海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法及装置与流程
1.本发明涉及新能源发电调度自动化技术领域，尤其涉及海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法及装置。
背景技术：
2.风力发电是构建新型电力系统的主体能源之一，随着风力发电技术的不断发展，风电场规模不断扩大并逐渐往深远海区域拓展。目前远海风力发电主要采用柔性直流输电系统送出方案，风机变流器采用跟网型控制策略，依赖海上换流站提供交流电压源进行锁相和功率交换。海上换流站装置重量和体积较大，采用直流送出的技术方案成本较高。
3.为解决成本高的问题，现有技术提供了一种海上风电场低频交流送出的技术方案，该方案中风机变流器采用构网型控制策略构造低频交流电压，增加了交流海缆的长度，并将海上换流站安置在陆上，可大幅降低建设成本。构网型风机变流器具有建立交流电压、自同步和提供惯性支撑的能力，具有很高的研究价值和良好的应用前景。
4.由于利用海上风电机组自身的无功调节能力，可以减少无功补偿装置装设成本。然而，该方案中构网型风电场无功功率控制方式主要为等比例或按照容量大小正比例分配无功功率，高风速运行的风电机组可能长时间处于重载运行状态，没有充分利用风电机组间的协调控制能力。此外，由于构网型控制的q-f下垂特性，若风电场的无功功率参考值与实际需要提供的无功功率值存在偏差，风电场构造的频率会偏离额定值。
技术实现要素：
5.本发明提供了海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法及装置，解决了现有海上风电场低频交流送出的技术方案存在风电机组处于重载运行状态的时间可能较长及风电场构造的频率会偏离额定值的缺陷的技术问题。
6.本发明第一方面提供一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法，所述海上风电低频交流送出系统包括依次连接的海上交流母线、升压变压器、陆上交流母线、换流变压器、陆上换流站和陆上交流系统，所述海上交流母线连接各片区的风电场，所述海上交流母线处的电压幅值及频率通过构网型风机变流器集体进行控制，所述陆上交流母线连接无功补偿装置和交流滤波器，所述陆上换流站通过二极管整流器以及模块化多电平换流器逆变将非工频电压转变为工频电压，所述方法包括：
7.根据二极管整流器的功率传输特性确定所述二极管整流器消耗的无功功率，确定无功补偿装置和交流滤波器提供的无功功率实测值以及海上交流母线与陆上交流母线间的无功功率测量值的差值；
8.根据所述消耗的无功功率、所述无功功率实测值和所述无功功率测量值的差值计算得到风电场的总无功功率参考值；
9.确定不同片区风电场的风电机组的额定容量及输出的有功功率，根据所述额定容量及输出的有功功率计算得到各片区风电机组的实际功率裕度，根据所述实际功率裕度和
所述总无功功率参考值计算得到不同片区风电场的无功功率指令；
10.根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各所述无功功率指令进行优化调整，以使得各调整后的无功功率指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内；
11.将调整后的无功功率指令下发至对应片区的风电机组，以使得各片区的风电机组根据所接收到的无功功率指令进行无功功率控制。
12.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据二极管整流器的功率传输特性确定所述二极管整流器消耗的无功功率，包括：
13.按照下式确定所述二极管整流器消耗的无功功率：
[0014][0015]
式中，q
dc
表示二极管整流器消耗的无功功率，p
dc
为二极管整流器传输的有功功率，u
dci
为二极管整流器逆变侧直流电压，x为变压器漏抗。
[0016]
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述消耗的无功功率、所述无功功率实测值和所述无功功率测量值的差值计算得到风电场的总无功功率参考值，包括：
[0017]
按照下式计算得到风电场的总无功功率参考值：
[0018][0019]
式中，表示风电场的总无功功率参考值，q
dc
为二极管整流器消耗的无功功率，qc为无功补偿装置和交流滤波器提供的无功功率实测值，q
l
为海上交流母线与陆上交流母线间的无功功率测量值的差值。
[0020]
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述额定容量及输出的有功功率计算得到各片区风电机组的实际功率裕度，包括：
[0021]
按照下式计算得到各片区风电机组的实际功率裕度：
[0022][0023]
式中，δsi表示第i个片区风电机组的实际功率裕度，s
ni
为第i个片区风电机组的额定容量，p
gi
为第i个片区风电机组输出的有功功率。
[0024]
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述实际功率裕度和所述总无功功率参考值计算得到不同片区风电场的无功功率指令，包括：
[0025]
按照下式计算得到不同片区风电场的无功功率指令：
