海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法及裝置與流程
1.本發明涉及新能源發電調度自動化技術領域，尤其涉及海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法及裝置。
背景技術：
2.風力發電是構建新型電力系統的主體能源之一，隨著風力發電技術的不斷發展，風電場規模不斷擴大并逐漸往深遠海區域拓展。目前遠海風力發電主要采用柔性直流輸電系統送出方案，風機變流器采用跟網型控制策略，依賴海上換流站提供交流電壓源進行鎖相和功率交換。海上換流站裝置重量和體積較大，采用直流送出的技術方案成本較高。
3.為解決成本高的問題，現有技術提供了一種海上風電場低頻交流送出的技術方案，該方案中風機變流器采用構網型控制策略構造低頻交流電壓，增加了交流海纜的長度，并將海上換流站安置在陸上，可大幅降低建設成本。構網型風機變流器具有建立交流電壓、自同步和提供慣性支撐的能力，具有很高的研究價值和良好的應用前景。
4.由于利用海上風電機組自身的無功調節能力，可以減少無功補償裝置裝設成本。然而，該方案中構網型風電場無功功率控制方式主要為等比例或按照容量大小正比例分配無功功率，高風速運行的風電機組可能長時間處于重載運行狀態，沒有充分利用風電機組間的協調控制能力。此外，由于構網型控制的q-f下垂特性，若風電場的無功功率參考值與實際需要提供的無功功率值存在偏差，風電場構造的頻率會偏離額定值。
技術實現要素：
5.本發明提供了海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法及裝置，解決了現有海上風電場低頻交流送出的技術方案存在風電機組處于重載運行狀態的時間可能較長及風電場構造的頻率會偏離額定值的缺陷的技術問題。
6.本發明第一方面提供一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法，所述海上風電低頻交流送出系統包括依次連接的海上交流母線、升壓變壓器、陸上交流母線、換流變壓器、陸上換流站和陸上交流系統，所述海上交流母線連接各片區的風電場，所述海上交流母線處的電壓幅值及頻率通過構網型風機變流器集體進行控制，所述陸上交流母線連接無功補償裝置和交流濾波器，所述陸上換流站通過二極管整流器以及模塊化多電平換流器逆變將非工頻電壓轉變為工頻電壓，所述方法包括：
7.根據二極管整流器的功率傳輸特性確定所述二極管整流器消耗的無功功率，確定無功補償裝置和交流濾波器提供的無功功率實測值以及海上交流母線與陸上交流母線間的無功功率測量值的差值；
8.根據所述消耗的無功功率、所述無功功率實測值和所述無功功率測量值的差值計算得到風電場的總無功功率參考值；
9.確定不同片區風電場的風電機組的額定容量及輸出的有功功率，根據所述額定容量及輸出的有功功率計算得到各片區風電機組的實際功率裕度，根據所述實際功率裕度和
所述總無功功率參考值計算得到不同片區風電場的無功功率指令；
10.根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各所述無功功率指令進行優化調整，以使得各調整后的無功功率指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內；
11.將調整后的無功功率指令下發至對應片區的風電機組，以使得各片區的風電機組根據所接收到的無功功率指令進行無功功率控制。
12.根據本發明第一方面的一種能夠實現的方式，所述根據二極管整流器的功率傳輸特性確定所述二極管整流器消耗的無功功率，包括：
13.按照下式確定所述二極管整流器消耗的無功功率：
[0014][0015]
式中，q
dc
表示二極管整流器消耗的無功功率，p
dc
為二極管整流器傳輸的有功功率，u
dci
為二極管整流器逆變側直流電壓，x為變壓器漏抗。
[0016]
根據本發明第一方面的一種能夠實現的方式，所述根據所述消耗的無功功率、所述無功功率實測值和所述無功功率測量值的差值計算得到風電場的總無功功率參考值，包括：
[0017]
按照下式計算得到風電場的總無功功率參考值：
[0018][0019]
式中，表示風電場的總無功功率參考值，q
dc
為二極管整流器消耗的無功功率，qc為無功補償裝置和交流濾波器提供的無功功率實測值，q
l
為海上交流母線與陸上交流母線間的無功功率測量值的差值。
[0020]
根據本發明第一方面的一種能夠實現的方式，所述根據所述額定容量及輸出的有功功率計算得到各片區風電機組的實際功率裕度，包括：
[0021]
按照下式計算得到各片區風電機組的實際功率裕度：
[0022][0023]
式中，δsi表示第i個片區風電機組的實際功率裕度，s
ni
為第i個片區風電機組的額定容量，p
gi
為第i個片區風電機組輸出的有功功率。
[0024]
根據本發明第一方面的一種能夠實現的方式，所述根據所述實際功率裕度和所述總無功功率參考值計算得到不同片區風電場的無功功率指令，包括：
[0025]
按照下式計算得到不同片區風電場的無功功率指令：
[0026][0027]
式中，表示第i個片區風電場的無功功率指令，δsi為第i個片區風電機組的實際功率裕度，n為片區數量，為所述總無功功率參考值。
[0028]
