低频交流输电系统的配置方法、配置装置和电子设备与流程

1.本技术涉及海上风力输电领域，具体而言，涉及一种低频交流输电系统的配置方法、配置装置、计算机可读存储介质、电子装置和电子设备。


背景技术：

2.近年来，由于海洋具有大量的风能储量、较高的发电效率和远离陆地生活空间等优势，使得风力发电场正逐步由陆地向海洋发展。在过去十几年中，风电场装机容量正飞速增加，仅在欧洲，目前有约8046mw的海上风电机组成功并网发电，未来海上风电必将取代传统化石能源成为世界上最大的电能产出方式。因此，将风电场的电能从海上输送到电网目前海上风电场并网发电所面临的一个主要挑战。有许多输电系统配置和设计拓扑已被提出用于电能的传输，低频交流输电系统常被用于海上风力发电系统的输电，但是现有技术中低频交流输电系统设备的配置成本普遍较高，不能兼顾输电系统的技术性与经济性。
3.因此，亟需一种能够解决海上风力发电中低频交流输电系统配置成本较高的方法。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种低频交流输电系统的配置方法、配置装置、计算机可读存储介质、电子装置和电子设备，以至少解决现有技术中低频交流输电系统配置成本较高的问题。
5.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种低频交流输电系统的配置方法，包括：获取低频交流输电系统的多种配置方案，计算多种所述配置方案的成本，得到多个第一成本，其中，任意两个所述配置方案至少具有以下之一区别：所述低频交流输电系统的额定电压、电抗器的数量、变流器的尺寸；获取多个预设风速，构建每种所述配置方案在多个所述预设风速情况下对应的目标函数，计算所述目标函数的结果得到多个目标函数值，比较多个所述目标函数值的大小，将最大的所述目标函数值作为所述配置方案对应的功率损耗值，得到多种配置方案对应的多个功率损耗值，其中，所述目标函数用于计算所述低频交流输电系统在多个所述预设风速情况下的功率损耗值；根据多个所述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，计算所述第一成本与对应的所述损耗成本的差值，得到多个成本差值，比较多个所述成本差值的大小，并确定所述成本差值最小的所述配置方案为目标配置方案，并根据所述目标配置方案配置所述低频交流输电系统。
6.可选地，构建每种所述配置方案在多个所述预设风速情况下对应的目标函数，包括：建立所述低频交流输电系统的潮流方程，根据所述潮流方程计算得到所述低频交流输电系统中多个节点的系统参数，其中，所述节点表示所述低频交流输电系统中多个所述电气元件的连接点，所述系统参数至少包括节点电压、节点电流和电抗器的导纳；根据公式
构建变量矩阵，其中，u
ij
表示所述节点电压，i
ij
表示所述节点电流，y
r-i,j
为所述电抗器的导纳，i表示所述电抗器的数量，j表示所述预设风速，且满足i∈[1,n
react
]，j∈[1,nw]，nw表示所述预设风速的最大值，n
react
表示所述电抗器的数量的最大值；将所述变量矩阵作为自变量，构建多个所述配置方案对应的多个所述目标函数。
[0007]
可选地，建立所述低频交流输电系统的潮流方程，包括：获取所述低频交流输电系统的额定功率、所述额定电压、频率和电缆长度，其中，所述额定功率为有功功率和无功功率的和；根据公式建立所述低频交流输电系统的潮流方程，其中，ui表示所述低频交流输电系统的节点电压，u1表示所述额定电压，表示所述低频交流输电系统的总电流，p
owpp
表示所述有功功率，q
owpp
表示所述无功功率，ii表示所述低频交流输电系统的节点电流，z
tr
表示变压器的阻抗，y
tr
表示变压器的导纳，z
π1
表示第一电缆的阻抗，z
π2
表示第二电缆的阻抗，y
π1
表示第一电缆的导纳，y
π2
表示第二电缆的导纳，yr表示杂散导纳，z
ph
表示变流器的阻抗，zg表示电网阻抗。
[0008]
可选地，将所述变量矩阵作为自变量，构建多个所述配置方案对应的多个所述目标函数，还包括：根据公式计算电缆的功率损耗，其中，a、b、c、d和e为预定参数，所述预定参数的值由额定电压的值确定，所述额定电压的值由所述预设风速的值确定，cs
r-cb
表示所述电缆的视在额定功率，l表示所述电缆的长度，n表示所述电缆的数量；根据所述电抗器的导纳、所述节点电压以及所述节点电流计算所述电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗；将所述电缆的功率损耗、所述电抗器的功率损耗和所述变流器的功率损耗相加，得到所述配置方案对应的目标函数为minf
obj
(x)＝c
loss-obj
(x)+c
react-obj
(x)+c
b2b-obj
(x)，其中，c
loss-obj
表示所述电缆的功率损耗，c
react-obj
表示所述电抗器的功率损耗，c
b2b-obj
表示所述变流器的功率损耗，x表示所述变量矩阵。
[0009]
可选地，所述节点电压和所述节点电流满足第一约束条件，所述第一约束条件为u
min
≤u
kj
≤u
max
；i
kj
≤i
max
，其中，k表示所述节点电压的数量，u
min
表示所述节点电压的最小值，u
max
表示所述节点电压的最大值，i
max
表示所述节点电流的最大值。
[0010]
可选地，还包括：所述低频交流输电系统输出的无功功率满足第二约束条件，所述第二约束条件为q
min
≤q
pccj
≤q
max
，其中，q
pccj
表示所述低频交流输电系统输出的无功功率，qpccj
由电网阻抗zg计算得到，q
min
表示所述无功功率的最小值，q
max
表示所述无功功率的最大值，j表示所述预设风速且满足j∈[1,nw]，nw表示所述预设风速的最大值。
[0011]
可选地，所述电抗器的导纳满足第三约束条件，所述第三约束条件为其中，为所述电抗器的导纳的最大值。
[0012]
可选地，计算多种所述配置方案的成本，得到多个第一成本，包括：将多种所述配置方案中多个电气元件的成本相加，得到多种所述配置方案对应的多个第一成本。
[0013]
可选地，根据多个所述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，包括：计算多个功率损耗值与电量单价的乘积，得到多个损耗成本，其中，所述电量单价表示所述低频交流输电系统输出的电量每千瓦时的价格。
[0014]
根据本技术的另一方面，提供了一种低频交流输电系统的配置装置，包括：第一执行单元，用于获取低频交流输电系统的多种配置方案，计算多种所述配置方案的成本，得到多个第一成本，其中，任意两个所述配置方案至少具有以下之一区别：所述低频交流输电系统的额定电压、电抗器的数量、变流器的尺寸；第二执行单元，用于获取多个预设风速，构建每种所述配置方案在多个所述预设风速情况下对应的目标函数，计算所述目标函数的结果得到多个目标函数值，比较多个所述目标函数值的大小，将最大的所述目标函数值作为所述配置方案对应的功率损耗值，得到多种配置方案对应的多个功率损耗值，其中，所述目标函数用于计算所述低频交流输电系统在多个所述预设风速情况下的功率损耗值；配置单元，用于根据多个所述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，计算所述第一成本与对应的所述损耗成本的差值，得到多个成本差值，比较多个所述成本差值的大小，并确定所述成本差值最小的所述配置方案为目标配置方案，并根据所述目标配置方案配置所述低频交流输电系统。
