海上风电场经交流海缆并网谐波谐振放大分析

采用交流海缆接入电网的海上风电场在电缆线路分布电容的作用下,可能出现陆上风电场不常见的谐波谐振与谐波放大现象,严重威胁到海上风电场安全可靠运行。为研究海上风电场谐波谐振机理与谐波放大影响因素,首先,建立了海上风电场输电系统与集电系统两部分的状态空间模型,并给出谐波放大倍数、谐波含量等指标的计算方法;其次,通过特征值和参与因子揭示了谐波谐振机理及关键影响因素;然后,通过根轨迹法研究了电网短路容量、高压电缆参数和风电机组并网台数对谐振模态的影响;最后,在Matlab/Simulink仿真平台搭建江苏某海上风电场.验证理论分析的有效性。     

海上风电场并网对暂态过电压和谐波谐振特性的影响

海上风电场并网易引起电力系统的谐波谐振问题,从而威胁到电网的安全运行。为此研究了海上风电场并网对陆上电网PCC（公共耦合点）暂态过电压和谐波谐振特性的影响,并提出了谐波谐振的治理方案。首先对浙江省某海上风电场并网工程进行PSCAD仿真建模。然后通过仿真计算得到并网系统在不同运行方式下的暂态过电压和谐波谐振特性。研究结果表明：在不同运行方式下,PCC暂态过电压标幺值最大值为2.1 p.u.,小于限制值3.0 p.u.,符合安全要求。最后采用在PCC处并联5次和7次低阻抗支路滤波器的谐波抑制策略,使得PCC谐波放大现象明显减弱,总谐波畸变率大幅下降,均小于1.5%,消除了2～7次低频谐波放大现象。     

某海上风电场谐波谐振实测及仿真分析

海上风电发展迅速,很多海上风电场采用长距离交流海底电缆接入电网,海缆较高的对地电容使风电场谐波谐振问题愈加突出.本文对某海上风电场因5次谐波谐振造成谐波异常及风机偏航系统故障进行实测,就谐振原因开展阻抗频率扫描和谐波潮流分析并提出相应的抑制措施.     

海上风电场谐波异常的调查与试验分析

电能质量是海上风电并网的重要议题。该文介绍了国内某海上风电谐波异常案例。首先基于长距离海底电缆的分布参数,建立了海上风电220k V主电路的频域数学模型,通过不同位置谐波源计算海上风电的谐振点和谐波放大特性。其次设计并实施了现场试验,试验证明谐波超标的主要原因是长距离海底电缆放大了电网背景谐波。最后,使用Moore-Penrose广义逆分析海缆运行状态,估算并网点谐波阻抗,初步设计了用于海上风电的220k V高压无源滤波器,通过滤波器调整风电场谐波阻抗,抑制谐波超标。     

牵引供电系统谐波谐振特性分析

牵引供电系统谐波谐振一直是影响系统安全的重要因素之一,本文首先介绍了牵引供电系统等效阻抗的分析方法,然后在等效阻抗的基础上进一步分析了谐波阻抗和系统谐振频率的变化规律,同时利用均匀输电方程和传输参数矩阵分析了系统中的谐波电流放大情况,讨论了谐波电流放大和系统参数、机车位置之间的关系,并简述了抑制谐波谐振的措施。     

风电场谐波谐振测试与分析

分析风电机组脱网事故,提出了风电谐波测试方案,研究风电场并网点、集电线路母线、风电机组等不同电气位置的谐波水平及特征,简要分析了谐波谐振导致风电机组脱网的故障机理,得出谐振是由风电机组箱式变压器感抗和风电机组变流器网侧滤波电容容抗引起,并计算出谐振点谐振频率约为1.1kHz。最后,结合现场工程实际提出了谐波谐振治理方案,通过仿真结果和现场测试验证了谐波谐振治理的效果。     

电网谐波电流谐振放大试验分析

５００ｋＶ洛河－繁昌线正式投运后，洛河电厂与田家庵电厂的２２０ｋＶ联络线２７７４线电流波形发生严重畸变，使得２７７４线高频相差保护比相回路发生误动，保护无法投入运行，为了搞清谐波电流增大的原因，我们对洛河电厂进行了谐波测试。     

