一种海上风电场海缆传输极限计算方法及设备与流程

本发明涉及电力电网，具体的讲是一种海上风电场海缆传输极限计算方法及设备。

背景技术：

1、近年来，能源环境问题日益严重，给世界各国带来巨大挑战。为了缓解日益严峻的能源环境问题，清洁能源成为国家能源战略的重要组成部分，发展风电是实现清洁能源战略的必然选择。相比陆上风电，我国海上风力资源储量更加丰富，若能加以利用，则能大大缓解能源环境问题。

2、海上风电大规模接入电网，将对电网的电能质量、电压稳定等方面带来挑战。相对于同电压等级的架空线路，海底电缆充电功率大，可能导致风场并网点出现运行过电压或功率因数过低的现象。随着风电场规模越来越大，海缆输送的容量也越来越大，一旦输送容量超过了海缆的最大载流量，会对电缆造成损坏，甚至威胁整个系统的运行，另外，海缆输送的容量大小也对风机并网点电压、风机的启动过程产生重要影响。

技术实现思路

1、本发明提供一种海上风电场的海缆传输极限计算方法及相关组件，用以解决现有技术中海上风电场传输极限无法确定的缺陷，实现对海上风电场的海缆传输极限的精确计算，提高了海上风电场运行的安全性。

2、本发明提供一种海上风电场的海缆传输极限计算方法，应用于海上风电场交流送出系统模型，所述海上风电场交流送出系统模型包括风机模型、变频器模型、海缆模型及风电场模型；所述海上风电场的海缆传输极限计算方法包括：设置所述风电场模型中的风电场的初始功率p0；设置所述风电场的功率增长步长δp，以使所述风电场的功率p沿δp线性增长；利用所述海上风电场交流送出系统模型进行功率仿真，得到功率仿真结果；判断所述功率仿真结果是否满足预设功率约束条件；若满足，则执行设置所述风电场的功率增长步长δp，以使所述风电场的功率p沿δp线性增长的步骤；若不满足，则根据所述风电场的功率p确定所述海上风电场的海缆的功率传输极限。

3、根据本发明提供的一种海上风电场的海缆传输极限计算方法，所述预设功率约束条件为：

4、

5、其中，上式中的所述预设功率约束条件从上到下分别为：潮流约束、发电机有功功率约束、发电机无功功率约束、节点电压约束、线路传输容量约束和暂态功角稳定约束，是可控发电机集合sg中i号发电机的有功出力，是无功电源集合sr中第i台无功电源的无功出力，vi是母线集合sb中第i条母线的母线电压，是i号母线上的有功负载，gij和bij分别是i号母线和j号母线之间的电导值和电纳值，是线路集合sl中第i条线路的视在功率，sfaul为预想故障集合，为预想故障后最大功角差预测值，为稳定裕度，用于控制优化问题解的保守性。

6、根据本发明提供的一种海上风电场的海缆传输极限计算方法，所述风机模型包括风力机模型、传动系统模型和pmsg模型。

7、根据本发明提供的一种海上风电场的海缆传输极限计算方法，所述变频器模型包括机侧变频器控制模型、网侧变流器控制模型和电压内环控制模型。

8、根据本发明提供的一种海上风电场的海缆传输极限计算方法，所述海缆模型为基于pscad搭建的分布参数频率传输模型。

9、根据本发明提供的一种海上风电场的海缆传输极限计算方法，所述海上风电场交流送出系统模型基于cloudpss云仿真平台进行建模并结合python sdk进行所述功率仿真。

10、根据本发明提供的一种海上风电场的海缆传输极限计算方法，还包括：设置所述海缆模型中海缆的初始长度l；设置所述海缆的长度增长步长δl，以使所述海缆的长度l沿δl线性增长；利用所述海上风电场交流送出系统模型进行电压仿真，得到电压仿真结果；判断所述电压结果是否满足预设电压范围；若满足，则根据所述海缆的长度l确定所述海上风电场的海缆的距离传输极限；若不满足，则执行设置所述海缆的长度增长步长δl，以使所述海缆的长度l沿δl线性增长的步骤。

11、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述海上风电场的海缆传输极限计算方法。

12、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述海上风电场的海缆传输极限计算方法。

13、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述海上风电场的海缆传输极限计算方法。

14、本发明提供的一种海上风电场的海缆传输极限计算方法及相关组件，应用于海上风电场交流送出系统模型，该方法通过设置风电场模型中的风电场的初始功率p0；设置风电场的功率增长步长δp，以使风电场的功率p沿δp线性增长；利用海上风电场交流送出系统模型进行功率仿真，得到功率仿真结果；判断功率仿真结果是否满足预设功率约束条件；若满足，则执行设置风电场的功率增长步长δp，以使风电场的功率p沿δp线性增长的步骤；若不满足，则根据风电场的功率p确定海上风电场的海缆的功率传输极限，可以得到海缆传输的最大功率，从而可以将海缆输送的容量维持在安全范围，以便对海上风电场安全运行提供指导。

15、为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种海上风电场的海缆传输极限计算方法，其特征在于，应用于海上风电场交流送出系统模型，所述海上风电场交流送出系统模型包括风机模型、变频器模型、海缆模型及风电场模型；

2.根据权利要求1所述的海上风电场的海缆传输极限计算方法，其特征在于，所述预设功率约束条件为：

3.根据权利要求1所述的海上风电场的海缆传输极限计算方法，其特征在于，所述风机模型包括风力机模型、传动系统模型和pmsg模型。

4.根据权利要求1所述的海上风电场的海缆传输极限计算方法，其特征在于，所述变频器模型包括机侧变频器控制模型、网侧变流器控制模型和电压内环控制模型。

5.根据权利要求1所述的海上风电场的海缆传输极限计算方法，其特征在于，所述海缆模型为基于pscad搭建的分布参数频率传输模型。

6.根据权利要求1所述的海上风电场的海缆传输极限计算方法，其特征在于，所述海上风电场交流送出系统模型基于cloudpss云仿真平台进行建模并结合python sdk进行所述功率仿真。

7.根据权利要求1至6任一项所述的海上风电场的海缆传输极限计算方法，其特征在于，还包括：

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述海上风电场的海缆传输极限计算方法。

9.一种非暂态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如权利要求1至7任一项所述海上风电场的海缆传输极限计算方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述海上风电场的海缆传输极限计算方法。

技术总结
本发明公开了一种海上风电场的海缆传输极限计算方法及设备，应用于海上风电场交流送出系统模型，该方法包括：设置风电场模型中的风电场的初始功率P<subgt;0</subgt;；设置风电场的功率增长步长ΔP，以使风电场的功率P沿ΔP线性增长；利用海上风电场交流送出系统模型进行功率仿真，得到功率仿真结果；判断功率仿真结果是否满足预设功率约束条件；若满足，则执行设置风电场的功率增长步长ΔP，以使风电场的功率P沿ΔP线性增长的步骤；若不满足，则根据风电场的功率P确定海上风电场的海缆的功率传输极限。通过本发明提供的方法，可以得到海缆传输的最大功率，从而可以将海缆输送的容量维持在安全范围，以便对海上风电场安全运行提供指导。

技术研发人员：牛晨晖,郭小江,申旭辉,孙栩,奚嘉雯,陈怡静,李春华,赵瑞斌,田立亭,彭程,彭泳江,唐程,施俊佼,祝建域,谢洪,王呈呈,孙铭
受保护的技术使用者：盛东如东海上风力发电有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13