根據本發明第一方面的一種能夠實現的方式，所述無功功率閾值范圍包括無功功率最大值和無功功率最小值，所述根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各所
述無功功率指令進行優化調整，包括：
[0029]
步驟s10，判斷各所述無功功率指令是否超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍；
[0030]
步驟s20，若存在超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍的無功功率指令，將大于對應無功功率最大值的無功功率指令調整為對應無功功率最大值，將小于對應無功功率最小值的無功功率指令調整為對應無功功率最小值，對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配；
[0031]
步驟s30，重復執行步驟s10-s20，直至當前所有無功功率指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內。
[0032]
根據本發明第一方面的一種能夠實現的方式，所述對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配，包括：
[0033]
假設有k個片區風電場的無功功率指令超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍，按照下式對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配：
[0034][0035]
式中，表示剩余片區風電場中的第j個片區風電場重新分配的無功功率指令，δsi為所述第j個片區風電場的實際功率裕度，n為片區數量，為所述總無功功率參考值，為無功功率指令超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍的片區風電場中的第x個片區風電場的無功功率指令。
[0036]
本發明第二方面提供一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制裝置，所述海上風電低頻交流送出系統包括依次連接的海上交流母線、升壓變壓器、陸上交流母線、換流變壓器、陸上換流站和陸上交流系統，所述海上交流母線連接各片區的風電場，所述海上交流母線處的電壓幅值及頻率通過構網型風機變流器集體進行控制，所述陸上交流母線連接無功補償裝置和交流濾波器，所述陸上換流站通過二極管整流器以及模塊化多電平換流器逆變將非工頻電壓轉變為工頻電壓，所述裝置包括：
[0037]
確定模塊，用于根據二極管整流器的功率傳輸特性確定所述二極管整流器消耗的無功功率，確定無功補償裝置和交流濾波器提供的無功功率實測值以及海上交流母線與陸上交流母線間的無功功率測量值的差值；
[0038]
第一計算模塊，用于根據所述消耗的無功功率、所述無功功率實測值和所述無功功率測量值的差值計算得到風電場的總無功功率參考值；
[0039]
第二計算模塊，用于確定不同片區風電場的風電機組的額定容量及輸出的有功功率，根據所述額定容量及輸出的有功功率計算得到各片區風電機組的實際功率裕度，根據所述實際功率裕度和所述總無功功率參考值計算得到不同片區風電場的無功功率指令；
[0040]
指令調整模塊，用于根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各所述無功功率指令進行優化調整，以使得各調整后的無功功率指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內；
[0041]
指令下發模塊，用于將調整后的無功功率指令下發至對應片區的風電機組，以使
得各片區的風電機組根據所接收到的無功功率指令進行無功功率控制。
[0042]
根據本發明第二方面的一種能夠實現的方式，所述確定模塊包括：
[0043]
確定單元，用于按照下式確定所述二極管整流器消耗的無功功率：
[0044][0045]
式中，q
dc
表示二極管整流器消耗的無功功率，p
dc
為二極管整流器傳輸的有功功率，u
dci
為二極管整流器逆變側直流電壓，x為變壓器漏抗。
[0046]
根據本發明第二方面的一種能夠實現的方式，所述第一計算模塊包括：
[0047]
第一以計算單元，用于按照下式計算得到風電場的總無功功率參考值：
[0048][0049]
式中，表示風電場的總無功功率參考值，q
dc
為二極管整流器消耗的無功功率，qc為無功補償裝置和交流濾波器提供的無功功率實測值，q
l
為海上交流母線與陸上交流母線間的無功功率測量值的差值。
[0050]
根據本發明第二方面的一種能夠實現的方式，所述第二計算模塊包括：
[0051]
第二計算單元，用于按照下式計算得到各片區風電機組的實際功率裕度：
[0052][0053]
式中，δsi表示第i個片區風電機組的實際功率裕度，s
ni
為第i個片區風電機組的額定容量，p
gi
為第i個片區風電機組輸出的有功功率。
[0054]
根據本發明第二方面的一種能夠實現的方式，所述第二計算模塊包括：
[0055]
第三計算單元，用于按照下式計算得到不同片區風電場的無功功率指令：
[0056][0057]
式中，表示第i個片區風電場的無功功率指令，δsi為第i個片區風電機組的實際功率裕度，n為片區數量，為所述總無功功率參考值。