基于模态分析的风电场并网谐波谐振研究

针对风电场并网时易发生的谐波谐振问题,采用模态分析法对风电场并网系统的节点导纳矩阵进行解耦处理,并通过特征值分解确定其谐振频率、谐振中心等相关信息。首先建立并网LCL逆变器等效诺顿模型和电网等效模型,基于已建立模型,采用模态分析法分析风电场并网谐振现象并给出各节点谐振参与因子、谐振中心等谐振信息。基于仿真平台PSCAD按照某99 MW风电场参数搭建实例仿真模型,在验证模态分析法可行性的同时,深入研究随着风电场集电线路长度和风机并网台数改变时的并网谐振各节点参与因子与谐振中心的变化规律。     

海上风电场集电网的高频谐振分析

大型海上风电场已经成为风力发电的发展趋势,海上风电场集电网采用电缆线路汇集电能,电缆相间电容和对地电容不可忽略,集电网的阻抗网络复杂多变,存在与风电机组阻抗交互作用进而发生高频谐振的风险,威胁到风电场的安全稳定运行。针对这一问题,构建集电网的阻抗网络,将风电场集电网等效为风电机组子系统和剩余等效风场子系统,进一步揭示了高频谐振发生的机理,研究了电缆参数、场内链式电路数量、风电机组接入台数和电网阻抗与互联系统谐振频率的变化规律。以某海上风电场系统作为研究对象,利用MATLAB软件和基于RT-LAB的控制器硬件在环仿真对该风电场进行分析,验证了理论分析的正确性。     

考虑集电网结构的海上风电场谐振研究

海上风力发电已经成为风电领域的重要发展方向。海上风电场中大量应用海底电缆进行电力传输,其较高的对地电容使得风电场的谐振问题更加突出。风电场集电网结构决定了电缆的长度、电气参数与连接方式,直接影响系统的谐振频率与强度。建立了海上风电场电力传输系统的谐波模型,包括风电机组、电缆与变压器模型等。基于模态分析方法,对不同集电网结构下系统的谐振情况进行了仿真计算,并由各节点参与因子分析谐振的主要来源;采用元件参数灵敏度分析方法,评估了主要结构参数对谐振的影响程度;进而针对不同频段谐振给出滤波措施。仿真结果验证了谐振抑制的有效性。     

海上风场电力系统概述

由于环境气候恶劣,海上风场电力系统需要更高的可靠性。介绍海上风场电力系统的四个基本要素,对其中的关键部分和器件进行评析,对海上风场电力系统的热点技术进行论述,提出可能出现的问题,为海上风场电力系统的规划和建设提供参考。     

浅谈海上风电场电力系统

海上风电场电气系统的设计方式直接影响风电场的可靠运行、有功损耗、投资成本等。文章从风电场电气系统的4个主要因素进行介绍和分析,并根据项目规划,结合水域特点,对其在设计、施工和运行等阶段可能出现的问题进行了阐述,为海上风电项目的建设提供参考。     

海上风电场海缆布局优化设计方法北大核心CSCD

海上风电场海缆路径布置形式多样,不同路径形式对海缆综合成本影响较大。文中根据海上风电场电气组网特征,研究海缆布局优化设计方法,建立海缆建设成本和海缆运行损耗成本的优化模型,采用退火算法优化集电海缆拓扑结构,并考虑输电海缆路由结构,以海缆综合成本最低为目标,在全风电场范围内利用MATLAB插值拟合函数构建海缆综合成本与升压站位置的非线性函数关系,据此计算综合成本最小的目标升压站位置,从而确定海缆优化布置方案。通过案例计算,得到了良好的海缆优化布局方案,海缆综合成本有较大降低。结果表明:文中提出的优化设计方法有效,可为海上风电场海缆布局规划提供指导。     

海上风电场经VSC-HVDC并网的次同步振荡与抑制

基于电压源换流器的柔性直流(VSC-HVDC)输电技术已经成为远距离海上风电场接入系统的理想解决方案,由于海上风电机组采用大型风力涡轮机,导致轴系各质块的弹性系数相比传统内陆风电机组有所增大,当海上风电场经VSC-HVDC并网时,将引发两种次同步振荡:风电机组轴系扭振、风电机组与VSC-HVDC换流器控制装置之间相互作用引发的次同步振荡。针对此问题,文中建立海上双馈风电场经VSC-HVDC并网的小信号模型,利用参与因子辨识出轴系扭振和装置间相互作用两种振荡模式以及与之相对应的强相关状态变量;在此基础上,通过特征值分析法绘制根轨迹曲线,进一步分析强相关状态变量参数变化对系统电气阻尼特性的影响;基于信号测试法提出了一种附加阻尼控制的双馈风电机组附加励磁阻尼控制器与柔性直流输电系统次同步阻尼控制器协同抑制措施,并通过DIgSILENT/PowerFactory仿真验证了协同抑制方法的有效性。     