[0015]
根据本技术的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读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计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一种所述的配置方法。
[0016]
根据本技术的又一方面，提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行上述任意一种所述的方法。
[0017]
一种电子设备，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述任意一种所述的配置方法。
[0018]
应用本技术的技术方案，首先，计算每种低频交流输电系统的配置方案的成本，得到多个第一成本；之后，根据多个预设风速，构建每种配置方案对应的目标函数，每种配置方案对应的目标函数包含多个目标函数值，多个目标函数值与多个预设风速一一对应，将最大的目标函数值作为每种配置方案对应的功率损耗值；再计算每种配置方案的功率损耗值对应的损耗成本，将每种配置方案的第一成本与对应的损耗成本相减，即可得到多个成本差值，将最小的成本差值对应的配置方案作为目标配置方案，以配置海上风力发电厂的低频交流输电系统。与现有技术中，海上风力发电厂的输电系统的设备成本普遍较高，不能兼顾输电系统的技术性与经济性的方法相比，本技术能够根据每种配置方案在多个预设风速情况下的最大功率损耗值，计算每种配置方案的第一成本即总成本与最大功率损耗值对
应的成本的差值即成本差值，并选择成本差值最小即成本最小的配置方案，使低频交流输电系统能够在保证电能产量的情况下，降低系统的配置成本，从而解决海上低频交流输电系统的配置成本高的问题，达到降低低频交流输电系统配置成本的效果。
附图说明
[0019]
构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0020]
图1是本技术实施例的一种低频交流输电系统的配置方法的移动终端的硬件结构框图；
[0021]
图2是本技术实施例的一种低频交流输电系统的配置方法的流程示意图；
[0022]
图3是本技术实施例的一种低频交流输电系统的配置方法中低频交流输电系统的示意图；
[0023]
图4是本技术实施例的一种低频交流输电系统的配置方法中电缆的配置方案示意图；
[0024]
图5是本技术实施例的一种低频交流输电系统的配置装置的结构示意图。
[0025]
其中，上述附图包括以下附图标记：
[0026]
102、处理器；104、存储器；106、传输设备；108、输入输出设备。
具体实施方式
[0027]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0028]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0029]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0030]
为了便于描述，以下对本技术实施例涉及的部分名词或术语进行说明：
[0031]
潮流方程：在给定电力系统的网络拓扑、元件参数和发电负荷参量的条件下，用于计算有功功率、无功功率、电压以及电流在电力网中的分布的方程。
[0032]
正如背景技术中所介绍的，现有技术中低频交流输电系统设备的配置成本普遍较高，为解决低频交流输电系统设备的配置成本普遍较高的问题，本技术的实施例提供了一种低频交流输电系统的配置方法、配置装置、计算机可读存储介质、电子装置和电子设备。
[0033]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述。
[0034]
本技术实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本技术实施例的一种低频交流输电系统的配置方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
[0035]
存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的设备信息的显示方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(network interface controller，简称为nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(radio frequency，简称为rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
[0036]
在本实施例中提供了一种运行于移动终端、计算机终端或者类似的运算装置的低频交流输电系统的配置方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0037]
图2是本技术实施例的一种低频交流输电系统的配置方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括以下步骤：
[0038]
步骤s201，获取低频交流输电系统的多种配置方案，计算多种上述配置方案的成本，得到多个第一成本，其中，任意两个上述配置方案至少具有以下之一区别：上述低频交流输电系统的额定电压、电抗器的数量、变流器的尺寸；
[0039]
具体地，低频交流输电目前的主要应用领域以海上风电为主，低频交流输电系统中的电气元件设备主要包括变压器、电缆、变流器和电抗器等，额定电压的大小、电抗器的数量以及变流器的尺寸都对低频交流输电系统传输电能的大小以及系统中各元件的损耗产生影响，因此，在不同的配置方案情况下，低频交流输电系统的成本与损耗都不尽相同，本技术首先计算多种配置方案的成本，即每种配置方案中安装各电气元件所需要成本，以用于后续成本差值的计算。
[0040]
步骤s202，获取多个预设风速，构建每种上述配置方案在多个上述预设风速情况下对应的目标函数，计算上述目标函数的结果得到多个目标函数值，比较多个上述目标函数值的大小，将最大的上述目标函数值作为上述配置方案对应的功率损耗值，得到多种配
置方案对应的多个功率损耗值，其中，上述目标函数用于计算上述低频交流输电系统在多个上述预设风速情况下的功率损耗值；
[0041]
具体地，海上风力发电设备输出的电能和设备的损耗都与风速密切相关，因此，获取多个预设风速，构建目标函数以计算低频交流输电系统中各电气元件的功率损耗值，通过每种配置方案的目标函数，可以计算得到多个预设风速情况下对应的目标函数值即功率损耗值，由于每个预设风速情况下的功率损耗都不相同，所以比较目标函数值的大小，将最大的目标函数值作为该配置方案的功率损耗值，即得到了多个预设风速情况下该配置方案的最大功率损耗值，这样可以将实际应用中的风速情况都包含在内，以用于后续损耗成本的计算。
[0042]
步骤s203，根据多个上述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，计算上述第一成本与对应的上述损耗成本的差值，得到多个成本差值，比较多个上述成本差值的大小，并确定上述成本差值最小的上述配置方案为目标配置方案，并根据上述目标配置方案配置上述低频交流输电系统。
