仿真模块实现双向闭环连接，所述实时仿真模块将必要的电压和电流信号通过所述模拟量开出单元送出至所述硬件试验模块，并将开关状态(0或1)通过所述数字量输出单元送出至所述硬件试验模块，所述硬件试验模块将生成的脉冲信号通过所述数字量输入单元送出至所述实时仿真模块，以驱动所述N台海上风电机组和所述SVG无功补偿设备运行，从而实现了海上风电场半实物硬件在环实时仿真。
在本发明实施中，所述海上风电场半实物硬件在环仿真系统用于模拟海上风电场全站特性，涵盖了SVG动态无功补偿、风电机组无功特性以及固定电容器等全场无功支撑效果的评估，从而提高了海上风电场无功支撑效果评估的准确性。
S12、控制所述海上风电场半实物硬件在环仿真系统的并网点的电压跌落，以模拟每一种预设工况下海上风电场发生低电压穿越故障；
S13、在每一种所述预设工况下的低电压穿越故障时，进行低电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果；
S14、控制所述并网点的电压上升，以模拟每一种所述预设工况下海上风电场发生高电压穿越故障；
S15、在每一种所述预设工况下的高电压穿越故障时，进行高电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力结果；
可以理解的，通过设置海上风电场所有风电机组的初始有功功率、SVG无功补偿设备的初始无功功率，以设置海上风电场的预设工况；
在开始仿真时，投入海上风电场所有风电机组运行，设置其有功功率初始输出分别为0.2PN、PN，其中PN为额定有功功率；可以理解的，该步骤是给定海上风电场初始有功功率，分别指的是第一种初始状态给定有功功率为0.2倍的额定功率，第二种初始状态给定有功功率为额定功率。
并投入SVG无功补偿设备运行，设置其无功功率初始输出分别为0.2QN、QN、-0.2QN、-QN，其中QN为额定无功功率；可以理解的，该步骤是给定SVG无功补偿设备的初始有功功率，分别指的是SVG无功补偿设备第一种初始状态给定无功功率为0.2倍的容性额定功率，SVG无功补偿设备第二种初始状态给定无功功率为容性额定功率，SVG无功补偿设备第三种初始状态给定无功功率为0.2倍的感性额定功率，SVG无功补偿设备第四种初始状态给定无功功率为感性额定功率。
则，所述预设工况包括以下的至少一种：初始有功功率为0.2倍的额定功率和初始无功功率为0.2倍的容性额定功率、初始有功功率为0.2倍的额定功率和初始无功功率为容性额定功率、初始有功功率为0.2倍的额定功率和初始无功功率为0.2倍的感性额定功率、初始有功功率为0.2倍的额定功率和初始无功功率为感性额定功率、初始有功功率为额定功率和初始无功功率为0.2倍的容性额定功率、初始有功功率为额定功率和初始无功功率为容性额定功率、初始有功功率为额定功率和初始无功功率为0.2倍的感性额定功率、初始有功功率为额定功率和初始无功功率为感性额定功率。
可以理解的，本发明实施例可以先进行S12、S13再进行S14、S15，也可以先进行S14、S15再进行S12、S13，在此不作具体限制。
S16、基于每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果和每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力的结果，得到最终的海上风电场的无功支撑能力结果。
在一具体实施例中，分别获取上述8中预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果和分别获取上述8中预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力结果，并基于上述所有结果，得到最终的所述海上风电场的无功支撑能力结果，可以更全面的评价海上风电场站的无功支撑能力。
本发明实施例能够弥补当前无功支撑能力评价方法单一性的不足，采取全站多目标的定量综合评价方法，较全面地对整个海上风电场站无功支撑能力开展综合评估，涵盖了SVG动态无功补偿、风电机组无功特性以及固定电容器等全场无功支撑效果的评估，从而提高了海上风电场无功支撑效果评估的准确性。
作为上述方案改进，所述低电压穿越故障的无功支撑能力的测试，包括：
获取所述并网点的低电压穿越故障时的三相瞬时电压和流入所述并网点的低电压穿越故障时的三相瞬时电流；
根据所述低电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述低电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第一无功电流；
当所述并网点的电压跌落至第一预设范围时，获取第一无功电流的第一响应时间、第一调节时间和第一持续时间；
当所述第一响应时间小于预设响应时间阈值、所述第一调节时间小于预设调节时间阈值且所述第一持续时间不小于预设持续时间阈值时，判断所述第一无功电流是否满足第一预设条件，以得到低电压穿越故障的无功支撑能力结果。
作为上述方案改进，所述高电压穿越故障的无功支撑能力的测试，包括：