[0058]
根據本發明第二方面的一種能夠實現的方式，所述指令調整模塊包括：
[0059]
判斷單元，用于判斷各所述無功功率指令是否超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍；
[0060]
調整單元，用于若存在超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍的無功功率指令，將大于對應無功功率最大值的無功功率指令調整為對應無功功率最大值，將小于對應無功功率最小值的無功功率指令調整為對應無功功率最小值，對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配；
[0061]
迭代控制單元，重復執行所述判斷單元和所述調整單元，直至當前所有無功功率指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內。
[0062]
根據本發明第二方面的一種能夠實現的方式，所述調整單元具體用于：
[0063]
假設有k個片區風電場的無功功率指令超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍，按照下式對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配：
[0064][0065]
式中，表示剩余片區風電場中的第j個片區風電場重新分配的無功功率指令，δsi為所述第j個片區風電場的實際功率裕度，n為片區數量，為所述總無功功率參考值，為無功功率指令超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍的片區風電場中的第x個片區風電場的無功功率指令。
[0066]
本發明第三方面提供了一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制裝置，包括：
[0067]
存儲器，用于存儲指令；其中，所述指令用于實現如上任意一項能夠實現的方式所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法；
[0068]
處理器，用于執行所述存儲器中的指令。
[0069]
本發明第四方面一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如上任意一項能夠實現的方式所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法。
[0070]
從以上技術方案可以看出，本發明具有以下優點：
[0071]
本發明根據二極管整流器的功率傳輸特性確定所述二極管整流器消耗的無功功率，確定無功補償裝置和交流濾波器提供的無功功率實測值以及海上交流母線與陸上交流母線間的無功功率測量值的差值；根據所述消耗的無功功率、所述無功功率實測值和所述無功功率測量值的差值計算得到風電場的總無功功率參考值；確定不同片區風電場的風電機組的額定容量及輸出的有功功率，根據所述額定容量及輸出的有功功率計算得到各片區風電機組的實際功率裕度，根據所述實際功率裕度和所述總無功功率參考值計算得到不同片區風電場的無功功率指令；根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各所述無功功率指令進行優化調整，以使得各調整后的無功功率指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內；將調整后的無功功率指令下發至對應片區的風電機組，以使得各片區的風電機組根據所接收到的無功功率指令進行無功功率控制；本發明結合二極管整流器的功率傳輸特性確定風電場需要提供的無功功率參考值，以降低構網型風機變流器的頻率偏移，并按照不同片區風電機組的實際功率裕度優化無功功率分配，從而減少風電機組的重載運行時間，能夠有效解決現有海上風電場低頻交流送出的技術方案存在風電機組處于重載運行狀態的時間可能較長及風電場構造的頻率會偏離額定值的缺陷的技術問題。
附圖說明
[0072]
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0073]
圖1為現有海上風電低頻交流送出系統的結構示意圖；
[0074]
圖2為本發明一個可選實施例提供的一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率
控制方法的流程圖；
[0075]
圖3為本發明一個可選實施例提供的根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各無功功率指令進行優化調整的流程圖；
[0076]
圖4為本發明一個可選實施例提供的一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制裝置的結構連接框圖。
[0077]
附圖標記：
[0078]
l1-海上交流母線；t1-升壓變壓器；l2-陸上交流母線；t2-換流變壓器；a1-陸上換流站；a2-陸上交流系統；svc1-無功補償裝置；f1-交流濾波器；d1-二極管整流器；m1-換流器；cl1-集電線路；sc1-交流海纜線路；1-確定模塊；2-第一計算模塊；3-第二計算模塊；4-指令調整模塊；5-指令下發模塊。