[0043]
具体地，在计算得到每种配置方案对应的第一成本与最大功率损耗值之后，根据最大功率损耗值可以计算得到损耗成本，再计算每种配置方案的第一成本与损耗成本，即可得到成本差值，即每种配置方案中各元件的安装投入使用等成本减去各元件功率损耗带来的成本，即可得到该配置方案对应的成本差值，然后按照成本差值最小即成本最小的配置方案对低频交流输电系统进行配置。
[0044]
通过本实施例，首先，计算每种低频交流输电系统的配置方案的成本，得到多个第一成本；之后，根据多个预设风速，构建每种配置方案对应的目标函数，每种配置方案对应的目标函数包含多个目标函数值，多个目标函数值与多个预设风速一一对应，将最大的目标函数值作为每种配置方案对应的功率损耗值；再计算每种配置方案的功率损耗值对应的损耗成本，将每种配置方案的第一成本与对应的损耗成本相减，即可得到多个成本差值，将最小的成本差值对应的配置方案作为目标配置方案，以配置海上风力发电厂的低频交流输电系统。与现有技术中，海上风力发电厂的输电系统的设备成本普遍较高，不能兼顾输电系统的技术性与经济性的方法相比，本技术能够根据每种配置方案在多个预设风速情况下的最大功率损耗值，计算每种配置方案的第一成本即总成本与最大功率损耗值对应的成本的差值即成本差值，并选择成本差值最小即成本最小的配置方案，使低频交流输电系统能够在保证电能产量的情况下，降低系统的配置成本，从而解决海上低频交流输电系统的配置成本高的问题，达到降低低频交流输电系统配置成本的效果。
[0045]
为了计算低频交流输电系统的系统参数以进一步计算功率损耗值，本技术的上述步骤s202可以通过以下步骤实现：建立上述低频交流输电系统的潮流方程，根据上述潮流方程计算得到上述低频交流输电系统中多个节点的系统参数，其中，上述节点表示上述低频交流输电系统中多个上述电气元件的连接点，上述系统参数至少包括节点电压、节点电流和电抗器的导纳；根据公式构建变量矩阵，其中，u
ij
表示所述节点电压，i
ij
表示所述节点电流，y
r-i,j
为所述电抗器的导纳，i表示所述电抗器的
数量，j表示所述预设风速，且满足i∈[1,n
react
]，j∈[1,nw]，nw表示所述预设风速的最大值，n
react
表示所述电抗器的数量的最大值；将上述变量矩阵作为自变量，构建多个上述配置方案对应的多个上述目标函数，该方法首先根据低频交流输电系统的潮流方程计算得到系统参数，再通过系统参数与预设风速构建变量矩阵，将变量矩阵作为自变量构建目标函数，这样可以根据潮流方程计算得到系统参数，进而计算功率损耗值。
[0046]
具体地，在低频交流输电系统中，多种元件之间大多通过电缆相连接，例如：低频交流输电系统的多个元件之间的连接方式为：海上风力发电厂与变压器相连接，变压器与变流器通过电缆相连接，电缆的数量可以根据实际情况确定，变流器与岸上变压器相连接，岸上变压器与陆上电网相连接，从而将海上风力发电厂的电能输送至陆上电网。因此，各电气元件之间连接点的电压和电流都可以计算得到，即节点电压和节点电流，而各个电气元件之间可以安装多个电抗器，用于无功补偿等。因此变量矩阵包括节点电压、节点电流和电抗器的导纳在多个预设风速条件下的值，预设风速与节点电压、节点电流和电抗器的导纳的对应关系可以通过实验模拟数据获得。在一些可选的实施方式中，还可以选择最佳风速作为预设风速值，在最佳风速条件下风力发电厂输出的功率最大，功率损耗也最大，最佳风速可以通过风速与输出功率的拟合关系得到。
[0047]
上述步骤s202还可以通过其他方式实现，例如：获取上述低频交流输电系统的额定功率、上述额定电压、频率和电缆长度，其中，上述额定功率为有功功率和无功功率的和；根据公式建立所述低频交流输电系统的潮流方程，其中，ui表示所述低频交流输电系统的节点电压，u1表示所述额定电压，表示所述低频交流输电系统的总电流，p
owpp
表示所述有功功率，q
owpp
表示所述无功功率，ii表示所述低频交流输电系统的节点电流，z
tr
表示变压器的阻抗，y
tr
表示变压器的导纳，z
π1
表示第一电缆的阻抗，z
π2
表示第二电缆的阻抗，y
π1
表示第一电缆的导纳，y
π2
表示第二电缆的导纳，yr表示杂散导纳，z
ph
表示变流器的阻抗，zg表示电网阻抗。该方法通过低频交流输电系统的额定功率、上述额定电压、频率和电缆长度建立低频交流输电系统的潮流方程，以用于系统参数的计算。
[0048]
具体地，潮流方程表示输电系统中电压和电流的关系，在已知低频交流输电系统的额定功率、上述额定电压、频率的情况下，可以通过潮流方程逐个计算得到输电系统中各个节点的电压和电流。例如在低频交流输电系统按照以下连接方式连接的情况下：海上风力发电厂与变压器相连接，变压器与变流器通过电缆相连接，电缆的数量可以根据实际情况确定，变流器与岸上变压器相连接，岸上变压器与陆上电网相连接，海上风力发电场的额
定功率和电网的传输电压已知，即可计算得到传输电流即总电流然后根据传输电压和传输电流可以计算得到变压器与电缆的连接节点的节点电压和节点电流以及电抗器的导纳等，进一步计算得到电缆与变流器的连接节点的节点电压和节点电流，根据实际的配置方案计算每个节点的节点电压、节点电流以及电抗器的导纳。
[0049]
为了计算每种配置方案的功率损耗值，上述步骤s202还可以通过其他方式实现，例如：根据公式计算电缆的功率损耗，其中，a、b、c、d和e为预定参数，上述预定参数的值由额定电压的值确定，上述额定电压的值由上述预设风速的值确定，cs
r-cb
表示上述电缆的视在额定功率，l表示上述电缆的长度，n表示上述电缆的数量；根据上述电抗器的导纳、上述节点电压以及上述节点电流计算上述电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗；将上述电缆的功率损耗、上述电抗器的功率损耗和上述变流器的功率损耗相加，得到上述配置方案对应的目标函数为minf
obj
(x)＝c
loss-obj
(x)+c
react-obj
(x)+c
b2b-obj
(x)，其中，c
loss-obj
表示上述电缆的功率损耗，c
react-obj
表示上述电抗器的功率损耗，c
b2b-obj
表示上述变流器的功率损耗，x表示上述变量矩阵。该方法首先计算得到电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗，之后根据电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗建立目标函数，这样可以通过计算低频交流输电系统中各元件的功率损耗值进而得到系统的总功率损耗值。
[0050]
具体地，电缆的功率损耗可以通过公式计算得到，预定参数a、b、c、d和e的值由额定电压的值确定，为无量纲参数，例如：额定电压为150kv的情况下，a为1.971，b为0.209，c为0.0166，d为170000，e为8.98；进一步，根据电抗器的导纳、节点电压以及节点电流可以计算得到电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗，上述电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗在不同预设风速条件下的值是不同的，因此将每个预设风速条件下的电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗相加，可以得到多个目标函数的值，即得到了在每个预设风速条件下，电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗的总功率损耗，然后选择最大的总功率损耗最为该配置方案的功率损耗值。
