【精彩论文】海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态无功电压建模及特性分析

观点凝练

摘要：海上风电经交流电缆汇集送出系统送端暂态过电压威胁系统安全稳定运行，为定量分析暂态电压对海上风电机组的影响，指导海上风电无功电压控制系统配置，亟须研究海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态无功电压模型。首先，分析计及交流电缆的送出系统等效网络特性，明确等效网络呈现感性与容性特性的边界条件；然后，基于等效网络容性特性，建立计及交流电缆的海上风电暂态无功电压数学模型，基于控制硬件在环（control hardware in the loop，CHIL）实时仿真实验平台，验证了数学模型的正确性；最后，基于海上风电暂态无功电压模型，定量分析交流电缆线路长度、风电机组网侧变流器电流环控制带宽与阻尼比对机端暂态过电压的影响规律，为定量评估海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态过电压运行风险奠定了理论基础。
结论：本文分析了计及交流电缆的海上风电等效网络特性，基于容性网络特性，建立了计及交流电缆的海上风电暂态无功电压数学模型，最后搭建了海上风电经交流电缆汇集送出系统的CHIL实时仿真平台，开展数学模型仿真验证，得出结论如下。

（1）由于交流电缆的对地充电电容效应，海上风电经交流电缆汇集送出系统等效网络依据边界条件的不同可表现为感性或容性。

（2）计及交流电缆的海上风电暂态过电压-无功响应数学模型与CHIL实时仿真模型结果吻合良好，验证了所建立数学解析模型的准确性。

（3）暂态过电压特性分析结果表明，交流电缆长度、海上风电GSC电流环控制带宽与阻尼比对海上风电暂态过电压均有较大影响，电缆线路越长、GSC电流环控制带宽越大、阻尼比越小，其暂态过电压幅值越大，海上风电暂态过电压脱网保护运行风险越大。

引文信息

孙艳霞, 方是文, 李震. 海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态无功电压建模及特性分析[J]. 中国电力, 2022, 55(4): 166-174.SUN Yanxia, FANG Shiwen, LI Zhen. Transient voltage-reactive power modeling of offshore wind power collection and transmission system with ac cables and characteristic analysis[J]. Electric Power, 2022, 55(4): 166-174.

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编辑：于静茹、杨彪

校对：蒋东方

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