具體實施方式
[0079]
本發明實施例提供了海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法及裝置，用于解決現有海上風電場低頻交流送出的技術方案存在風電機組處于重載運行狀態的時間可能較長及風電場構造的頻率會偏離額定值的缺陷的技術問題。
[0080]
為使得本發明的發明目的、特征、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而非全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0081]
圖1示出了現有海上風電低頻交流送出系統的結構示意圖。本發明實施例的方法及裝置用于解決例如圖1所示的現有海上風電場低頻交流送出系統存在風電機組處于重載運行狀態的時間可能較長及風電場構造的頻率會偏離額定值的缺陷的技術問題。
[0082]
如圖1所示，海上風電低頻交流送出系統包括依次連接的海上交流母線l1、升壓變壓器t1、陸上交流母線l2、換流變壓器t2、陸上換流站a1和陸上交流系統a2，所述海上交流母線l1連接各片區的風電場，所述海上交流母線l1處的電壓幅值及頻率通過構網型風機變流器集體進行控制，所述陸上交流母線l2連接無功補償裝置svc1和交流濾波器f1，所述陸上換流站a1通過二極管整流器d1以及換流器m1逆變將非工頻電壓轉變為工頻電壓。
[0083]
其中，各片區的風電場通過集電線路cl1連接到海上交流母線l1處。海上交流母線l1處的頻率可以根據需求進行選擇，一般小于50hz。海上交流母線l1經過升壓變壓器t1后，通過交流海纜線路sc1連接到陸上交流母線l2。
[0084]
作為具體的實施方式，該二極管整流器d1為12脈動二極管閥(dru)，該換流器m1為模塊化多電平換流器(mmc)。從而，所述陸上換流站a1采用12脈動二極管閥(dru)整流以及模塊化多電平換流器(mmc)逆變將非工頻電壓轉變為工頻電壓，最后連接至陸上交流系統a2。
[0085]
請參閱圖2，圖2示出了本發明實施例提供的一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法的流程圖。
[0086]
本發明實施例提供的一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法，包括步驟s1-s5。
[0087]
步驟s1，根據二極管整流器d1的功率傳輸特性確定所述二極管整流器d1消耗的無功功率，確定無功補償裝置svc1和交流濾波器f1提供的無功功率實測值以及海上交流母線l1與陸上交流母線l2間的無功功率測量值的差值。
[0088]
二極管整流器d1是不可控整流器，其特性相當于是lcc換流器m1觸發角為零的特殊情況。為減少交直流側諧波，一般采用12脈動整流橋作為基本換流單元。管整流器的外特性方程為：
[0089][0090]
式中，u
dcr
為整流側直流電壓，ur為變壓器閥側空載線電壓，x為變壓器漏抗，i
dc
為直流電流，u
dci
為逆變側直流電壓，r
dc
為直流線路電阻，為功率因素角，p
dc
為二極管整流器d1傳輸的有功功率，q
dc
為二極管整流器d1消耗的無功功率。
[0091]
該外特性方程可表征二極管整流器d1的功率傳輸特性。
[0092]
陸上換流站a1在岸上共站建設，可忽略直流線路電阻，此時根據二極管整流器d1的功率傳輸特性，可得到二極管整流器d1消耗的無功功率的計算公式為：
[0093][0094]
式中，q
dc
表示二極管整流器d1消耗的無功功率，p
dc
為二極管整流器d1傳輸的有功功率，u
dci
為二極管整流器d1逆變側直流電壓，x為變壓器漏抗。
[0095]
由上式可知，逆變側直流電壓由換流器m1進行控制，二極管整流器d1消耗的無功功率與傳輸的有功功率呈正相關。
[0096]
步驟s2，根據所述消耗的無功功率、所述無功功率實測值和所述無功功率測量值的差值計算得到風電場的總無功功率參考值。
[0097]
在一種能夠實現的方式中，所述根據所述消耗的無功功率、所述無功功率實測值和所述無功功率測量值的差值計算得到風電場的總無功功率參考值，包括：
[0098]
按照下式計算得到風電場的總無功功率參考值：
[0099][0100]
式中，表示風電場的總無功功率參考值，q
dc
為二極管整流器d1消耗的無功功率，qc為無功補償裝置svc1和交流濾波器f1提供的無功功率實測值，q
l
為海上交流母線l1與陸上交流母線l2間的無功功率測量值的差值。
[0101]
作為另一種能夠實現的方式，可以根據歷史數據或其他實際情況預先設置qc和q
l
的修正系數，從而按照下式計算得到風電場的總無功功率參考值：
[0102]
[0103]
式中，λ1表示q
l
的修正系數，λ2表示qc的修正系數。
[0104]
步驟s3，確定不同片區風電場的風電機組的額定容量及輸出的有功功率，根據所述額定容量及輸出的有功功率計算得到各片區風電機組的實際功率裕度，根據所述實際功率裕度和所述總無功功率參考值計算得到不同片區風電場的無功功率指令。
[0105]
在一種能夠實現的方式中，所述根據所述額定容量及輸出的有功功率計算得到各片區風電機組的實際功率裕度，包括：
[0106]
按照下式計算得到各片區風電機組的實際功率裕度：
[0107][0108]