[0051]
上述步骤s202中，上述节点电压和上述节点电流满足第一约束条件，上述第一约束条件为u
min
≤u
kj
≤u
max
；i
kj
≤i
max
，其中，k表示上述节点电压的数量，u
min
表示上述节点电压的最小值，u
max
表示上述节点电压的最大值，i
max
表示上述节点电流的最大值。通过上述步骤，可以使低频交流输电系统的各节点的节点电压和节点电流在约束条件之内，避免出现节点电压和节点电流不满足条件而导致的输电系统运行故障的问题。
[0052]
具体地，低频交流输电系统在运行的过程中，节点电压和节点电流需要满足一定的约束条件，即每个预设风速条件下的节点电压和节点电流都需要保持在一定范围内，每个节点电压在多个预设风速条件下都需要大于电压最大值u
max
且小于电压最小值u
min
，每个节点电流需要小于电流最大值i
max
，从而避免系统运行故障的问题。
[0053]
为了准确计算电网阻抗的功率损耗值，而电网阻抗与低频交流输电系统的输出功率有关，因此，上述步骤s202中，低频交流输电系统输出的无功功率满足第二约束条件，上
述第二约束条件为q
min
≤q
pccj
≤q
max
，其中，q
pccj
表示上述低频交流输电系统输出的无功功率，q
pccj
由电网阻抗zg计算得到，q
min
表示上述无功功率的最小值，q
max
表示上述无功功率的最大值，j表示上述预设风速且满足j∈[1,nw]，nw表示上述预设风速的最大值。
[0054]
具体地，电网阻抗zg与低频交流输电系统输出的无功功率有关，无功功率q
pccj
需要满足q
min
≤q
pccj
≤q
max
的条件，而最大无功功率q
max
一般为0，因此，低频交流输电系统输出的无功功率一般需要满足小于0的条件。
[0055]
上述步骤s202中，上述电抗器的导纳满足第三约束条件，上述第三约束条件为其中，为上述电抗器的导纳的最大值，通过该方法，可以使电抗器的导纳在约束条件范围之内，以准确计算得到电抗器的导纳。
[0056]
具体地，电抗器的导纳也被限制在一定的范围之内，电抗器的最大导纳值一般也为0，因此，低频交流输电系统中电抗器的导纳一般也需要满足小于0的条件。
[0057]
为了计算多种配置方案对应的多个第一成本，在一些实施例上，上述步骤s201具体可以通过以下步骤实现：将多种上述配置方案中多个电气元件的成本相加，得到多种上述配置方案对应的多个第一成本，该方法将多个电气元件的成本相加，这样可以得到每种配置方案的第一成本，以用于后续成本差值的计算。
[0058]
具体地，每种配置方案中系统额定电压、电抗器的数量和变流器的尺寸都不相同，因此，成本也不相同，在一些具体的实施例中，还包括变压器的成本等，变压器的成本可以通过公式计算得到，其中，为变压器额定功率，因此变压器的成本取决于变压器的额定功率。在确定了每种配置方案中所需要的电气元件以及电气元件的数量之后，就可以将电气元件的成本相加，计算得到每种配置方案对应的成本即第一成本。
[0059]
在一些实施例上，上述步骤s203具体可以通过以下步骤实现：根据多个上述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，包括：计算多个功率损耗值与电量单价的乘积，得到多个损耗成本，其中，上述电量单价表示上述低频交流输电系统输出的电量每千瓦时的价格。通过该方法，可以根据功率损耗值计算得到损耗成本，以用于计算成本差值，并选择得到成本最低的配置方案。
[0060]
具体地，在计算得到多种配置方案对应的多个功率损耗值之后，将功率损耗值与电量的单价相乘，即可将功率损耗值转换为对应的损耗成本，计算第一成本与损耗成本的差值，即可得到成本差值，成本差值最小的配置方案即为成本最低的配置方案，然后按照成本最低的配置方案即电气元件组合配置低频交流输电系统。
[0061]
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本技术的技术方案，以下将结合具体的实施例对本技术的低频交流输电系统的配置方法的实现过程进行详细说明。
[0062]
本实施例涉及一种具体的低频交流输电系统的配置方法，图3是本技术实施例的一种低频交流输电系统的配置方法中低频交流输电系统的示意图，如图3所示，包括如下步骤：
[0063]
步骤s1：图3中低频交流输电系统从左到右依次为：海上风力发电场(offshorewind power plant，简称为owwp)、海上变压器(offshore transformer)、电缆(cablesection)、岸上变压器(onshore transformer)、电网(grid)。低频交流输电系统的初始输入为：owwp的额定功率s
owwp-n
＝p
owwp
+jq
owwp
(无功功率与有功功率的和)，传输电缆长
度为l，频率f和主要电网参数(额定电压等)；
[0064]
步骤s2：根据给定的传输电压水平(额定电压)和频率f等参数利用潮流方程计算每个元件组合(配置方案)节点电压、节点电流和电抗器的导纳等参数(系统参数)；
[0065]
步骤s3：接下来，在考虑多种风速的情况下，针对每个配置方案计算电缆线损(电缆的功率损耗)、电抗器的损耗(电抗器的功率损耗)和b2b变流器的损耗(变流器的功率损耗)，并构建目标函数minf
obj
(x)＝c
loss-obj
(x)+c
react-obj
(x)+c
b2b-obj
(x)，计算得到每个配置方案的功率损耗值；
[0066]
步骤s4：计算功率损耗值对应的损耗成本，并根据每个低频交流输电配置的总成本(多种配置方案对应的多个第一成本)，选择最佳电压、电抗器的位置和数量以及b2b变流器的尺寸，图4是本技术实施例的一种低频交流输电系统的配置方法中电缆的配置方案示意图，如图4所示，海上风力发电场的电缆(off-wf)、海上电缆(off-cb)、中间位置海上电缆(off-mcb)和陆上电缆(on-cb)依次连接，基于以上4种电缆，可以得到以下方案：方案c1为只采用off-cb海上电缆，方案c2为只采用off-mcb中间位置海上电缆，方案c3为只采用on-cb陆上电缆，方案c4采用off-cb海上电缆和on-cb陆上电缆，方案c5采用off-wf海上风力发电场的电缆和on-cb陆上电缆，方案c6采用off-wf海上风力发电场的电缆和off-mcb中间位置海上电缆，方案c7采用off-cb海上电缆和off-mcb中间位置海上电缆，方案c8采用off-mcb中间位置海上电缆和on-cb陆上电缆，方案c9采用off-wf海上风力发电场的电缆、off-mcb中间位置海上电缆和on-cb陆上电缆，方案c10采用off-cb海上电缆、off-mcb中间位置海上电缆和on-cb陆上电缆。
[0067]
本技术实施例还提供了一种低频交流输电系统的配置装置，需要说明的是，本技术实施例的低频交流输电系统的配置装置可以用于执行本技术实施例所提供的用于低频交流输电系统的配置方法。该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0068]