获取所述并网点的高电压穿越故障时的三相瞬时电压和流入所述并网点的高电压穿越故障时的三相瞬时电流；
根据所述高电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述高电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第二无功电流；
当所述并网点的电压上升至第二预设范围时，获取第二无功电流的第二响应时间、第二调节时间和第二持续时间；
当所述第二响应时间小于预设响应时间阈值、所述第二调节时间小于预设调节时间阈值且所述第二持续时间不小于预设持续时间阈值时，判断所述第二无功电流是否满足第二预设条件，以得到高电压穿越故障的无功支撑能力结果。
可以理解的，上述实施例中流入所述并网点的三相瞬时电流为海上风电场所有风电机组和SVG无功补偿装置输出的电流之和。
作为上述方案的改进，所述根据所述低电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述低电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第一无功电流，包括：
对所述低电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述低电压穿越故障时的三相瞬时电流进行傅里叶变换，得到各相第一基波电压和各相第一基波电流；
采用派克变换计算所述第一基波电压的正序分量和所述第一基波电流的正序分量；
根据所述第一基波电压的正序分量和所述第一基波电流的正序分量，计算第一基波正序分量的无功功率；
根据所述第一基波正序分量的无功功率计算所述海上风电场的第一无功电流。
在一具体实施例中，所述对所述低电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述低电压穿越故障时的三相瞬时电流进行傅里叶变换，得到各相第一基波电压和各相第一基波电流，具体包括：
所述各相第一基波电压的实部为：
Figure BDA0003250596600000091
式中，va、vb、vc分别为低电压穿越故障时的A相、B相、C相瞬时电压，ω1表示角速度，t表示时间、T表示离散时间间隔；
所述各相第一基波电压的虚部为：
Figure BDA0003250596600000092
式中，va、vb、vc分别为低电压穿越故障时A相、B相、C相的瞬时电压，ω1表示角速度，t表示时间、T表示离散时间间隔；
所述各相第一基波电流的虚部为：
Figure BDA0003250596600000101
式中，ia、ib、ic分别为低电压穿越故障时A相、B相、C相的瞬时电流，ω1表示角速度，t表示时间、T表示离散时间间隔；
所述各相第一基波电流的虚部为：
Figure BDA0003250596600000102
式中，ia、ib、ic分别为低电压穿越故障时A相、B相、C相的瞬时电流，ω1表示角速度，t表示时间、T表示离散时间间隔；
所述采用派克变换计算所述第一基波电压的正序分量和所述第一基波电流的正序分量，具体包括：
根据下式计算所述第一基波电压的正序分量的实部：
Figure BDA0003250596600000103
式中，VAsin、VBsin、VCsin分别为A相、B相、C相第一基波电压的实部；
根据下式计算所述第一基波电压的正序分量的虚部：
Figure BDA0003250596600000104
式中，VAcos、VBcos、VCcos分别为A相、B相、C相第一基波电压的虚部；
根据下式计算所述第一基波电流的正序分量的实部：
Figure BDA0003250596600000105
式中，IAsin、IBsin、ICsin分别为A相、B相、C相第一基波电流的实部；
根据下式计算所述第一基波电流的正序分量的虚部：
Figure BDA0003250596600000106
式中，IAcos、IBcos、ICcos分别为A相、B相、C相第一基波电流的虚部；
所述根据所述第一基波电压的正序分量和所述第一基波电流的正序分量，计算第一基波正序分量的无功功率，具体包括：
根据下式计算第一基波正序分量的无功功率：
Q1＝1.5(V1cos·I1cos-V1sin·I1sin)
式中，V1cos为第一基波电压的正序分量的虚部，I1cos为第一基波电流的正序分量的虚部，I1sin为第一基波电流的正序分量的实部，V1sin为第一基波电压的正序分量的实部；
所述根据所述第一基波正序分量的无功功率计算所述海上风电场的第一无功电流，具体包括：
根据下式计算所述海上风电场的第一无功电流：
Figure BDA0003250596600000111
式中，Q1为第一基波正序分量的无功功率，V1sin为第一基波电压的正序分量的实部，V1cos为第一基波电压的正序分量的虚部。
作为上述方案的改进，所述根据所述高电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述高电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第二无功电流，包括：