[0026][0027]
式中，表示第i个片区风电场的无功功率指令，δsi为第i个片区风电机组的实际功率裕度，n为片区数量，为所述总无功功率参考值。
[0028]
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述无功功率阈值范围包括无功功率最大值和无功功率最小值，所述根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各所
述无功功率指令进行优化调整，包括：
[0029]
步骤s10，判断各所述无功功率指令是否超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围；
[0030]
步骤s20，若存在超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围的无功功率指令，将大于对应无功功率最大值的无功功率指令调整为对应无功功率最大值，将小于对应无功功率最小值的无功功率指令调整为对应无功功率最小值，对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配；
[0031]
步骤s30，重复执行步骤s10-s20，直至当前所有无功功率指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内。
[0032]
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配，包括：
[0033]
假设有k个片区风电场的无功功率指令超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围，按照下式对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配：
[0034][0035]
式中，表示剩余片区风电场中的第j个片区风电场重新分配的无功功率指令，δsi为所述第j个片区风电场的实际功率裕度，n为片区数量，为所述总无功功率参考值，为无功功率指令超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围的片区风电场中的第x个片区风电场的无功功率指令。
[0036]
本发明第二方面提供一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制装置，所述海上风电低频交流送出系统包括依次连接的海上交流母线、升压变压器、陆上交流母线、换流变压器、陆上换流站和陆上交流系统，所述海上交流母线连接各片区的风电场，所述海上交流母线处的电压幅值及频率通过构网型风机变流器集体进行控制，所述陆上交流母线连接无功补偿装置和交流滤波器，所述陆上换流站通过二极管整流器以及模块化多电平换流器逆变将非工频电压转变为工频电压，所述装置包括：
[0037]
确定模块，用于根据二极管整流器的功率传输特性确定所述二极管整流器消耗的无功功率，确定无功补偿装置和交流滤波器提供的无功功率实测值以及海上交流母线与陆上交流母线间的无功功率测量值的差值；
[0038]
第一计算模块，用于根据所述消耗的无功功率、所述无功功率实测值和所述无功功率测量值的差值计算得到风电场的总无功功率参考值；
[0039]
第二计算模块，用于确定不同片区风电场的风电机组的额定容量及输出的有功功率，根据所述额定容量及输出的有功功率计算得到各片区风电机组的实际功率裕度，根据所述实际功率裕度和所述总无功功率参考值计算得到不同片区风电场的无功功率指令；
[0040]
指令调整模块，用于根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各所述无功功率指令进行优化调整，以使得各调整后的无功功率指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内；
[0041]
指令下发模块，用于将调整后的无功功率指令下发至对应片区的风电机组，以使
得各片区的风电机组根据所接收到的无功功率指令进行无功功率控制。
[0042]
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述确定模块包括：
[0043]
确定单元，用于按照下式确定所述二极管整流器消耗的无功功率：
[0044][0045]
式中，q
dc
表示二极管整流器消耗的无功功率，p
dc
为二极管整流器传输的有功功率，u
dci
为二极管整流器逆变侧直流电压，x为变压器漏抗。
[0046]
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述第一计算模块包括：
[0047]
第一以计算单元，用于按照下式计算得到风电场的总无功功率参考值：
[0048][0049]
式中，表示风电场的总无功功率参考值，q
dc
为二极管整流器消耗的无功功率，qc为无功补偿装置和交流滤波器提供的无功功率实测值，q
l
为海上交流母线与陆上交流母线间的无功功率测量值的差值。
[0050]
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述第二计算模块包括：
[0051]
第二计算单元，用于按照下式计算得到各片区风电机组的实际功率裕度：