以下对本技术实施例提供的低频交流输电系统的配置装置进行介绍。
[0069]
图5是本技术实施例的一种低频交流输电系统的配置装置的结构示意图，如图5所示，该装置包括：
[0070]
第一执行单元10，用于获取低频交流输电系统的多种配置方案，计算多种上述配置方案的成本，得到多个第一成本，其中，任意两个上述配置方案至少具有以下之一区别：
上述低频交流输电系统的额定电压、电抗器的数量、变流器的尺寸；
[0071]
具体地，低频交流输电目前的主要应用领域以海上风电为主，低频交流输电系统中的电气元件设备主要包括变压器、电缆、变流器和电抗器等，额定电压的大小、电抗器的数量以及变流器的尺寸都对低频交流输电系统传输电能的大小以及系统中各元件的损耗产生影响，因此，在不同的配置方案情况下，低频交流输电系统的成本与损耗都不尽相同，本技术首先计算多种配置方案的成本，即每种配置方案中安装各电气元件所需要成本，以用于后续成本差值的计算。
[0072]
第二执行单元20，用于获取多个预设风速，构建每种上述配置方案在多个上述预设风速情况下对应的目标函数，计算上述目标函数的结果得到多个目标函数值，比较多个上述目标函数值的大小，将最大的上述目标函数值作为上述配置方案对应的功率损耗值，得到多种配置方案对应的多个功率损耗值，其中，上述目标函数用于计算上述低频交流输电系统在多个上述预设风速情况下的功率损耗值；
[0073]
具体地，海上风力发电设备输出的电能和设备的损耗都与风速密切相关，因此，获取多个预设风速，构建目标函数以计算低频交流输电系统中各电气元件的功率损耗值，通过每种配置方案的目标函数，可以计算得到多个预设风速情况下对应的目标函数值即功率损耗值，由于每个预设风速情况下的功率损耗都不相同，所以比较目标函数值的大小，将最大的目标函数值作为该配置方案的功率损耗值，即得到了多个预设风速情况下该配置方案的最大功率损耗值，这样可以将实际应用中的风速情况都包含在内，以用于后续损耗成本的计算。
[0074]
配置单元30，用于根据多个上述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，计算上述第一成本与对应的上述损耗成本的差值，得到多个成本差值，比较多个上述成本差值的大小，并确定上述成本差值最小的上述配置方案为目标配置方案，并根据上述目标配置方案配置上述低频交流输电系统。
[0075]
具体地，在计算得到每种配置方案对应的第一成本与最大功率损耗值之后，根据最大功率损耗值可以计算得到损耗成本，再计算每种配置方案的第一成本与损耗成本，即可得到成本差值，即每种配置方案中各元件的安装投入使用等成本减去各元件功率损耗带来的成本，即可得到该配置方案对应的成本差值，然后按照成本差值最小即成本最小的配置方案对低频交流输电系统进行配置。
[0076]
通过本方法，计算每种低频交流输电系统的配置方案的成本，得到多个第一成本；根据多个预设风速，构建每种配置方案对应的目标函数，每种配置方案对应的目标函数包含多个目标函数值，多个目标函数值与多个预设风速一一对应，将最大的目标函数值作为每种配置方案对应的功率损耗值；再计算每种配置方案的功率损耗值对应的损耗成本，将每种配置方案的第一成本与对应的损耗成本相减，即可得到多个成本差值，将最小的成本差值对应的配置方案作为目标配置方案，以配置海上风力发电厂的低频交流输电系统。与现有技术中，海上风力发电厂的输电系统的设备成本普遍较高，不能兼顾输电系统的技术性与经济性的方法相比，本技术能够根据每种配置方案在多个预设风速情况下的最大功率损耗值，计算每种配置方案的第一成本即总成本与最大功率损耗值对应的成本的差值即成本差值，并选择成本差值最小即成本最小的配置方案，使低频交流输电系统能够在保证电能产量的情况下，降低系统的配置成本，从而解决海上低频交流输电系统的配置成本高的
问题，达到降低低频交流输电系统配置成本的效果。
[0077]
为了计算低频交流输电系统的系统参数以进一步计算功率损耗值，作为一种可选的方案，第二执行单元包括计算模块、第一构建模块和第二构建模块，其中，计算模块用于建立上述低频交流输电系统的潮流方程，根据上述潮流方程计算得到上述低频交流输电系统中多个节点的系统参数，其中，上述节点表示上述低频交流输电系统中多个上述电气元件的连接点，上述系统参数至少包括节点电压、节点电流和电抗器的导纳；第一构建模块用于根据公式构建变量矩阵，其中，u
ij
表示所述节点电压，i
ij
表示所述节点电流，y
r-i,j
为所述电抗器的导纳，i表示所述电抗器的数量，j表示所述预设风速，且满足i∈[1,n
react
]，j∈[1,nw]，nw表示所述预设风速的最大值，n
react
表示所述电抗器的数量的最大值；第二构建模块用于将上述变量矩阵作为自变量，构建多个上述配置方案对应的多个上述目标函数，该方法首先根据低频交流输电系统的潮流方程计算得到系统参数，再通过系统参数与预设风速构建变量矩阵，将变量矩阵作为自变量构建目标函数，这样可以根据潮流方程计算得到系统参数，进而计算功率损耗值。
[0078]
具体地，在低频交流输电系统中，多种元件之间大多通过电缆相连接，例如：低频交流输电系统的多个元件之间的连接方式为：海上风力发电厂与变压器相连接，变压器与变流器通过电缆相连接，电缆的数量可以根据实际情况确定，变流器与岸上变压器相连接，岸上变压器与陆上电网相连接，从而将海上风力发电厂的电能输送至陆上电网。因此，各电气元件之间连接点的电压和电流都可以计算得到，即节点电压和节点电流，而各个电气元件之间可以安装多个电抗器，用于无功补偿等。因此变量矩阵包括节点电压、节点电流和电抗器的导纳在多个预设风速条件下的值，预设风速与节点电压、节点电流和电抗器的导纳的对应关系可以通过实验模拟数据获得。在一些可选的实施方式中，还可以选择最佳风速作为预设风速值，在最佳风速条件下风力发电厂输出的功率最大，功率损耗也最大，最佳风速可以通过风速与输出功率的拟合关系得到。
[0079]
作为一种可选的方案，计算模块包括获取子模块和建立子模块，其中，获取子模块用于获取上述低频交流输电系统的额定功率、上述额定电压、频率和电缆长度，其中，上述额定功率为有功功率和无功功率的和；建立子模块用于根据公式建立所述低频交流输电系统的潮流方程，其中，ui表示所述低频交流输电系统的节点电压，u1表示所述额定电压，表示所述低频交流
输电系统的总电流，p
owpp
表示所述有功功率，q
owpp
表示所述无功功率，ii表示所述低频交流输电系统的节点电流，z
tr
表示变压器的阻抗，y
tr
表示变压器的导纳，z
π1
表示第一电缆的阻抗，z
π2
表示第二电缆的阻抗，y
π1
表示第一电缆的导纳，y
π2
表示第二电缆的导纳，yr表示杂散导纳，z
ph
表示变流器的阻抗，zg表示电网阻抗。该方法通过低频交流输电系统的额定功率、上述额定电压、频率和电缆长度建立低频交流输电系统的潮流方程，以用于系统参数的计算。
[0080]
具体地，潮流方程表示输电系统中电压和电流的关系，在已知低频交流输电系统的额定功率、上述额定电压、频率的情况下，可以通过潮流方程逐个计算得到输电系统中各个节点的电压和电流。例如在低频交流输电系统按照以下连接方式连接的情况下：海上风力发电厂与变压器相连接，变压器与变流器通过电缆相连接，电缆的数量可以根据实际情况确定，变流器与岸上变压器相连接，岸上变压器与陆上电网相连接，海上风力发电场的额定功率和电网的传输电压已知，即可计算得到传输电流即总电流i
1*
