海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算方法及装置与流程

本发明涉及电力系统安全保护，具体涉及一种海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算方法及装置。

背景技术：

1、海上风电并网系统中存在很多具有储能功能的电容、电感元件，在正常运行时，系统处于一个稳定状态，但是当断路器的操作(分、合闸)或系统故障(接地、断线)时，系统参数发生变化，电感所储存的磁场能量和电容所储存的电场能量相互之间将发生转化或传递，引起电磁能量的振荡而出现过电压，从而引起内部过电压现象。随着离岸距离的不断增加，高电压、大截面、长距离的交流海缆导致的内部过电压和无功电压问题将更加突出。

2、随着海上风电技术的推广，高压交流海缆的应用也越来越广泛。由于电缆的充电功率远远大于架空线路的充电功率，因此其轻载时的过电压成为威胁输电线路甚至受端电网安全稳定运行的重要因素。因此，亟需一种海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算方法。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明提出了一种海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算方法及装置。

2、第一方面，提供一种海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算方法，所述海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算方法包括：

3、确定导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由；

4、根据导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由计算海上风电经交流海缆送出系统过电压。

5、优选的，所述导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由包括下述中的至少一种：空载长线路电容效应、长线路不对称接地故障。

6、进一步的，所述根据导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由计算海上风电经交流海缆送出系统过电压，包括：

7、当导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由为空载长线路电容效应时，所述海上风电经交流海缆送出系统过电压的计算式为：

8、

9、上式中，为高压海底电缆x处的工频过电压，为高压海底电缆电源端的等效电压，α为高压海底电缆的相移系数，lx为高压海底电缆x处距离高压海底电缆末端的距离，l为高压海底电缆长度，xg为高压海底电缆电源端的等值阻抗，zc为高压海底电缆的波阻抗。

10、进一步的，所述高压海底电缆电源端为高压海底电缆的首端或末端。

11、进一步的，所述根据导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由计算海上风电经交流海缆送出系统过电压，包括：

12、当导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由为长线路不对称接地故障时，所述海上风电经交流海缆送出系统过电压的计算式为：

13、

14、上式中，为高压海底电缆故障点处的工频过电压，k为接地系数，ea为高压海底电缆故障相的相电压，j为虚数单位。

15、进一步的，所述方法还包括：按下式计算高压海底电缆故障点处的工频过电压幅值：

16、

17、上式中，ubase为故障前高压海底电缆的相电压幅值。

18、进一步的，所述接地系数的计算式如下：

19、

20、上式中，z0为从故障点等效的电网零序阻抗，z1为从故障点等效的电网正序阻抗。

21、第二方面，提供一种海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算装置，所述海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算装置包括：

22、确定模块，用于确定导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由；

23、计算模块，用于根据导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由计算海上风电经交流海缆送出系统过电压。

24、第三方面，提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行所述的海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算方法。

25、第四方面，提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述的海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算方法。

26、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

27、本发明提供了一种海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算方法及装置，包括：确定导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由；根据导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由计算海上风电经交流海缆送出系统过电压。本发明提供的技术方案，分不同导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由给出了风电场经交流海缆的工频过电压计算方法，为进一步研究大规模海上风电经交流海缆送出系统的距离和容量边界确定提供了研究基础。计算结果为交流海缆的选型参数提供了计算方法，为送出系统无功优化配置提供研究基础，保证海上风电接入系统安全稳定运行。

技术特征：

1.一种海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由包括下述中的至少一种：空载长线路电容效应、长线路不对称接地故障。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由计算海上风电经交流海缆送出系统过电压，包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高压海底电缆电源端为高压海底电缆的首端或末端。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由计算海上风电经交流海缆送出系统过电压，包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：按下式计算高压海底电缆故障点处的工频过电压幅值：

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述接地系数的计算式如下：

8.一种海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。

10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及电力系统安全保护技术领域，具体提供了一种海上风电经交流海缆送出系统的过电压计算方法及装置，包括：确定导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由；根据导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由计算海上风电经交流海缆送出系统过电压。本发明提供的技术方案，分不同导致海上风电经交流海缆送出系统过电压的原由给出了风电场经交流海缆的工频过电压计算方法，为进一步研究大规模海上风电经交流海缆送出系统的距离和容量边界确定提供了研究基础。

技术研发人员：钱敏慧,陈宁,赵大伟,姜达军,张磊,王飞,彭佩佩,王洋,胡志杨
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14