对所述高电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述高电压穿越故障时的三相瞬时电流进行傅里叶变换，得到各相第二基波电压和各相第二基波电流；
采用派克变换计算所述第二基波电压的正序分量和所述第二基波电流的正序分量；
根据所述第二基波电压的正序分量和所述第二基波电流的正序分量，计算第二基波正序分量的无功功率；
根据所述第二基波正序分量的无功功率计算所述海上风电场的第二无功电流。
在一具体实施例中，所述对所述高电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述高电压穿越故障时的三相瞬时电流进行傅里叶变换，得到各相第二基波电压和各相第二基波电流，具体包括：
所述各相第二基波电压的实部为：
Figure BDA0003250596600000121
式中，v'a、v'b、v'c分别为高电压穿越故障时的A相、B相、C相瞬时电压，ω1表示角速度，t表示时间、T表示离散时间间隔；
所述各相第二基波电压的虚部为：
Figure BDA0003250596600000122
式中，v'a、v'b、v'c分别为高电压穿越故障时的A相、B相、C相瞬时电压，ω1表示角速度，t表示时间、T表示离散时间间隔；
所述各相第二基波电流的虚部为：
Figure BDA0003250596600000123
式中，i’a、i’b、i’c分别为高电压穿越故障时A相、B相、C相的瞬时电流，ω1表示角速度，t表示时间、T表示离散时间间隔；
所述各相第二基波电流的虚部为：
Figure BDA0003250596600000131
式中，i’a、i’b、i’c分别为高电压穿越故障时A相、B相、C相的瞬时电流，ω1表示角速度，t表示时间、T表示离散时间间隔；
所述采用派克变换计算所述第二基波电压的正序分量和所述第二基波电流的正序分量，具体包括：
根据下式计算所述第二基波电压的正序分量的实部：
Figure BDA0003250596600000132
式中，VAs'in、VBs'in、VCs'in分别为A相、B相、C相第二基波电压的实部；
根据下式计算所述第二基波电压的正序分量的虚部：
Figure BDA0003250596600000133
式中，VAc'os、VBc'os、VCc'os分别为A相、B相、C相第二基波电压的虚部；
根据下式计算所述第二基波电流的正序分量的实部：
Figure BDA0003250596600000134
式中，IAs'in、IB’sin、IC’sin分别为A相、B相、C相第二基波电流的实部；
根据下式计算所述第二基波电流的正序分量的虚部：
Figure BDA0003250596600000135
式中，IAc'os、IBc'os、ICc'os分别为A相、B相、C相第二基波电流的虚部；
所述根据所述第二基波电压的正序分量和所述第二基波电流的正序分量，计算第二基波正序分量的无功功率，具体包括：
根据下式计算第二基波正序分量的无功功率：
Q2＝1.5(V1'cos·I1'cos-V1'sin·I1'sin)
式中，V1'cos为第二基波电压的正序分量的虚部，I1'cos为第二基波电流的正序分量的虚部，I1'sin为第二基波电流的正序分量的实部，V1'sin为第二基波电压的正序分量的实部；
所述根据所述第二基波正序分量的无功功率计算所述海上风电场的第二无功电流，具体包括：
根据下式计算所述海上风电场的第二无功电流：
Figure BDA0003250596600000141
式中，Q2为第二基波正序分量的无功功率，V1'sin为第二基波电压的正序分量的实部，V1'cos为第二基波电压的正序分量的虚部。
作为上述方案的改进，所述第一预设范围具体为0.2UN～0.9UN，则，所述第一预设条件具体为Iq1≥L1×(0.9-UN)×IN,(0.2≤UN≤0.9)，其中，Iq1为海上风电场的第一无功电流，L1为低电压穿越故障时海上风电场输出的动态无功电流与并网点电压变化的比例值，UN为并网点的额定电压，IN为海上风电场的额定电流。
作为上述方案的改进，所述第二预设范围具体为UN～1.1UN，则，所述第二预设条件具体为Iq2≥H1×(1.1-UN)×IN,(1.1≤UN)，其中，Iq2为海上风电场的第二无功电流，H1为高电压穿越故障时海上风电场输出的动态无功电流与并网点电压变化的比例值，UN为并网点的额定电压，IN为海上风电场的额定电流。
作为上述方案的改进，所述预设响应时间阈值具体为75ms，所述预设持续时间阈值具体为550ms，所述预设调节时间阈值具体为100ms。
在一优选实施例中，在低电压穿越故障时，测试海上风电场第一无功电流的响应时间、第一无功电流的调节时间和第一无功电流的持续时间；
若海上风电场并网点电压在0.2UN～0.9UN，海上风电场第一无功电流响应时间小于75ms，第一无功电流调节时间小于100ms，第一无功电流持续时间不小于550ms，则判断所述第一无功电流是否满足第一预设条件；