[0052][0053]
式中，δsi表示第i个片区风电机组的实际功率裕度，s
ni
为第i个片区风电机组的额定容量，p
gi
为第i个片区风电机组输出的有功功率。
[0054]
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述第二计算模块包括：
[0055]
第三计算单元，用于按照下式计算得到不同片区风电场的无功功率指令：
[0056][0057]
式中，表示第i个片区风电场的无功功率指令，δsi为第i个片区风电机组的实际功率裕度，n为片区数量，为所述总无功功率参考值。
[0058]
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述指令调整模块包括：
[0059]
判断单元，用于判断各所述无功功率指令是否超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围；
[0060]
调整单元，用于若存在超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围的无功功率指令，将大于对应无功功率最大值的无功功率指令调整为对应无功功率最大值，将小于对应无功功率最小值的无功功率指令调整为对应无功功率最小值，对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配；
[0061]
迭代控制单元，重复执行所述判断单元和所述调整单元，直至当前所有无功功率指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内。
[0062]
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述调整单元具体用于：
[0063]
假设有k个片区风电场的无功功率指令超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围，按照下式对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配：
[0064][0065]
式中，表示剩余片区风电场中的第j个片区风电场重新分配的无功功率指令，δsi为所述第j个片区风电场的实际功率裕度，n为片区数量，为所述总无功功率参考值，为无功功率指令超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围的片区风电场中的第x个片区风电场的无功功率指令。
[0066]
本发明第三方面提供了一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制装置，包括：
[0067]
存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如上任意一项能够实现的方式所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法；
[0068]
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
[0069]
本发明第四方面一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项能够实现的方式所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法。
[0070]
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
[0071]
本发明根据二极管整流器的功率传输特性确定所述二极管整流器消耗的无功功率，确定无功补偿装置和交流滤波器提供的无功功率实测值以及海上交流母线与陆上交流母线间的无功功率测量值的差值；根据所述消耗的无功功率、所述无功功率实测值和所述无功功率测量值的差值计算得到风电场的总无功功率参考值；确定不同片区风电场的风电机组的额定容量及输出的有功功率，根据所述额定容量及输出的有功功率计算得到各片区风电机组的实际功率裕度，根据所述实际功率裕度和所述总无功功率参考值计算得到不同片区风电场的无功功率指令；根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各所述无功功率指令进行优化调整，以使得各调整后的无功功率指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内；将调整后的无功功率指令下发至对应片区的风电机组，以使得各片区的风电机组根据所接收到的无功功率指令进行无功功率控制；本发明结合二极管整流器的功率传输特性确定风电场需要提供的无功功率参考值，以降低构网型风机变流器的频率偏移，并按照不同片区风电机组的实际功率裕度优化无功功率分配，从而减少风电机组的重载运行时间，能够有效解决现有海上风电场低频交流送出的技术方案存在风电机组处于重载运行状态的时间可能较长及风电场构造的频率会偏离额定值的缺陷的技术问题。
附图说明
[0072]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0073]
图1为现有海上风电低频交流送出系统的结构示意图；
