(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211076969.8 (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 江苏方天电力技 术有限公司 地址 211102 江苏省南京市江宁区科 学园 天元中路19号 申请人 东南大学 (72)发明人 顾文　袁超　郑超航　唐一铭　 梅睿　吴熙　杨宏宇　喻建　莫菲　 汪泓　 (74)专利代理 机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 专利代理师 徐燕 (51)Int.Cl. H02J 3/00(2006.01) H02J 3/38(2006.01)G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种适用 于海上风电场 的谐波串并联谐振 放大分析方法 (57)摘要 一种适用 于海上风电场 的谐波串并联谐振 放大分析方法， 本申请提出海上风电场的通用建 模方法， 实现了海上风电场全阶状态空间模型的 快速建立， 通过求解其主导极点， 发现海上风电 场潜在的谐振 频率； 进而引入拉普拉斯变换将海 上风电场时域下的高阶微分关系转换成复频域 下的乘积关系； 在此基础上， 提出海上风电场谐 波放大倍数与谐波含量的快速计算方法， 分析结 果表明， 本申请提出的谐波谐振分析方法能够实 现2~50次的谐波谐振分析， 并且操作过程简单易 行， 无需对系统内每个节点进行频率扫描， 就可 以获得海上风电系统潜在的谐振 频率， 进而分析 可能存在的谐波谐振现象， 同时能够有效地评估 关键节点的谐波放大倍数与谐波 含有率。 权利要求书5页 说明书12页 附图5页 CN 115441436 A 2022.12.06 CN 115441436 A 1.一种适用于海上风电场的谐波串并联谐振放大分析方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1： 根据海上风电场结构的特点， 提取能够表征海上风电场的基本单 元模块； S2： 将步骤S1中形成的基本单元模块进行串并联连接， 建立所需要分析的海上风电场 状态空间模型； S3： 建立海上风电场内谐波源的复频域模型； S4： 应用拉普拉斯变换， 根据步骤S2中建立的海上风电场状态空间模型获得海上风电 场的复频域模型， 并且计算海上风电场存在的主导极点； S5： 根据S4中得到的主导极点， 结合S3中的海上风电场内谐波源的复频域模型， 分析海 上风电场发生拍频振荡风险的数据信息， 以及海上风电场发生谐波谐振风险的数据信息； S6： 将S5所 得到的分析 结果送至风电场调控中心， 供运行 人员参考调整。 2.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电场的谐波串并联谐振放大分析方法， 其 特征在于， 步骤S1的具体内容 为： 为了能够表征海上风电场结构特点且不受运行方式的客观 因素影响， 所述基本单元模 块由电阻、 电感与电容串联构成； 因此基本单 元模块的模型表示 为： 式中： 下标N表示海上风电场第N个基本单元模块， 基本单元模块设置有3个， 分别为j、 k 与m， 即N取值为j、 k与m； i表示电感电流或支路电流； u表示电容电压或节点电压； us与is分别 表示对应基本单元模块上的谐波电压源激励与谐波电流源激励； R与L代表输电线路、 变压 器设备的等效电阻与电感； C代表的交流电缆、 无功补偿装置的等效对地电容， 其中， 若对应 的基本单 元模块为短距离架空线路或变压器支路时， 等效电容C设置为 零。 3.根据权利要求2所述的一种适用于海上风电场的谐波串并联谐振放大分析方法， 其 特征在于， 步骤S2的具体内容 为： 针对3个基本单元模块j、 k与m， 确定彼此间串并联关系中的海上风电场状态空间模型； 1)若第j、 k与m个 基本单元模块是串联关系， 则对应的海上风电场状态空间模型为： 2)若第k个基本单元与第m个基本单元模块先并联后与第j个模块串联， 则对应的海上 风电场状态空间模型为：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115441436 A 23)若第j、 k与m个 基本单元模块是并联关系， 则对应的海上风电场状态空间模型为： 式中： B是对角矩阵， 表示对应的基本单 元模块是否存在谐波电压源或谐波电流源； 综上， 获得的海上风电场状态空间模型总体表示 为： 式中： 下标j与k分别表示海上风电场 中的第j与第k个基本单元模块， 矩阵T与矩阵A分 别为 与 Wjk与Ljk为第j与第k个基本单元模块之间的关系， 不同连接方式 下的关系如式(2)～(4)所示； B为对角矩阵 表示该基本单元上是否存在谐波源， 若存在谐波电压源， 则Bsu取1； 若存在谐波电流源， 则Bsi取1； x为基本单元模块的状态变量， 取电感电流与电容电压； d为2维列矩阵 其中： dsu表示谐波电压源， dsi表示谐波电流 源； 为了便于描述， 公式(5)所表示的海上风电场状态空间模型改写成： 式中： T′对应矩阵 对应矩阵 B′对应矩阵 x′对 应向量 d′对应向量 4.根据权利要求3所述的一种适用于海上风电场的谐波串并联谐振放大分析方法， 其权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115441436 A 3