若海上风电场注入电网的第一无功电流满足Iq1≥L1×(0.9-UN)×IN,(0.2≤UN≤0.9)，则判定海上风电场无功支撑能力达标，其中，Iq1为海上风电场的第一无功电流，L1为低电压穿越故障时海上风电场输出的动态无功电流与并网点电压变化的比例值，L1取值范围为1.5～2.5，UN为并网点的额定电压，IN为海上风电场的额定电流。
在又一优选实施例中，在高电压穿越故障时，测试海上风电场第二无功电流的响应时间、第二无功电流的调节时间和第二无功电流的持续时间。
若海上风电场并网点电压在UN～1.1UN，海上风电场第二无功电流响应时间小于75ms，第二无功电流调节时间小于100ms，第二无功电流持续时间不小于550ms，则判断所述第二无功电流是否满足第二预设条件；
若海上风电场注入电网的第二无功电流满足Iq2≥H1×(1.1-UN)×IN,(1.1≤UN)，则判定海上风电场无功支撑能力达标，其中，Iq2为海上风电场的第二无功电流，H1为高电压穿越故障时海上风电场输出的动态无功电流与并网点电压变化的比例值，H1取值范围为0～1.5，UN为并网点的额定电压，IN为海上风电场的额定电流。
可以理解的，如图3所示，响应时间是指从电压跌落(或升高)开始时刻至无功电流首次达到90％目标值时刻的时间段；调节时间是指从电压跌落(或升高)开始时刻至电压跌落(或升高)期间无功电流持续运行在允许范围内的开始时刻的时间段；持续时间是指从电压跌落(或升高)期间无功电流持续运行在允许范围内的开始时刻至电压恢复开始时刻的时间段。
对于低电压穿越故障时，在并网点电压跌落至0.2UN～0.9UN时测试无功电流的响应时间、调节时间和持续时间，在图3中，Up1指电压跌落前无功补偿装置连接点电压，kV；
Up2指电压跌落后无功补偿装置连接点电压，kV；
IQ1指装置无功电流初始运行值，kA；
IQ2指装置无功电流控制目标值，kA；
IQM指设定值控制期间装置无功功率偏离控制目标的最大运行值，kA；
t1指电压跌落开始时刻，s；
t2指装置无功电流首次达到90％目标值的时刻，s；
t3指电压跌落期间装置无功电流持续运行在允许范围内的开始时刻，s；
t4指电压回复开始时刻，s；
则，暂态无功电流响应时间te＝t2-t1，调节时间tr＝t3-t1，持续时间td＝t2-t1。
对于高电压穿越故障时，在并网点电压上升至UN～1.1UN时测试无功电流的响应时间、调节时间和持续时间，在此不再赘述。
实施例二
参见图4，是本发明实施例提供的一种海上风电场无功支撑能力评价装置，包括：
仿真系统构建模块21，用于构建海上风电场半实物硬件在环仿真系统；
低电压穿越故障模拟模块22，用于控制所述海上风电场半实物硬件在环仿真系统的并网点的电压跌落，以模拟每一种预设工况下海上风电场发生低电压穿越故障；
第一无功支撑能力结果模块23，用于在每一种所述预设工况下的低电压穿越故障时，进行低电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果；
高电压穿越故障模拟模块24，用于控制所述并网点的电压上升，以模拟每一种所述预设工况下海上风电场发生高电压穿越故障；
第二无功支撑能力结果模块25，用于在每一种所述预设工况下的高电压穿越故障时，进行高电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力结果；
最终无功支撑能力结果模块26，用于基于每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果和每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力的结果，得到最终的海上风电场的无功支撑能力结果。
需要说明的是，本发明实施例二提供的一种海上风电场无功支撑能力评价装置用于执行上述实施例一的一种海上风电场无功支撑能力评价方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
本发明实施例还提供了所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上述实施例所述的海上风电场无功支撑能力评价方法。
本发明实施例所提供的一种海上风电场无功支撑能力评价方法、装置及存储介质，通过海上风电场半实物硬件在环仿真系统模拟每一种预设工况下海上风电场发生低电压穿越故障、高电压穿越故障，能够涵盖海上风电场上各设备的无功支撑效果的评估，同时对每一种预设工况下的低电压穿越故障、高电压穿越故障进行无功支撑能力测试，得到每一种预设工况下的无功支撑能力结果，较全面检测了海上风电场无功支撑的整体效果，能够真实反映海上风电场无功支撑能力，准确性高。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海上风电场无功支撑能力评价方法，其特征在于，包括：
构建海上风电场半实物硬件在环仿真系统；
控制所述海上风电场半实物硬件在环仿真系统的并网点的电压跌落，以模拟每一种预设工况下海上风电场发生低电压穿越故障；