[0074]
图2为本发明一个可选实施例提供的一种海上风电低频交流送出系统的无功功率
控制方法的流程图；
[0075]
图3为本发明一个可选实施例提供的根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各无功功率指令进行优化调整的流程图；
[0076]
图4为本发明一个可选实施例提供的一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制装置的结构连接框图。
[0077]
附图标记：
[0078]
l1-海上交流母线；t1-升压变压器；l2-陆上交流母线；t2-换流变压器；a1-陆上换流站；a2-陆上交流系统；svc1-无功补偿装置；f1-交流滤波器；d1-二极管整流器；m1-换流器；cl1-集电线路；sc1-交流海缆线路；1-确定模块；2-第一计算模块；3-第二计算模块；4-指令调整模块；5-指令下发模块。
具体实施方式
[0079]
本发明实施例提供了海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法及装置，用于解决现有海上风电场低频交流送出的技术方案存在风电机组处于重载运行状态的时间可能较长及风电场构造的频率会偏离额定值的缺陷的技术问题。
[0080]
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0081]
图1示出了现有海上风电低频交流送出系统的结构示意图。本发明实施例的方法及装置用于解决例如图1所示的现有海上风电场低频交流送出系统存在风电机组处于重载运行状态的时间可能较长及风电场构造的频率会偏离额定值的缺陷的技术问题。
[0082]
如图1所示，海上风电低频交流送出系统包括依次连接的海上交流母线l1、升压变压器t1、陆上交流母线l2、换流变压器t2、陆上换流站a1和陆上交流系统a2，所述海上交流母线l1连接各片区的风电场，所述海上交流母线l1处的电压幅值及频率通过构网型风机变流器集体进行控制，所述陆上交流母线l2连接无功补偿装置svc1和交流滤波器f1，所述陆上换流站a1通过二极管整流器d1以及换流器m1逆变将非工频电压转变为工频电压。
[0083]
其中，各片区的风电场通过集电线路cl1连接到海上交流母线l1处。海上交流母线l1处的频率可以根据需求进行选择，一般小于50hz。海上交流母线l1经过升压变压器t1后，通过交流海缆线路sc1连接到陆上交流母线l2。
[0084]
作为具体的实施方式，该二极管整流器d1为12脉动二极管阀(dru)，该换流器m1为模块化多电平换流器(mmc)。从而，所述陆上换流站a1采用12脉动二极管阀(dru)整流以及模块化多电平换流器(mmc)逆变将非工频电压转变为工频电压，最后连接至陆上交流系统a2。
[0085]
请参阅图2，图2示出了本发明实施例提供的一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法的流程图。
[0086]
本发明实施例提供的一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法，包括步骤s1-s5。
[0087]
步骤s1，根据二极管整流器d1的功率传输特性确定所述二极管整流器d1消耗的无功功率，确定无功补偿装置svc1和交流滤波器f1提供的无功功率实测值以及海上交流母线l1与陆上交流母线l2间的无功功率测量值的差值。
[0088]
二极管整流器d1是不可控整流器，其特性相当于是lcc换流器m1触发角为零的特殊情况。为减少交直流侧谐波，一般采用12脉动整流桥作为基本换流单元。管整流器的外特性方程为：
[0089][0090]
式中，u
dcr
为整流侧直流电压，ur为变压器阀侧空载线电压，x为变压器漏抗，i
dc
为直流电流，u
dci
为逆变侧直流电压，r
dc
为直流线路电阻，为功率因素角，p
dc
为二极管整流器d1传输的有功功率，q
dc
为二极管整流器d1消耗的无功功率。
[0091]
该外特性方程可表征二极管整流器d1的功率传输特性。
[0092]
陆上换流站a1在岸上共站建设，可忽略直流线路电阻，此时根据二极管整流器d1的功率传输特性，可得到二极管整流器d1消耗的无功功率的计算公式为：
[0093][0094]
式中，q
dc
表示二极管整流器d1消耗的无功功率，p
dc
为二极管整流器d1传输的有功功率，u
dci
为二极管整流器d1逆变侧直流电压，x为变压器漏抗。
[0095]
由上式可知，逆变侧直流电压由换流器m1进行控制，二极管整流器d1消耗的无功功率与传输的有功功率呈正相关。
[0096]
步骤s2，根据所述消耗的无功功率、所述无功功率实测值和所述无功功率测量值的差值计算得到风电场的总无功功率参考值。
[0097]
在一种能够实现的方式中，所述根据所述消耗的无功功率、所述无功功率实测值和所述无功功率测量值的差值计算得到风电场的总无功功率参考值，包括：
[0098]
按照下式计算得到风电场的总无功功率参考值：
[0099][0100]
式中，表示风电场的总无功功率参考值，q
dc
为二极管整流器d1消耗的无功功率，qc为无功补偿装置svc1和交流滤波器f1提供的无功功率实测值，q
l
为海上交流母线l1与陆上交流母线l2间的无功功率测量值的差值。
