一种海上风电低频送出系统的最优频率选择方法与流程

技术特征：
1.一种海上风电低频送出系统的最优频率选择方法，包括如下步骤：(1)建立海上风电低频送出系统的等效电路模型，所述系统包括海上风电场、升压变压器、并联高抗、交流海缆、陆上变频站以及陆上工频主网；(2)在给定的低频输电频率寻优区间内提取一定数量的离散频率点，并通过海缆沿线电流计算出各离散频率点对应的最小海缆回数；(3)比较各离散频率点对应的最小海缆回数，选择最小海缆回数最少的离散频率点作为系统的最优频率。2.根据权利要求1所述的最优频率选择方法，其特征在于：所述海上风电场在等效电路模型中被等效为功率源，该功率源发出的有功功率等于海上风电场的额定容量p
n
，其发出的无功功率等于0。3.根据权利要求1所述的最优频率选择方法，其特征在于：所述升压变压器在等效电路模型中被等效为串联阻抗z
t
，其计算表达式如下：其中：u
tn
为升压变压器的二次侧绕组额定电压，s
tn
为升压变压器的额定容量，x
t
为升压变压器的漏抗标幺值，j为虚数单位。4.根据权利要求1所述的最优频率选择方法，其特征在于：所述并联高抗在等效电路模型中被等效为并联导纳y
s
，其计算表达式如下：其中：ρ为高抗补偿度，x
c
为线路等效电容的容抗值，f为系统运行频率，c为单位长度线路等值电容，l为海缆线路长度，j为虚数单位。5.根据权利要求1所述的最优频率选择方法，其特征在于：所述交流海缆在等效电路模型中被等效为π型电路，该π型电路包括串联阻抗z
l
及其两端的并联导纳y
l
，具体计算表达式如下：其中：γ表示线路传播系数，z1为单位长度线路等值阻抗，y1为单位长度线路等值对地导纳，l为海缆线路长度，r1为单位长度线路电阻，l1为单位长度线路电感，g1为单位长度线路电导，c1为单位长度线路电容，f为系统运行频率，n为海缆回数，j为虚数单位。6.根据权利要求1所述的最优频率选择方法，其特征在于：所述陆上变频站以及陆上工频主网在等效电路模型中被等效为交流电压源u
s
，其幅值等于系统的额定电压u
n
，频率等于系统运行频率f。7.根据权利要求1所述的最优频率选择方法，其特征在于：所述步骤(2)中采用以下方程式提取一定数量的离散频率点；
其中：f
m
为所提取的第m个离散频率点，m为自然数且1≤m≤n
f
，n
f
为想要提取的离散频率点数量，f
max
和f
min
分别为低频输电频率寻优区间的上限值和下限值。8.根据权利要求1所述的最优频率选择方法，其特征在于：所述步骤(2)中计算离散频率点对应的最小海缆回数，具体过程如下：2.1设定海缆回数n＝1；2.2设定高抗补偿度ρ＝0；2.3设定系统运行频率f为当前离散频率点；2.4根据当前系统运行频率f、高抗补偿度ρ和海缆回数n计算海缆沿线电流，并根据下式得到海缆沿线电流幅值最大值i
max
：其中：n
l
为海缆的距离离散点数目，k为自然数且1≤k≤n
l
，i
k
为第k个距离离散点处的电流相量；2.5将i
max
与当前离散频率点对应的海缆载流量i
amp
进行比较，所述海缆载流量i
amp
通过iec60287标准公式计算得到；若i
max
≤i
amp
，则认为当前设定的高抗补偿度ρ即为可行补偿度ρ
fea
，当前设定的海缆回数n即为当前离散频率点对应的最小海缆回数；若i
max
＞i
amp
，则按照设定的步长增加高抗补偿度ρ，返回执行步骤2.4；当高抗补偿度ρ超出预设的最大高抗补偿度ρ
max
后，则进入步骤2.6；2.6在当前海缆回数的基础上增加一回海缆，同时将高抗补偿度ρ重新设定为0，返回执行步骤2.4。9.根据权利要求8所述的最优频率选择方法，其特征在于：所述步骤2.4中计算海缆沿线电流的具体过程如下：首先，根据当前系统运行频率f、高抗补偿度ρ和海缆回数n计算系统的等效电路模型参数；然后，采用电路分析方法对系统等效电路模型进行解析，得到线路末端电流向量i
s
即模型中流入交流电压源u
s
的电流；进而，采用以下表达式在交流海缆上选取一定数量的距离离散点；其中：l为海缆线路长度，l
k
为第k个距离离散点与海缆线路末端的间距；最后，根据以下方程式计算海缆沿线电流，包含各距离离散点处的电流相量；
其中：u
k
为第k个距离离散点处的电压相量，γ表示线路传播系数，z1为单位长度线路等值阻抗，y1为单位长度线路等值对地导纳。

技术总结
本发明公开了一种海上风电低频送出系统的最优频率选择方法，该方法针对海上风电低频送出场景，以占据海上风电低频送出工程投资费用主体的海缆回数为优化对象，采用低频输电线路送端高抗补偿方式，通过计算不同频率下海缆沿线电流最大值确定海缆最小回数，并以此为依据选择低频输电最优频率。该方法实施简单，对于指导实际工程设计具有重要价值。本发明可基于实际工程设计数据得到低频输电最优频率，以减小占据海上风电低频送出系统投资费用比重最大的海缆回数为优化目标，实施方法简单，效率高。率高。率高。


技术研发人员：裘鹏 倪晓军 陆翌 陆承宇 黄晓明 徐华 潘武略 金玉琪
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 国网浙江省电力有限公司
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/3/15