在每一种所述预设工况下的低电压穿越故障时，进行低电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果；
控制所述并网点的电压上升，以模拟每一种所述预设工况下海上风电场发生高电压穿越故障；
在每一种所述预设工况下的高电压穿越故障时，进行高电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力结果；
基于每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果和每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力的结果，得到最终的海上风电场的无功支撑能力结果。
2.如权利要求1所述的海上风电场无功支撑能力评价方法，其特征在于，所述低电压穿越故障的无功支撑能力的测试，包括：
获取所述并网点的低电压穿越故障时的三相瞬时电压和流入所述并网点的低电压穿越故障时的三相瞬时电流；
根据所述低电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述低电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第一无功电流；
当所述并网点的电压跌落至第一预设范围时，获取第一无功电流的第一响应时间、第一调节时间和第一持续时间；
当所述第一响应时间小于预设响应时间阈值、所述第一调节时间小于预设调节时间阈值且所述第一持续时间不小于预设持续时间阈值时，判断所述第一无功电流是否满足第一预设条件，以得到低电压穿越故障的无功支撑能力结果。
3.如权利要求1所述的海上风电场无功支撑能力评价方法，其特征在于，所述高电压穿越故障的无功支撑能力的测试，包括：
获取所述并网点的高电压穿越故障时的三相瞬时电压和流入所述并网点的高电压穿越故障时的三相瞬时电流；
根据所述高电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述高电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第二无功电流；
当所述并网点的电压上升至第二预设范围时，获取第二无功电流的第二响应时间、第二调节时间和第二持续时间；
当所述第二响应时间小于预设响应时间阈值、所述第二调节时间小于预设调节时间阈值且所述第二持续时间不小于预设持续时间阈值时，判断所述第二无功电流是否满足第二预设条件，以得到高电压穿越故障的无功支撑能力结果。
4.如权利要求2所述的海上风电场无功支撑能力评价方法，其特征在于，所述根据所述低电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述低电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第一无功电流，包括：
对所述低电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述低电压穿越故障时的三相瞬时电流进行傅里叶变换，得到各相第一基波电压和各相第一基波电流；
采用派克变换计算所述第一基波电压的正序分量和所述第一基波电流的正序分量；
根据所述第一基波电压的正序分量和所述第一基波电流的正序分量，计算第一基波正序分量的无功功率；
根据所述第一基波正序分量的无功功率计算所述海上风电场的第一无功电流。
5.如权利要求3所述的海上风电场无功支撑能力评价方法，其特征在于，所述根据所述高电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述高电压穿越故障时的三相瞬时电流，计算所述海上风电场的第二无功电流，包括：
对所述高电压穿越故障时的三相瞬时电压和所述高电压穿越故障时的三相瞬时电流进行傅里叶变换，得到各相第二基波电压和各相第二基波电流；
采用派克变换计算所述第二基波电压的正序分量和所述第二基波电流的正序分量；
根据所述第二基波电压的正序分量和所述第二基波电流的正序分量，计算第二基波正序分量的无功功率；
根据所述第二基波正序分量的无功功率计算所述海上风电场的第二无功电流。
6.如权利要求2所述的海上风电场无功支撑能力评价方法，其特征在于，所述第一预设范围具体为0.2UN～0.9UN，则，所述第一预设条件具体为Iq1≥L1×(0.9-UN)×IN,(0.2≤UN≤0.9)，其中，Iq1为海上风电场的第一无功电流，L1为低电压穿越故障时海上风电场输出的动态无功电流与并网点电压变化的比例值，UN为并网点的额定电压，IN为海上风电场的额定电流。
7.如权利要求3所述的海上风电场无功支撑能力评价方法，其特征在于，所述第二预设范围具体为UN～1.1UN，则，所述第二预设条件具体为Iq2≥H1×(1.1-UN)×IN,(1.1≤UN)，其中，Iq2为海上风电场的第二无功电流，H1为高电压穿越故障时海上风电场输出的动态无功电流与并网点电压变化的比例值，UN为并网点的额定电压，IN为海上风电场的额定电流。