海上风电场经海底电缆送出系统的并联电抗器配置方案北大核心CSCD

海底电缆较大的充电功率导致海上风电输电系统的工频过电压较严重,可采用高压并联电抗器进行限制。文中以中国某220 kV海上风电场为例,对其工频过电压进行了理论计算,并利用电磁暂态计算程序(alternative transient program-electro magnetic transient program,ATP-EMTP)建立了海上风电场经交流海缆送出系统模型,计算了输电系统工频过电压分布,进而对高压并联电抗器配置方案进行了分析。研究表明系统侧甩负荷过电压远大于风场侧甩负荷过电压;总补偿度相同时,在陆上进行单端补偿的效果略优于双端补偿。在此基础上给定了该海上风电场工频过电压限制的高压并联电抗器配置方案,并计算了不同海缆长度下所需的最小补偿度,为工程设计及设备选型提供技术依据。     

海上风电场集电系统全寿命周期成本分析

对两种常用的海上风电场集电系统网络拓扑结构进行研究,从全寿命周期角度建立了其总成本模型,并提出了放射形结构拓扑复杂多变、环形结构运行方式多样条件下的集电系统运行成本与维护成本的计算方法。算例分析以一个典型的近海风电场为例,从全寿命周期成本的角度对其集电系统进行优化,结果表明在现有电气设备成本条件下,环形结构在风电场运行16年之后表现出一定的优势。一组灵敏度数据从不同海缆故障率、海缆单次故障维修成本对集电系统全寿命周期成本的影响进行分析,为后续海上风电场集电系统设计提供指导意见。     

无功配置对海上风电场输出海缆损耗的影响分析

基于海上风电场输电系统模型和海底电缆参数,分析了海上风电场无功补偿配置方法和海缆损耗的计算方法,建立了海上风电场输电系统简化模型,计算了不同规模、不同传输距离海上风电场采用两端补偿和陆上单端补偿两种方案时输出海缆导体损耗,得到了海缆导体损耗-风电场出力曲线。在风电场低出力水平及长距离传输时,两端补偿损耗更低,而在风电场高出力水平或短距离传输时,单端补偿损耗稍低一些。     

海上风电场二次系统设计关键技术

随着国家新能源战略的进一步深入,海上风电即将迎来大发展时期.由于远离陆地,海上风电场具有所处环境复杂、气候恶劣、施工困难、运行维护不便等特点,使其在运行值班模式、继电保护配置、组网方案、信息流传输、设备状态监测、模块化设计等二次关键技术方面与陆地风电场存在较大差异.该文对海上风电场二次系统相关设计技术进行了研究,进一步规范、优化了设计方案,对保证海上风电运行的可靠性,提升自动化水平和建设水平,有序推动我国海上风电的健康发展具有十分重要的意义.     

采用中频不控整流直流系统的远海风电送出方案

远海风电场具有更加丰富和稳定的风能资源,是未来风电发展的主要趋势,目前远海风电主要通过柔性直流系统并网。整流侧采用二极管不控整流单元（diode rectifier unit, DRU）具有明显的经济优势和发展前景,是学术界和工业界的研究热点。为了进一步提高远海风电送出系统的经济性,以整流侧采用DRU的高压直流输电系统为基本拓扑,提出采用中频不控整流直流系统的远海风电送出方案,通过把风电场交流电网的运行频率选为100~400 Hz,可以大幅度减小升压变压器和交流滤波器的体积和重量。同时,提出适用于中频不控整流直流系统的风电机组控制策略,其中,机侧换流器采用定直流电压控制,网侧换流器在全局统一参考坐标系下同时实现定功率控制和定交流侧电压控制。最后,通过PSCAD/EMTDC进行算例仿真,对所提方案的可行性进行验证。