风电场接入系统感应滤波支路参数计算方法

摘要

本发明公开了一种基于风电场接入系统感应滤波支路参数计算方法，利用LC滤波器中的单调谐滤波器与变压器的滤波绕组相连，对风电场产生的谐波进行滤除并补偿相应的无功功率。所述发明由多个单调谐滤波器通过并联的形式接入变压器的滤波绕组，不同的单调谐滤波器分别用于滤除不同次数的谐波。本发明的风电场接入系统感应滤波支路参数计算方法可准确计算出单调谐滤波器的参数值，实现对风电主要次谐波的有效屏蔽和无功补偿，降低风电并网对接入电网的影响。

权利要求

1.一种风电场接入系统感应滤波支路参数计算方法，该风电场接入系统包括变压器和感应滤波支路，其中变压器包括一次绕组、二次绕组和滤波绕组；一次绕组接成三角形并与交流电网连接，二次绕组接成星形并与风电场连接，滤波绕组接成三角形并与感应滤波支路连接；其特征在于：（1）变压器设置独立的三角形滤波绕组；

（2）根据所需要消除谐波选择感应滤波支路，包括5次、7次和11次感应滤波支路；

（3）感应滤波支路采用全调谐设计；

（4）确定滤波支路的补偿容量，电容值C ，电感值Ll；

（5）由于谐波电流经过变压器漏抗进入滤波回路，受变压器的影响，各滤波回路对于各次谐波的谐振条件已经不是最佳滤波状态，因此要减小变压器漏抗对滤波器产生的影响；

变压器各绕组的等值电抗计算公式为：

式中，Vsi%为各绕组等值阻抗标幺值；Xi为各绕组等值电抗；i=1对应一次绕组，i=2对应二次绕组，i=3对应滤波绕组；对于滤波绕组，其等值电抗为：因此，便得到变压器等值电感值Lt为：

（6）考虑变压器中电感的影响后，把其电感值折算到单调谐滤波器中，因此，滤波器所需的实际电感为：。

2.根据权利要求1所述的一种风电场接入系统感应滤波支路参数计算方法，其特征在于，首先根据分配的无功补偿容量求电容C，调谐在n次谐波频率的单调谐滤波器电容器和电抗器的关系是：由于系统谐波电压最终会限制在比较小的数值内，故将其忽略，即认为系统交流母线电压只含有基波分量 ；这样，滤波支路除流过n次谐波电流外，还流过由 引起的基波电流 为：则滤波器的基波无功容量即补偿容量为：

其中补偿容量 已知，按无功补偿容量分配值，则可以确定电容器参数值C为：式中， 为n次滤波器分配的无功补偿容量；n为谐振次数； 为系统额定线电压；

为工作角频率；则可以根据谐振频率求电感Ll为：。

说明书

风电场接入系统感应滤波支路参数计算方法

技术领域

[0001] 本发明涉及风电场接入系统感应滤波领域，特别涉及一种基于风电场接入系统感应滤波支路参数计算方法。

背景技术

[0002] 我国的风能建设已经进入快速发展的时期，风电场的容量越来越大，其对系统的影响也越来越明显，产生的谐波污染问题是电力系统较为关注的电能质量问题；

[0003] 在电力系统中的单调谐滤波器由于具有损耗小、单次谐波滤波效果好、短路电流小等优点而应用广泛，而滤波器的参数对滤波效果有重要影响，因此，需要研究一种参数计算方法来使滤波器达到最佳滤波效果。

发明内容

[0004] 为了解决上述技术问题，本实用新型的主要目的在于提供一种风电场接入系统感应滤波支路参数计算方法；利用推导滤波器阻抗和变压器阻抗，来获得一种具有科学依据的风电场接入系统感应滤波支路参数计算方法；