8.如权利要求6或7所述的海上风电场无功支撑能力评价方法，其特征在于，所述预设响应时间阈值具体为75ms，所述预设持续时间阈值具体为550ms，所述预设调节时间阈值具体为100ms。
9.一种海上风电场无功支撑能力评价装置，其特征在于，包括：
仿真系统构建模块，用于构建海上风电场半实物硬件在环仿真系统；
低电压穿越故障模拟模块，用于控制所述海上风电场半实物硬件在环仿真系统的并网点的电压跌落，以模拟每一种预设工况下海上风电场发生低电压穿越故障；
第一无功支撑能力结果模块，用于在每一种所述预设工况下的低电压穿越故障时，进行低电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果；
高电压穿越故障模拟模块，用于控制所述并网点的电压上升，以模拟每一种所述预设工况下海上风电场发生高电压穿越故障；
第二无功支撑能力结果模块，用于在每一种所述预设工况下的高电压穿越故障时，进行高电压穿越故障的无功支撑能力的测试，得到每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力结果；
最终无功支撑能力结果模块，用于基于每一种所述预设工况下的低电压穿越故障的无功支撑能力结果和每一种所述预设工况下的高电压穿越故障的无功支撑能力的结果，得到最终的海上风电场的无功支撑能力结果。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如权利要求1～8任一项所述的海上风电场无功支撑能力评价方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117522167A (zh) * 2023-11-21 2024-02-06 国网青海省电力公司清洁能源发展研究院 一种光伏电站主动支撑能力评价方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017067120A1 (zh) * 2015-10-19 2017-04-27 国家电网公司 一种光伏电站低电压穿越数据获取方法
CA3013435A1 (en) * 2016-02-03 2017-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Fault ride-through capability for wind turbine
CN107766596A (zh) * 2016-08-18 2018-03-06 中国电力科学研究院 一种基于典型故障工况集的低电压穿越能力仿真评价方法
CN110571844A (zh) * 2019-07-31 2019-12-13 中国电力科学研究院有限公司 一种风电场高电压穿越能力仿真测试方法及装置
CN113203909A (zh) * 2021-05-08 2021-08-03 南方电网科学研究院有限责任公司 风电场连续故障穿越测试方法、系统、计算机设备和介质
CN113300405A (zh) * 2021-06-24 2021-08-24 广东电网有限责任公司 一种具有孤岛故障穿越能力的孤岛保护方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017067120A1 (zh) * 2015-10-19 2017-04-27 国家电网公司 一种光伏电站低电压穿越数据获取方法
CA3013435A1 (en) * 2016-02-03 2017-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Fault ride-through capability for wind turbine
CN107766596A (zh) * 2016-08-18 2018-03-06 中国电力科学研究院 一种基于典型故障工况集的低电压穿越能力仿真评价方法
CN110571844A (zh) * 2019-07-31 2019-12-13 中国电力科学研究院有限公司 一种风电场高电压穿越能力仿真测试方法及装置
CN113203909A (zh) * 2021-05-08 2021-08-03 南方电网科学研究院有限责任公司 风电场连续故障穿越测试方法、系统、计算机设备和介质
CN113300405A (zh) * 2021-06-24 2021-08-24 广东电网有限责任公司 一种具有孤岛故障穿越能力的孤岛保护方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张梅;李庆;贺敬;秦世耀;: "双馈变流器控制策略对风电场低电压穿越能力的影响研究", 电气应用, no. 23 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117522167A (zh) * 2023-11-21 2024-02-06 国网青海省电力公司清洁能源发展研究院 一种光伏电站主动支撑能力评价方法及装置

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