式中，δsi表示第i個片區風電機組的實際功率裕度，s
ni
為第i個片區風電機組的額定容量，p
gi
為第i個片區風電機組輸出的有功功率。
[0109]
需要說明的是，還可以根據其他方式計算各片區風電機組的實際功率裕度。例如，計算風電機組的額定容量和風電機組輸出的有功功率的差值或者加權差值作為對應區風電機組的實際功率裕度。
[0110]
在一種能夠實現的方式中，所述根據所述實際功率裕度和所述總無功功率參考值計算得到不同片區風電場的無功功率指令，包括：
[0111]
按照下式計算得到不同片區風電場的無功功率指令：
[0112][0113]
式中，表示第i個片區風電場的無功功率指令，δsi為第i個片區風電機組的實際功率裕度，n為片區數量，為所述總無功功率參考值。
[0114]
步驟s4，根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各所述無功功率指令進行優化調整，以使得各調整后的無功功率指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內。
[0115]
在一種能夠實現的方式中，如圖3所示，所述無功功率閾值范圍包括無功功率最大值和無功功率最小值，所述根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各所述無功功率指令進行優化調整，包括：
[0116]
步驟s10，判斷各所述無功功率指令是否超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍；
[0117]
步驟s20，若存在超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍的無功功率指令，將大于對應無功功率最大值的無功功率指令調整為對應無功功率最大值，將小于對應無功功率最小值的無功功率指令調整為對應無功功率最小值，對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配；
[0118]
步驟s30，重復執行步驟s10-s20，直至當前所有無功功率指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內。
[0119]
具體地，按照下式對超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍的無功功率指令進行調整：
[0120][0121]
式中，q
maxi
表示第i個片區風電場風機變流器允許的無功功率閾值范圍中的無功功率最大值，q
mini
表示第i個片區風電場風機變流器允許的無功功率閾值范圍中的無功功率最小值。
[0122]
在一種能夠實現的方式中，假設有k個片區風電場的無功功率指令超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍，按照下式對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配：
[0123][0124]
式中，表示剩余片區風電場中的第j個片區風電場重新分配的無功功率指令，δsi為所述第j個片區風電場的實際功率裕度，n為片區數量，為所述總無功功率參考值，為無功功率指令超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍的片區風電場中的第x個片區風電場的無功功率指令。
[0125]
步驟s5，將調整后的無功功率指令下發至對應片區的風電機組，以使得各片區的風電機組根據所接收到的無功功率指令進行無功功率控制。
[0126]
由于同個片區內的風電機組運行狀況接近，因此同個片區的無功功率指令可均分到每臺風電機組進行控制。具體地，可根據所接收到的無功功率指令和所屬片區的風電機組數量，計算無功功率指令的均分值，進而各風電機組根據該無功功率指令的均分值進行無功功率控制。
[0127]
需要說明的是，各片區內可以設置控制單元，以接收下發的無功功率指令，并對無功功率指令進行處理，以得到片區內各風電機組的實際無功功率指令。該實際無功功率指令可以通過對下發的無功功率指令進行均分操作獲得，也可以根據實際情況采取其他方式進行對下發的無功功率指令的分配。本實施例對此不做限定。
[0128]
本發明還提供了一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制裝置。
[0129]
請參閱圖4，圖4示出了本發明實施例提供的一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制裝置的結構連接框圖。
[0130]
本發明實施例提供的一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制裝置，包括：
[0131]
確定模塊1，用于根據二極管整流器d1的功率傳輸特性確定所述二極管整流器d1消耗的無功功率，確定無功補償裝置svc1和交流濾波器f1提供的無功功率實測值以及海上交流母線l1與陸上交流母線l2間的無功功率測量值的差值；
[0132]
第一計算模塊2，用于根據所述消耗的無功功率、所述無功功率實測值和所述無功功率測量值的差值計算得到風電場的總無功功率參考值；
[0133]