，然后根据传输电压和传输电流可以计算得到变压器与电缆的连接节点的节点电压和节点电流以及电抗器的导纳等，进一步计算得到电缆与变流器的连接节点的节点电压和节点电流，根据实际的配置方案计算每个节点的节点电压、节点电流以及电抗器的导纳。
[0081]
为了计算每种配置方案的功率损耗值，第二构建模块包括第一计算子模块、第二计算子模块和第一执行子模块，其中，第一计算子模块用于根据公式计算电缆的功率损耗，其中，a、b、c、d和e为预定参数，上述预定参数的值由额定电压的值确定，上述额定电压的值由上述预设风速的值确定，cs
r-cb
表示上述电缆的视在额定功率，l表示上述电缆的长度，n表示上述电缆的数量；第二计算子模块用于根据上述电抗器的导纳、上述节点电压以及上述节点电流计算上述电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗；第一执行子模块用于将上述电缆的功率损耗、上述电抗器的功率损耗和上述变流器的功率损耗相加，得到上述配置方案对应的目标函数为minf
obj
(x)＝c
loss-obj
(x)+c
react-obj
(x)+c
b2b-obj
(x)，其中，c
loss-obj
表示上述电缆的功率损耗，c
react-obj
表示上述电抗器的功率损耗，c
b2b-obj
表示上述变流器的功率损耗，x表示上述变量矩阵。该方法首先计算得到电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗，之后根据电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗建立目标函数，这样可以通过计算低频交流输电系统中各元件的功率损耗值进而得到系统的总功率损耗值。
[0082]
具体地，电缆的功率损耗可以通过公式计算得到，预定参数a、b、c、d和e的值由额定电压的值确定，为无量纲参数，例如：额定电压为150kv的情况下，a为1.971，b为0.209，c为0.0166，d为170000，e为8.98；进一步，根据电抗器的导纳、节点电压以及节点电流可以计算得到电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗，上述电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗在不同预设风速条件下的值是不同的，因此将每个预设风速条件下的电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗相加，可以得到多个目标函数的值，即得到了在每个预设风速条件下，电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗的总功率损耗，然后选择最大的总功率损耗最为该配置方案的功率损耗值。
[0083]
第二执行单元中，上述节点电压和上述节点电流满足第一约束条件，上述第一约束条件为u
min
≤u
kj
≤u
max
；i
kj
≤i
max
，其中，k表示上述节点电压的数量，u
min
表示上述节点电压的最小值，u
max
表示上述节点电压的最大值，i
max
表示上述节点电流的最大值。通过上述步骤，可以使低频交流输电系统的各节点的节点电压和节点电流在约束条件之内，避免出现节点电压和节点电流不满足条件而导致的输电系统运行故障的问题。
[0084]
具体地，低频交流输电系统在运行的过程中，节点电压和节点电流需要满足一定的约束条件，即每个预设风速条件下的节点电压和节点电流都需要保持在一定范围内，每个节点电压在多个预设风速条件下都需要大于电压最大值u
max
且小于电压最小值u
min
，每个节点电流需要小于电流最大值i
max
，从而避免系统运行故障的问题。
[0085]
为了准确计算电网阻抗的功率损耗值，而电网阻抗与低频交流输电系统的输出功率有关，因此，第二执行单元中，低频交流输电系统输出的无功功率满足第二约束条件，上述第二约束条件为q
min
≤q
pccj
≤q
max
，其中，q
pccj
表示上述低频交流输电系统输出的无功功率，q
pccj
由电网阻抗zg计算得到，q
min
表示上述无功功率的最小值，q
max
表示上述无功功率的最大值，j表示上述预设风速且满足j∈[1,nw]，nw表示上述预设风速的最大值。
[0086]
具体地，电网阻抗zg与低频交流输电系统输出的无功功率有关，无功功率q
pccj
需要满足q
min
≤q
pccj
≤q
max
的条件，而最大无功功率q
max
一般为0，因此，低频交流输电系统输出的无功功率一般需要满足小于0的条件。
[0087]
第二执行单元中，上述电抗器的导纳满足第三约束条件，上述第三约束条件为其中，为上述电抗器的导纳的最大值，通过该方法，可以使电抗器的导纳在约束条件范围之内，以准确计算得到电抗器的导纳。
[0088]
具体地，电抗器的导纳也被限制在一定的范围之内，电抗器的最大导纳值一般也为0，因此，低频交流输电系统中电抗器的导纳一般也需要满足小于0的条件。
[0089]
为了计算多种配置方案对应的多个第一成本，在一些实施例上，第一执行单元包括第二执行子模块，用于将多种上述配置方案中多个电气元件的成本相加，得到多种上述配置方案对应的多个第一成本，该方法将多个电气元件的成本相加，这样可以得到每种配置方案的第一成本，以用于后续成本差值的计算。
[0090]
具体地，每种配置方案中系统额定电压、电抗器的数量和变流器的尺寸都不相同，因此，成本也不相同，在一些具体的实施例中，还包括变压器的成本等，变压器的成本可以通过公式计算得到，其中，为变压器额定功率，因此变压器的成本取决于变压器的额定功率。在确定了每种配置方案中所需要的电气元件以及电气元件的数量之后，就可以将电气元件的成本相加，计算得到每种配置方案对应的成本即第一成本。
[0091]
在一些实施例上，配置单元包括执行模块，用于根据多个上述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，包括：计算多个功率损耗值与电量单价的乘积，得到多个损耗成本，其中，上述电量单价表示上述低频交流输电系统输出的电量每千瓦时的价格。通过该方法，可以根据功率损耗值计算得到损耗成本，以用于计算成本差值，并选择得到成本最低的配置方案。
[0092]
具体地，在计算得到多种配置方案对应的多个功率损耗值之后，将功率损耗值与电量的单价相乘，即可将功率损耗值转换为对应的损耗成本，计算第一成本与损耗成本的
差值，即可得到成本差值，成本差值最小的配置方案即为成本最低的配置方案，然后按照成本最低的配置方案即电气元件组合配置低频交流输电系统。
[0093]
上述低频交流输电系统的配置方法包括处理器和存储器，上述第一执行单元、第二执行单元和配置单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
[0094]
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来达到降低低频交流输电系统配置成本的目的。
[0095]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。
[0096]
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述计算机可读存储介质所在设备执行上述低频交流输电系统的配置方法。
[0097]
具体地，低频交流输电系统的配置方法包括：