[0101]
作为另一种能够实现的方式，可以根据历史数据或其他实际情况预先设置qc和q
l
的修正系数，从而按照下式计算得到风电场的总无功功率参考值：
[0102]
[0103]
式中，λ1表示q
l
的修正系数，λ2表示qc的修正系数。
[0104]
步骤s3，确定不同片区风电场的风电机组的额定容量及输出的有功功率，根据所述额定容量及输出的有功功率计算得到各片区风电机组的实际功率裕度，根据所述实际功率裕度和所述总无功功率参考值计算得到不同片区风电场的无功功率指令。
[0105]
在一种能够实现的方式中，所述根据所述额定容量及输出的有功功率计算得到各片区风电机组的实际功率裕度，包括：
[0106]
按照下式计算得到各片区风电机组的实际功率裕度：
[0107][0108]
式中，δsi表示第i个片区风电机组的实际功率裕度，s
ni
为第i个片区风电机组的额定容量，p
gi
为第i个片区风电机组输出的有功功率。
[0109]
需要说明的是，还可以根据其他方式计算各片区风电机组的实际功率裕度。例如，计算风电机组的额定容量和风电机组输出的有功功率的差值或者加权差值作为对应区风电机组的实际功率裕度。
[0110]
在一种能够实现的方式中，所述根据所述实际功率裕度和所述总无功功率参考值计算得到不同片区风电场的无功功率指令，包括：
[0111]
按照下式计算得到不同片区风电场的无功功率指令：
[0112][0113]
式中，表示第i个片区风电场的无功功率指令，δsi为第i个片区风电机组的实际功率裕度，n为片区数量，为所述总无功功率参考值。
[0114]
步骤s4，根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各所述无功功率指令进行优化调整，以使得各调整后的无功功率指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内。
[0115]
在一种能够实现的方式中，如图3所示，所述无功功率阈值范围包括无功功率最大值和无功功率最小值，所述根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各所述无功功率指令进行优化调整，包括：
[0116]
步骤s10，判断各所述无功功率指令是否超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围；
[0117]
步骤s20，若存在超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围的无功功率指令，将大于对应无功功率最大值的无功功率指令调整为对应无功功率最大值，将小于对应无功功率最小值的无功功率指令调整为对应无功功率最小值，对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配；
[0118]
步骤s30，重复执行步骤s10-s20，直至当前所有无功功率指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内。
[0119]
具体地，按照下式对超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围的无功功率指令进行调整：
[0120][0121]
式中，q
maxi
表示第i个片区风电场风机变流器允许的无功功率阈值范围中的无功功率最大值，q
mini
表示第i个片区风电场风机变流器允许的无功功率阈值范围中的无功功率最小值。
[0122]
在一种能够实现的方式中，假设有k个片区风电场的无功功率指令超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围，按照下式对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配：
[0123][0124]
式中，表示剩余片区风电场中的第j个片区风电场重新分配的无功功率指令，δsi为所述第j个片区风电场的实际功率裕度，n为片区数量，为所述总无功功率参考值，为无功功率指令超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围的片区风电场中的第x个片区风电场的无功功率指令。
[0125]
步骤s5，将调整后的无功功率指令下发至对应片区的风电机组，以使得各片区的风电机组根据所接收到的无功功率指令进行无功功率控制。
[0126]
由于同个片区内的风电机组运行状况接近，因此同个片区的无功功率指令可均分到每台风电机组进行控制。具体地，可根据所接收到的无功功率指令和所属片区的风电机组数量，计算无功功率指令的均分值，进而各风电机组根据该无功功率指令的均分值进行无功功率控制。
[0127]
需要说明的是，各片区内可以设置控制单元，以接收下发的无功功率指令，并对无功功率指令进行处理，以得到片区内各风电机组的实际无功功率指令。该实际无功功率指令可以通过对下发的无功功率指令进行均分操作获得，也可以根据实际情况采取其他方式进行对下发的无功功率指令的分配。本实施例对此不做限定。
[0128]
本发明还提供了一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制装置。
[0129]