第二計算模塊3，用于確定不同片區風電場的風電機組的額定容量及輸出的有功功率，根據所述額定容量及輸出的有功功率計算得到各片區風電機組的實際功率裕度，根據所述實際功率裕度和所述總無功功率參考值計算得到不同片區風電場的無功功率指令；
[0134]
指令調整模塊4，用于根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各所述無功功率指令進行優化調整，以使得各調整后的無功功率指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內；
[0135]
指令下發模塊5，用于將調整后的無功功率指令下發至對應片區的風電機組，以使得各片區的風電機組根據所接收到的無功功率指令進行無功功率控制。
[0136]
在一種能夠實現的方式中，所述確定模塊1包括：
[0137]
確定單元，用于按照下式確定所述二極管整流器d1消耗的無功功率：
[0138][0139]
式中，q
dc
表示二極管整流器d1消耗的無功功率，p
dc
為二極管整流器d1傳輸的有功功率，u
dci
為二極管整流器d1逆變側直流電壓，x為變壓器漏抗。
[0140]
在一種能夠實現的方式中，所述第一計算模塊200包括：
[0141]
第一以計算單元，用于按照下式計算得到風電場的總無功功率參考值：
[0142][0143]
式中，表示風電場的總無功功率參考值，q
dc
為二極管整流器d1消耗的無功功率，qc為無功補償裝置svc1和交流濾波器f1提供的無功功率實測值，q
l
為海上交流母線l1與陸上交流母線l2間的無功功率測量值的差值。
[0144]
在一種能夠實現的方式中，所述第二計算模塊3包括：
[0145]
第二計算單元，用于按照下式計算得到各片區風電機組的實際功率裕度：
[0146][0147]
式中，δsi表示第i個片區風電機組的實際功率裕度，s
ni
為第i個片區風電機組的額定容量，p
gi
為第i個片區風電機組輸出的有功功率。
[0148]
在一種能夠實現的方式中，所述第二計算模塊3包括：
[0149]
第三計算單元，用于按照下式計算得到不同片區風電場的無功功率指令：
[0150][0151]
式中，表示第i個片區風電場的無功功率指令，δsi為第i個片區風電機組的實際功率裕度，n為片區數量，為所述總無功功率參考值。
[0152]
在一種能夠實現的方式中，所述指令調整模塊4包括：
[0153]
判斷單元，用于判斷各所述無功功率指令是否超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍；
[0154]
調整單元，用于若存在超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍的無功功率指令，將大于對應無功功率最大值的無功功率指令調整為對應無功功率最大值，將小于對應無功功率最小值的無功功率指令調整為對應無功功率最小值，對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配；
[0155]
迭代控制單元，重復執行所述判斷單元和所述調整單元，直至當前所有無功功率
指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內。
[0156]
在一種能夠實現的方式中，所述調整單元具體用于：
[0157]
假設有k個片區風電場的無功功率指令超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍，按照下式對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配：
[0158][0159]
式中，表示剩余片區風電場中的第j個片區風電場重新分配的無功功率指令，δsi為所述第j個片區風電場的實際功率裕度，n為片區數量，為所述總無功功率參考值，為無功功率指令超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍的片區風電場中的第x個片區風電場的無功功率指令。
[0160]
本發明還提供了一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制裝置，包括：
[0161]
存儲器，用于存儲指令；其中，所述指令用于實現如上任意一項實施例所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法；
[0162]
處理器，用于執行所述存儲器中的指令。
[0163]
本發明還提供了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如上任意一項實施例所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法。
[0164]
本發明上述實施例，考慮二極管整流器d1的特性計算得到風電場需要提供的無功功率，能夠降低構網型風機變流器的頻率偏移，此外按照不同片區風電機組的實際功率裕度優化無功功率分配，實際功率裕度越大的風機分配得到的無功功率指令越高，減小了風電機組的重載運行時間。
[0165]