[0098]
步骤s201，获取低频交流输电系统的多种配置方案，计算多种上述配置方案的成本，得到多个第一成本，其中，任意两个上述配置方案至少具有以下之一区别：上述低频交流输电系统的额定电压、电抗器的数量、变流器的尺寸；
[0099]
具体地，低频交流输电目前的主要应用领域以海上风电为主，低频交流输电系统中的电气元件设备主要包括变压器、电缆、变流器和电抗器等，额定电压的大小、电抗器的数量以及变流器的尺寸都对低频交流输电系统传输电能的大小以及系统中各元件的损耗产生影响，因此，在不同的配置方案情况下，低频交流输电系统的成本与损耗都不尽相同，本技术首先计算多种配置方案的成本，即每种配置方案中安装各电气元件所需要成本，以用于后续成本差值的计算。
[0100]
步骤s202，获取多个预设风速，构建每种上述配置方案在多个上述预设风速情况下对应的目标函数，计算上述目标函数的结果得到多个目标函数值，比较多个上述目标函数值的大小，将最大的上述目标函数值作为上述配置方案对应的功率损耗值，得到多种配置方案对应的多个功率损耗值，其中，上述目标函数用于计算上述低频交流输电系统在多个上述预设风速情况下的功率损耗值；
[0101]
具体地，海上风力发电设备输出的电能和设备的损耗都与风速密切相关，因此，获取多个预设风速，构建目标函数以计算低频交流输电系统中各电气元件的功率损耗值，通过每种配置方案的目标函数，可以计算得到多个预设风速情况下对应的目标函数值即功率损耗值，由于每个预设风速情况下的功率损耗都不相同，所以比较目标函数值的大小，将最大的目标函数值作为该配置方案的功率损耗值，即得到了多个预设风速情况下该配置方案的最大功率损耗值，这样可以将实际应用中的风速情况都包含在内，以用于后续损耗成本的计算。
[0102]
步骤s203，根据多个上述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，计算上述第一成本与对应的上述损耗成本的差值，得到多个成本差值，比较多个上述成本差值的大小，并确定上述成本差值最小的上述配置方案为目标配置方案，并根据上述目标配置方案配置上述
低频交流输电系统。
[0103]
具体地，在计算得到每种配置方案对应的第一成本与最大功率损耗值之后，根据最大功率损耗值可以计算得到损耗成本，再计算每种配置方案的第一成本与损耗成本，即可得到成本差值，即每种配置方案中各元件的安装投入使用等成本减去各元件功率损耗带来的成本，即可得到该配置方案对应的成本差值，然后按照成本差值最小即成本最小的配置方案对低频交流输电系统进行配置。
[0104]
本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述低频交流输电系统的配置方法。
[0105]
具体地，低频交流输电系统的配置方法包括：
[0106]
步骤s201，获取低频交流输电系统的多种配置方案，计算多种上述配置方案的成本，得到多个第一成本，其中，任意两个上述配置方案至少具有以下之一区别：上述低频交流输电系统的额定电压、电抗器的数量、变流器的尺寸；
[0107]
步骤s202，获取多个预设风速，构建每种上述配置方案在多个上述预设风速情况下对应的目标函数，计算上述目标函数的结果得到多个目标函数值，比较多个上述目标函数值的大小，将最大的上述目标函数值作为上述配置方案对应的功率损耗值，得到多种配置方案对应的多个功率损耗值，其中，上述目标函数用于计算上述低频交流输电系统在多个上述预设风速情况下的功率损耗值；
[0108]
步骤s203，根据多个上述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，计算上述第一成本与对应的上述损耗成本的差值，得到多个成本差值，比较多个上述成本差值的大小，并确定上述成本差值最小的上述配置方案为目标配置方案，并根据上述目标配置方案配置上述低频交流输电系统。
[0109]
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：
[0110]
步骤s201，获取低频交流输电系统的多种配置方案，计算多种上述配置方案的成本，得到多个第一成本，其中，任意两个上述配置方案至少具有以下之一区别：上述低频交流输电系统的额定电压、电抗器的数量、变流器的尺寸；
[0111]
步骤s202，获取多个预设风速，构建每种上述配置方案在多个上述预设风速情况下对应的目标函数，计算上述目标函数的结果得到多个目标函数值，比较多个上述目标函数值的大小，将最大的上述目标函数值作为上述配置方案对应的功率损耗值，得到多种配置方案对应的多个功率损耗值，其中，上述目标函数用于计算上述低频交流输电系统在多个上述预设风速情况下的功率损耗值；
[0112]
步骤s203，根据多个上述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，计算上述第一成本与对应的上述损耗成本的差值，得到多个成本差值，比较多个上述成本差值的大小，并确定上述成本差值最小的上述配置方案为目标配置方案，并根据上述目标配置方案配置上述低频交流输电系统。
[0113]
本文中的设备可以是服务器、pc、pad、手机等。
[0114]
本技术还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：
[0115]
步骤s201，获取低频交流输电系统的多种配置方案，计算多种上述配置方案的成
本，得到多个第一成本，其中，任意两个上述配置方案至少具有以下之一区别：上述低频交流输电系统的额定电压、电抗器的数量、变流器的尺寸；
[0116]
步骤s202，获取多个预设风速，构建每种上述配置方案在多个上述预设风速情况下对应的目标函数，计算上述目标函数的结果得到多个目标函数值，比较多个上述目标函数值的大小，将最大的上述目标函数值作为上述配置方案对应的功率损耗值，得到多种配置方案对应的多个功率损耗值，其中，上述目标函数用于计算上述低频交流输电系统在多个上述预设风速情况下的功率损耗值；
[0117]
步骤s203，根据多个上述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，计算上述第一成本与对应的上述损耗成本的差值，得到多个成本差值，比较多个上述成本差值的大小，并确定上述成本差值最小的上述配置方案为目标配置方案，并根据上述目标配置方案配置上述低频交流输电系统。
[0118]
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0119]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0120]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0121]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0122]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0123]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0124]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/