请参阅图4，图4示出了本发明实施例提供的一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制装置的结构连接框图。
[0130]
本发明实施例提供的一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制装置，包括：
[0131]
确定模块1，用于根据二极管整流器d1的功率传输特性确定所述二极管整流器d1消耗的无功功率，确定无功补偿装置svc1和交流滤波器f1提供的无功功率实测值以及海上交流母线l1与陆上交流母线l2间的无功功率测量值的差值；
[0132]
第一计算模块2，用于根据所述消耗的无功功率、所述无功功率实测值和所述无功功率测量值的差值计算得到风电场的总无功功率参考值；
[0133]
第二计算模块3，用于确定不同片区风电场的风电机组的额定容量及输出的有功功率，根据所述额定容量及输出的有功功率计算得到各片区风电机组的实际功率裕度，根据所述实际功率裕度和所述总无功功率参考值计算得到不同片区风电场的无功功率指令；
[0134]
指令调整模块4，用于根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各所述无功功率指令进行优化调整，以使得各调整后的无功功率指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内；
[0135]
指令下发模块5，用于将调整后的无功功率指令下发至对应片区的风电机组，以使得各片区的风电机组根据所接收到的无功功率指令进行无功功率控制。
[0136]
在一种能够实现的方式中，所述确定模块1包括：
[0137]
确定单元，用于按照下式确定所述二极管整流器d1消耗的无功功率：
[0138][0139]
式中，q
dc
表示二极管整流器d1消耗的无功功率，p
dc
为二极管整流器d1传输的有功功率，u
dci
为二极管整流器d1逆变侧直流电压，x为变压器漏抗。
[0140]
在一种能够实现的方式中，所述第一计算模块200包括：
[0141]
第一以计算单元，用于按照下式计算得到风电场的总无功功率参考值：
[0142][0143]
式中，表示风电场的总无功功率参考值，q
dc
为二极管整流器d1消耗的无功功率，qc为无功补偿装置svc1和交流滤波器f1提供的无功功率实测值，q
l
为海上交流母线l1与陆上交流母线l2间的无功功率测量值的差值。
[0144]
在一种能够实现的方式中，所述第二计算模块3包括：
[0145]
第二计算单元，用于按照下式计算得到各片区风电机组的实际功率裕度：
[0146][0147]
式中，δsi表示第i个片区风电机组的实际功率裕度，s
ni
为第i个片区风电机组的额定容量，p
gi
为第i个片区风电机组输出的有功功率。
[0148]
在一种能够实现的方式中，所述第二计算模块3包括：
[0149]
第三计算单元，用于按照下式计算得到不同片区风电场的无功功率指令：
[0150][0151]
式中，表示第i个片区风电场的无功功率指令，δsi为第i个片区风电机组的实际功率裕度，n为片区数量，为所述总无功功率参考值。
[0152]
在一种能够实现的方式中，所述指令调整模块4包括：
[0153]
判断单元，用于判断各所述无功功率指令是否超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围；
[0154]
调整单元，用于若存在超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围的无功功率指令，将大于对应无功功率最大值的无功功率指令调整为对应无功功率最大值，将小于对应无功功率最小值的无功功率指令调整为对应无功功率最小值，对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配；
[0155]
迭代控制单元，重复执行所述判断单元和所述调整单元，直至当前所有无功功率
指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内。
[0156]
在一种能够实现的方式中，所述调整单元具体用于：
[0157]
假设有k个片区风电场的无功功率指令超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围，按照下式对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配：
[0158][0159]
式中，表示剩余片区风电场中的第j个片区风电场重新分配的无功功率指令，δsi为所述第j个片区风电场的实际功率裕度，n为片区数量，为所述总无功功率参考值，为无功功率指令超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围的片区风电场中的第x个片区风电场的无功功率指令。
[0160]
本发明还提供了一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制装置，包括：
[0161]
存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如上任意一项实施例所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法；