[0005] 为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

[0006] 风电场接入系统感应滤波支路，主要由单调谐滤波器组成，单调谐滤波器中，其主要由电容C和电感L一次串联而成，一端接变压器的感应滤波绕组，另一端接地；

[0007] 风电场接入系统感应滤波支路参数，需要求出单调谐滤波器中的电容C和电感L，还要考虑由于变压器的阻抗对滤波效果产生的影响，计算其等值电感  ，减去此电感对滤波产生的影响，就能得到最佳滤波效果参数计算值。

[0008] 有益效果

[0009] 该实用新型提出的风电场接入系统感应滤波支路参数计算方法，能够减少因变压器阻抗在内的对滤波效果产生的影响，从而达到最佳滤波效果，实现对主要谐波的有效屏蔽和无功功率补偿作用，大大降低风电并网对接入电网的影响。

附图说明

[0010] 图1为本发明的电路结构示意图；

[0011] 图2为不考虑变压器影响的等值电路；

[0012] 图3为考虑变压器影响的等值电路；

[0013] 标号说明：1、风电场，2、并网变压器，3、感应滤波调谐支路，4、交流电网，A、模拟风电场谐波电流源，B、变压器谐波源侧到滤波器侧的等值电抗，C、系统等值阻抗， 、 次谐波滤除单调谐滤波器中电容值， 、 次谐波滤除单调谐滤波器中电感值， 、 次谐波滤除单调谐滤波器中电容值， 、 次谐波滤除单调谐滤波器中电感值。

具体实施方式

[0014] 下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

[0015] 如图1所示为发明的电路结构示意图，图中1为风电场，与并网变压器2的一次绕组相连，3为感应滤波调谐支路，与并网变压器的滤波支路相连，4是交流电网；

[0016] 1. 在感应滤波调谐支路中，参数的计算步骤如下：

[0017] 1）选择所需要消除的某几次谐波，如一般为5次和7次谐波；

[0018] 2）确定滤波支路的补偿容量；

[0019] 3）确定滤波支路的电容值C和电感值L；

[0020] 首先根据分配的无功补偿容量求电容C，调谐在n次谐波频率的单调谐滤波器电容器和电抗器的关系是：

[0021]

[0022] 由于系统谐波电压最终会限制在比较小的数值内，可以忽略，即可以认为系统交流母线电压只含有基波分量 。这样，滤波支路除流过n次谐波电流外，还流过由 引起的基波电流 为：

[0023]

[0024] 则滤波器的基波无功容量即补偿容量为：

[0025]

[0026] 其中补偿容量 已知，按无功补偿容量分配值，则可以确定电容器参数值C为：

[0027] 式中， 为n次滤波器分配的无功补偿容量；n为谐振次数； 为系统额定线电压； 为工作角频率。则可以根据谐振频率求电感为：

[0028]

[0029] 如图2所示为不考虑变压器影响的等值电路，由以上计算公式计算得出相应电容C和电感L的值，此值为没有考虑变压器内部阻抗给滤波效果带来影响时的计算值；

[0030] 2. 考虑变压器阻抗所产生的影响的情况下，需要计算变压器的等值电感；

[0031] 1）确定变压器的额定容量 ；

[0032] 2）确定变压器的阻抗标幺值 ；

[0033] 3）确定变压器的等值电感 ；

[0034] 由于谐波电流经过变压器漏抗进入滤波回路，受变压器的影响，各滤波回路对于各次谐波的谐振条件已经不是最佳滤波状态，因此要减小变压器漏抗对滤波器产生的影响。变压器各绕组的等值电抗计算公式为：

[0035]

[0036]

[0037] 因此，便得到电感值为：

[0038]

[0039] 考虑变压器中阻抗的影响后，把其电感值折算到单调谐滤波器中，因此：

[0040]

[0041] 这样便得到如图3所示的考虑变压器影响的等值电路，此等值电路中单调谐滤波器中的电容值和电感值即为有最佳滤波效果的计算值；

[0042] 本发明通过对风电场接入系统感应滤波支路参数进行计算，实现对风电场主要谐波的有效屏蔽和无功功率补偿，降低了风电并网对接入电网的影响。