所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的裝置和模塊的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，上述描述的裝置和模塊的具體有益效果，可以參考前述方法實施例中的對應有益效果，在此不再贅述。
[0166]
在本技術所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個模塊或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。
[0167]
所述作為分離部件說明的模塊可以是或者也可以不是物理上分開的，作為模塊顯示的部件可以是或者也可以不是物理模塊，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡模塊上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。
[0168]
另外，在本發明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個模塊單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能模塊的形式實現。
[0169]
所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機裝置(可以是個人計算機，服務器，或者網絡裝置等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-only memory)、隨機存取存儲器(ram，random access memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
[0170]
以上所述，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
技術特征：
1.一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法，所述海上風電低頻交流送出系統包括依次連接的海上交流母線、升壓變壓器、陸上交流母線、換流變壓器、陸上換流站和陸上交流系統，所述海上交流母線連接各片區的風電場，所述海上交流母線處的電壓幅值及頻率通過構網型風機變流器集體進行控制，所述陸上交流母線連接無功補償裝置和交流濾波器，所述陸上換流站通過二極管整流器以及換流器逆變將非工頻電壓轉變為工頻電壓，其特征在于，所述方法包括：根據二極管整流器的功率傳輸特性確定所述二極管整流器消耗的無功功率，確定無功補償裝置和交流濾波器提供的無功功率實測值以及海上交流母線與陸上交流母線間的無功功率測量值的差值；根據所述消耗的無功功率、所述無功功率實測值和所述無功功率測量值的差值計算得到風電場的總無功功率參考值；確定不同片區風電場的風電機組的額定容量及輸出的有功功率，根據所述額定容量及輸出的有功功率計算得到各片區風電機組的實際功率裕度，根據所述實際功率裕度和所述總無功功率參考值計算得到不同片區風電場的無功功率指令；根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各所述無功功率指令進行優化調整，以使得各調整后的無功功率指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內；將調整后的無功功率指令下發至對應片區的風電機組，以使得各片區的風電機組根據所接收到的無功功率指令進行無功功率控制。2.根據權利要求1所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法，其特征在于，所述根據二極管整流器的功率傳輸特性確定所述二極管整流器消耗的無功功率，包括：按照下式確定所述二極管整流器消耗的無功功率：式中，q
dc
表示二極管整流器消耗的無功功率，p
dc
為二極管整流器傳輸的有功功率，u
dci
為二極管整流器逆變側直流電壓，x為變壓器漏抗。3.根據權利要求1所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法，其特征在于，所述根據所述消耗的無功功率、所述無功功率實測值和所述無功功率測量值的差值計算得到風電場的總無功功率參考值，包括：按照下式計算得到風電場的總無功功率參考值：式中，表示風電場的總無功功率參考值，q
dc
為二極管整流器消耗的無功功率，q
c
為無功補償裝置和交流濾波器提供的無功功率實測值，q
l
為海上交流母線與陸上交流母線間的無功功率測量值的差值。4.根據權利要求1所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法，其特征在于，所述根據所述額定容量及輸出的有功功率計算得到各片區風電機組的實際功率裕度，包括：按照下式計算得到各片區風電機組的實際功率裕度：
式中，δs
i
表示第i個片區風電機組的實際功率裕度，s
ni
為第i個片區風電機組的額定容量，p
gi
為第i個片區風電機組輸出的有功功率。5.根據權利要求1所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法，其特征在于，所述根據所述實際功率裕度和所述總無功功率參考值計算得到不同片區風電場的無功功率指令，包括：按照下式計算得到不同片區風電場的無功功率指令：式中，表示第i個片區風電場的無功功率指令，δs