[0162]
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
[0163]
本发明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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项实施例所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法。
[0164]
本发明上述实施例，考虑二极管整流器d1的特性计算得到风电场需要提供的无功功率，能够降低构网型风机变流器的频率偏移，此外按照不同片区风电机组的实际功率裕度优化无功功率分配，实际功率裕度越大的风机分配得到的无功功率指令越高，减小了风电机组的重载运行时间。
[0165]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，上述描述的装置和模块的具体有益效果，可以参考前述方法实施例中的对应有益效果，在此不再赘述。
[0166]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0167]
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0168]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
[0169]
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0170]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：
1.一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法，所述海上风电低频交流送出系统包括依次连接的海上交流母线、升压变压器、陆上交流母线、换流变压器、陆上换流站和陆上交流系统，所述海上交流母线连接各片区的风电场，所述海上交流母线处的电压幅值及频率通过构网型风机变流器集体进行控制，所述陆上交流母线连接无功补偿装置和交流滤波器，所述陆上换流站通过二极管整流器以及换流器逆变将非工频电压转变为工频电压，其特征在于，所述方法包括：根据二极管整流器的功率传输特性确定所述二极管整流器消耗的无功功率，确定无功补偿装置和交流滤波器提供的无功功率实测值以及海上交流母线与陆上交流母线间的无功功率测量值的差值；根据所述消耗的无功功率、所述无功功率实测值和所述无功功率测量值的差值计算得到风电场的总无功功率参考值；确定不同片区风电场的风电机组的额定容量及输出的有功功率，根据所述额定容量及输出的有功功率计算得到各片区风电机组的实际功率裕度，根据所述实际功率裕度和所述总无功功率参考值计算得到不同片区风电场的无功功率指令；根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各所述无功功率指令进行优化调整，以使得各调整后的无功功率指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内；将调整后的无功功率指令下发至对应片区的风电机组，以使得各片区的风电机组根据所接收到的无功功率指令进行无功功率控制。2.根据权利要求1所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法，其特征在于，所述根据二极管整流器的功率传输特性确定所述二极管整流器消耗的无功功率，包括：按照下式确定所述二极管整流器消耗的无功功率：式中，q
dc
表示二极管整流器消耗的无功功率，p
dc
为二极管整流器传输的有功功率，u
dci
为二极管整流器逆变侧直流电压，x为变压器漏抗。3.根据权利要求1所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法，其特征在于，所述根据所述消耗的无功功率、所述无功功率实测值和所述无功功率测量值的差值计算得到风电场的总无功功率参考值，包括：按照下式计算得到风电场的总无功功率参考值：式中，表示风电场的总无功功率参考值，q
dc
为二极管整流器消耗的无功功率，q
c
为无功补偿装置和交流滤波器提供的无功功率实测值，q
l
为海上交流母线与陆上交流母线间的无功功率测量值的差值。4.根据权利要求1所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法，其特征在于，所述根据所述额定容量及输出的有功功率计算得到各片区风电机组的实际功率裕度，包括：按照下式计算得到各片区风电机组的实际功率裕度：
式中，δs
i
表示第i个片区风电机组的实际功率裕度，s
ni
为第i个片区风电机组的额定容量，p
gi
为第i个片区风电机组输出的有功功率。5.根据权利要求1所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法，其特征在于，所述根据所述实际功率裕度和所述总无功功率参考值计算得到不同片区风电场的无功功率指令，包括：按照下式计算得到不同片区风电场的无功功率指令：式中，表示第i个片区风电场的无功功率指令，δs
