[发明专利]一种基于功率区间自适应划分的风电机组谐波电流确定方法

说明书

技术领域：

本发明涉及新能源接入与控制领域，更具体涉及一种基于功率区间自适应划分的风电机组谐波电流确定方法。

背景技术：

风力发电作为可再生能源开发中技术最成熟的、最具有规模开发和商业化发展前景的发电方式之一，由于其在减轻环境污染、调整能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用，越来越受到世界各国的重视并得到了广泛的开发和应用。近年来我国风力发电发展势头迅猛，风电装机每年翻番，大规模并网风电机组的运行对电网及用户的影响也日趋重要。

电力系统中的谐波是由于铁磁饱和设备、电子开关设备和电弧设备等非线性设备的存在而造成。对于风电机组来说，发电机本身产生的谐波是可以忽略的，谐波电流的真正来源是风电机组中采用的电力电子元件。对于定速风电机组来说，由于没有电力电子设备的参与，机组在连续运行过程中基本没有谐波产生。当机组进行投入操作时，软并网装置处于工作状态，将有谐波电流产生，但由于投入的过程较短，这时的谐波注入可以忽略。

变速风电机组则采用了电力电子设备：双馈式异步风电机组的发电机定子直接接入电网，而发电机转子则通过经直流环节连接的两个变流器(即转子侧变流器和电网侧变流器)接入电网。永磁直驱同步风电机组所发电力则通过背靠背全功率风电变流器直接接入电网，该背靠背全功率风电变流器由发电机侧变流器、直流环节和电网侧变流器组成。不论是哪种类型的变速风电机组，机组投入运行后风电变流器都将始终处于工作状态。因此，变速风电机组的并网运行可能会引起谐波注入问题。

谐波电流会引起变压器和电机铁心过热，同时由于谐波电流频率较高，会引起电容器电感值下降，进而导致故障。另外，谐波还会导致三相系统中性线过热，会干扰通讯设备和过电流继电器的正常运行。

目前对于风电机组谐波的统计计算方法是，测试结果基于每个有功功率区间的10min，对每个10％功率区间至少采集9个10min时间序列的瞬时电流测量数据(测试三次、三相)。由于风电机组的功率变化范围较大，因此在不同的功率下的谐波电流也不同，为了更加准确的确定谐波电流产生的原因，可以将对应的功率区间进行细化，但是无限的细化，不仅会延长测试周期，也使得后期计算处理更加复杂。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于功率区间自适应划分的风电机组谐波电流确定方法，更加准确的定位谐波产生的区间，为分析风电机组产生谐波的原因提供更加详细的数据。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于功率区间自适应划分的风电机组谐波电流确定方法，包括：

设置风电机组谐波电流的采集点并按照功率区间的划分对每个功率区间进行电流和电压的数据的采集；

根据采集到的电流和电压的数据确定谐波的参数；

对所述每个功率区间进行初步的对谐波电流的统计计算，根据设定条件和谐波电流结果设定选出不符合设定条件的需要细化的功率区间，并对该所述功率区间行细化，准确定位谐波产生的区间。

在对需要进行细化的所述功率区间进行细化后形成新的功率区间；根据所述新的功率区间范围内原始采集到的数据重新计算该区间内的谐波的参 数，直到重新计算的谐波的参数不能满足所述设定条件且细化后的功率区间为范围最小的能够定位谐波产生的功率区间。

所述设定条件包括总谐波畸变率、各次谐波含有率、间谐波和高频分量。

对小于0％的风电机组额定功率P_n和大于100％的风电机组额定功率P_n的所述功率区间的数据不做要求。

所述功率区间按照每10％的风电机组额定功率进行划分；对每个10％功率区间至少采集9组10min时间序列的瞬时电流测量数据；对每组10min数据进行谐波计算后，进行功率分区间的统计。

所述采集点设置在包括风电机组出口变压器低压侧的三相电压处和三相电流处。

所述谐波的参数包括电流谐波、间谐波、总谐波电流畸变和高频分量发射值。

风电机组的所述电流谐波参数只分析其频率在电网基波频率50倍以内的各谐波电流分量；所述电流谐波采用谐波子群有效值进行分析；某一谐波有效值以及与之直接相邻的两个谱线分量的方和根为第n次谐波子群的有效值G_sg,n；根据下式计算谐波子群有效值：

式中，C_k为频谱分量，C_k等于谐波分量G_n；k＝N*n，N为时间窗内的基波周期数；上角标2代表平方；C_k+i为频谱分量C_k的相邻分量。