i
為第i個片區風電機組的實際功率裕度，n為片區數量，為所述總無功功率參考值。6.根據權利要求1所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法，其特征在于，所述無功功率閾值范圍包括無功功率最大值和無功功率最小值，所述根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各所述無功功率指令進行優化調整，包括：步驟s10，判斷各所述無功功率指令是否超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍；步驟s20，若存在超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍的無功功率指令，將大于對應無功功率最大值的無功功率指令調整為對應無功功率最大值，將小于對應無功功率最小值的無功功率指令調整為對應無功功率最小值，對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配；步驟s30，重復執行步驟s10-s20，直至當前所有無功功率指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內。7.根據權利要求6所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法，其特征在于，所述對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配，包括：假設有k個片區風電場的無功功率指令超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍，按照下式對剩余片區風電場進行無功功率指令的重新分配：式中，表示剩余片區風電場中的第j個片區風電場重新分配的無功功率指令，δs
i
為所述第j個片區風電場的實際功率裕度，n為片區數量，為所述總無功功率參考值，為無功功率指令超出對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍的片區風電場中的第x個片區風電場的無功功率指令。8.一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制裝置，所述海上風電低頻交流送出系統包括依次連接的海上交流母線、升壓變壓器、陸上交流母線、換流變壓器、陸上換流站和陸上交流系統，所述海上交流母線連接各片區的風電場，所述海上交流母線處的電壓幅
值及頻率通過構網型風機變流器集體進行控制，所述陸上交流母線連接無功補償裝置和交流濾波器，所述陸上換流站通過二極管整流器以及換流器逆變將非工頻電壓轉變為工頻電壓，其特征在于，所述裝置包括：確定模塊，用于根據二極管整流器的功率傳輸特性確定所述二極管整流器消耗的無功功率，確定無功補償裝置和交流濾波器提供的無功功率實測值以及海上交流母線與陸上交流母線間的無功功率測量值的差值；第一計算模塊，用于根據所述消耗的無功功率、所述無功功率實測值和所述無功功率測量值的差值計算得到風電場的總無功功率參考值；第二計算模塊，用于確定不同片區風電場的風電機組的額定容量及輸出的有功功率，根據所述額定容量及輸出的有功功率計算得到各片區風電機組的實際功率裕度，根據所述實際功率裕度和所述總無功功率參考值計算得到不同片區風電場的無功功率指令；指令調整模塊，用于根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各所述無功功率指令進行優化調整，以使得各調整后的無功功率指令均在對應片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍內；指令下發模塊，用于將調整后的無功功率指令下發至對應片區的風電機組，以使得各片區的風電機組根據所接收到的無功功率指令進行無功功率控制。9.一種海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制裝置，其特征在于，包括：存儲器，用于存儲指令；其中，所述指令用于實現如權利要求1-7任意一項所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法；處理器，用于執行所述存儲器中的指令。10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1-7任意一項所述的海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法。
技術總結
本發明涉及新能源發電調度自動化技術領域，公開了海上風電低頻交流送出系統的無功功率控制方法及裝置。本發明結合二極管整流器的功率傳輸特性確定風電場需要提供的無功功率參考值，并計算各片區風電機組的實際功率裕度，根據該實際功率裕度和總無功功率參考值計算得到不同片區風電場的無功功率指令；根據各片區風機變流器允許的無功功率閾值范圍對各所述無功功率指令進行優化調整，將調整后的無功功率指令下發至對應片區的風電機組，以使得各片區的風電機組根據所接收到的無功功率指令進行無功功率控制。本發明能夠降低構網型風機變流器的頻率偏移，并且有效減少風電機組的重載運行時間。重載運行時間。重載運行時間。