i
为第i个片区风电机组的实际功率裕度，n为片区数量，为所述总无功功率参考值。6.根据权利要求1所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法，其特征在于，所述无功功率阈值范围包括无功功率最大值和无功功率最小值，所述根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各所述无功功率指令进行优化调整，包括：步骤s10，判断各所述无功功率指令是否超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围；步骤s20，若存在超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围的无功功率指令，将大于对应无功功率最大值的无功功率指令调整为对应无功功率最大值，将小于对应无功功率最小值的无功功率指令调整为对应无功功率最小值，对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配；步骤s30，重复执行步骤s10-s20，直至当前所有无功功率指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内。7.根据权利要求6所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法，其特征在于，所述对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配，包括：假设有k个片区风电场的无功功率指令超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围，按照下式对剩余片区风电场进行无功功率指令的重新分配：式中，表示剩余片区风电场中的第j个片区风电场重新分配的无功功率指令，δs
i
为所述第j个片区风电场的实际功率裕度，n为片区数量，为所述总无功功率参考值，为无功功率指令超出对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围的片区风电场中的第x个片区风电场的无功功率指令。8.一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制装置，所述海上风电低频交流送出系统包括依次连接的海上交流母线、升压变压器、陆上交流母线、换流变压器、陆上换流站和陆上交流系统，所述海上交流母线连接各片区的风电场，所述海上交流母线处的电压幅
值及频率通过构网型风机变流器集体进行控制，所述陆上交流母线连接无功补偿装置和交流滤波器，所述陆上换流站通过二极管整流器以及换流器逆变将非工频电压转变为工频电压，其特征在于，所述装置包括：确定模块，用于根据二极管整流器的功率传输特性确定所述二极管整流器消耗的无功功率，确定无功补偿装置和交流滤波器提供的无功功率实测值以及海上交流母线与陆上交流母线间的无功功率测量值的差值；第一计算模块，用于根据所述消耗的无功功率、所述无功功率实测值和所述无功功率测量值的差值计算得到风电场的总无功功率参考值；第二计算模块，用于确定不同片区风电场的风电机组的额定容量及输出的有功功率，根据所述额定容量及输出的有功功率计算得到各片区风电机组的实际功率裕度，根据所述实际功率裕度和所述总无功功率参考值计算得到不同片区风电场的无功功率指令；指令调整模块，用于根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各所述无功功率指令进行优化调整，以使得各调整后的无功功率指令均在对应片区风机变流器允许的无功功率阈值范围内；指令下发模块，用于将调整后的无功功率指令下发至对应片区的风电机组，以使得各片区的风电机组根据所接收到的无功功率指令进行无功功率控制。9.一种海上风电低频交流送出系统的无功功率控制装置，其特征在于，包括：存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如权利要求1-7任意一项所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法；处理器，用于执行所述存储器中的指令。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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述的海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法。
技术总结
本发明涉及新能源发电调度自动化技术领域，公开了海上风电低频交流送出系统的无功功率控制方法及装置。本发明结合二极管整流器的功率传输特性确定风电场需要提供的无功功率参考值，并计算各片区风电机组的实际功率裕度，根据该实际功率裕度和总无功功率参考值计算得到不同片区风电场的无功功率指令；根据各片区风机变流器允许的无功功率阈值范围对各所述无功功率指令进行优化调整，将调整后的无功功率指令下发至对应片区的风电机组，以使得各片区的风电机组根据所接收到的无功功率指令进行无功功率控制。本发明能够降低构网型风机变流器的频率偏移，并且有效减少风电机组的重载运行时间。重载运行时间。重载运行时间。