或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0125]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0126]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0127]
从以上的描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下技术效果：
[0128]
1)、本技术的低频交流输电系统的配置方法中，首先，计算每种低频交流输电系统的配置方案的成本，得到多个第一成本；之后，根据多个预设风速，构建每种配置方案对应的目标函数，每种配置方案对应的目标函数包含多个目标函数值，多个目标函数值与多个预设风速一一对应，将最大的目标函数值作为每种配置方案对应的功率损耗值；再计算每种配置方案的功率损耗值对应的损耗成本，将每种配置方案的第一成本与对应的损耗成本相减，即可得到多个成本差值，将最小的成本差值对应的配置方案作为目标配置方案，以配置海上风力发电厂的低频交流输电系统。与现有技术中，海上风力发电厂的输电系统的设备成本普遍较高，不能兼顾输电系统的技术性与经济性的方法相比，本技术能够根据每种配置方案在多个预设风速情况下的最大功率损耗值，计算每种配置方案的第一成本即总成本与最大功率损耗值对应的成本的差值即成本差值，并选择成本差值最小即成本最小的配置方案，使低频交流输电系统能够在保证电能产量的情况下，降低系统的配置成本，从而解决海上低频交流输电系统的配置成本高的问题，达到降低低频交流输电系统配置成本的效果。
[0129]
2)、本技术的低频交流输电系统的配置方法中，根据低频交流输电系统的潮流方程计算得到系统参数，再通过系统参数与预设风速构建变量矩阵，将变量矩阵作为自变量构建目标函数，这样可以根据潮流方程计算得到系统参数，进而计算功率损耗值。通过低频交流输电系统的额定功率、上述额定电压、频率和电缆长度建立低频交流输电系统的潮流方程，以用于系统参数的计算。计算得到电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗，之后根据电缆的功率损耗、电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗建立目标函数，这样可以通过计算低频交流输电系统中各元件的功率损耗值进而得到系统的总功率损耗值。节点电压和上述节点电流满足第一约束条件，可以使低频交流输电系统的各节点的节点电压和节点电流在约束条件之内，避免出现节点电压和节点电流不满足条件而导致的输电系统运行故障的问题。低频交流输电系统输出的无功功率满足第二约束条件，这样可以
准确计算电网阻抗的功率损耗值。电抗器的导纳满足第三约束条件，可以使电抗器的导纳在约束条件范围之内，以准确计算得到电抗器的导纳。将多种上述配置方案中多个电气元件的成本相加，得到多种上述配置方案对应的多个第一成本，该方法将多个电气元件的成本相加，这样可以得到每种配置方案的第一成本，以用于后续成本差值的计算。计算多个功率损耗值与电量单价的乘积，得到多个损耗成本，其中，上述电量单价表示上述低频交流输电系统输出的电量每千瓦时的价格。通过该方法，可以根据功率损耗值计算得到损耗成本，以用于计算成本差值，并选择得到成本最低的配置方案。
[0130]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种低频交流输电系统的配置方法，其特征在于，包括：获取低频交流输电系统的多种配置方案，计算多种所述配置方案的成本，得到多个第一成本，其中，任意两个所述配置方案至少具有以下之一区别：所述低频交流输电系统的额定电压、电抗器的数量、变流器的尺寸；获取多个预设风速，构建每种所述配置方案在多个所述预设风速情况下对应的目标函数，计算所述目标函数的结果得到多个目标函数值，比较多个所述目标函数值的大小，将最大的所述目标函数值作为所述配置方案对应的功率损耗值，得到多种配置方案对应的多个功率损耗值，其中，所述目标函数用于计算所述低频交流输电系统在多个所述预设风速情况下的功率损耗值；根据多个所述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，计算所述第一成本与对应的所述损耗成本的差值，得到多个成本差值，比较多个所述成本差值的大小，并确定所述成本差值最小的所述配置方案为目标配置方案，并根据所述目标配置方案配置所述低频交流输电系统。2.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，构建每种所述配置方案在多个所述预设风速情况下对应的目标函数，包括：建立所述低频交流输电系统的潮流方程，根据所述潮流方程计算得到所述低频交流输电系统中多个节点的系统参数，其中，所述节点表示所述低频交流输电系统中多个电气元件的连接点，所述系统参数至少包括节点电压、节点电流和电抗器的导纳；根据公式构建变量矩阵，其中，u
ij
表示所述节点电压，i
ij
表示所述节点电流，y
r-i,j
为所述电抗器的导纳，i表示所述电抗器的数量，j表示所述预设风速，且满足i∈[1,n
react
]，j∈[1,n
w
]，n
w
表示所述预设风速的最大值，n
react
表示所述电抗器的数量的最大值；将所述变量矩阵作为自变量，构建多个所述配置方案对应的多个所述目标函数。3.根据权利要求2所述的配置方法，其特征在于，建立所述低频交流输电系统的潮流方程，包括：获取所述低频交流输电系统的额定功率、所述额定电压、频率和电缆长度，其中，所述额定功率为有功功率和无功功率的和；根据公式建立所述低频交流输电系统的潮
流方程，其中，u
i
表示所述低频交流输电系统的节点电压，u1表示所述额定电压，表示所述低频交流输电系统的总电流，p
owpp
表示所述有功功率，q
owpp
表示所述无功功率，i
i
表示所述低频交流输电系统的节点电流，z
tr
表示变压器的阻抗，y
tr
表示变压器的导纳，z
π1
表示第一电缆的阻抗，z
π2
表示第二电缆的阻抗，y
π1
表示第一电缆的导纳，y
π2
表示第二电缆的导纳，y
r
表示杂散导纳，z
ph
表示变流器的阻抗，z
g
表示电网阻抗。4.根据权利要求2所述的配置方法，其特征在于，将所述变量矩阵作为自变量，构建多个所述配置方案对应的多个所述目标函数，还包括：根据公式计算电缆的功率损耗，其中，a、b、c、d和e为预定参数，所述预定参数的值由额定电压的值确定，所述额定电压的值由所述预设风速的值确定，cs
r-cb
表示所述电缆的视在额定功率，l表示所述电缆的长度，n表示所述电缆的数量；根据所述电抗器的导纳、所述节点电压以及所述节点电流计算所述电抗器的功率损耗和变流器的功率损耗；将所述电缆的功率损耗、所述电抗器的功率损耗和所述变流器的功率损耗相加，得到所述配置方案对应的目标函数为minf
obj
(x)＝c
loss-obj
(x)+c
react-obj
(x)+c
b2b-obj
(x)，其中，c
loss-obj
表示所述电缆的功率损耗，c
react-obj
表示所述电抗器的功率损耗，c
b2b-obj
表示所述变流器的功率损耗，x表示所述变量矩阵。5.根据权利要求2所述的配置方法，其特征在于，所述节点电压和所述节点电流满足第一约束条件，所述第一约束条件为u
min
≤u
kj
≤u
max
；i
kj
≤i
max
，其中，k表示所述节点电压的数量，u
min
表示所述节点电压的最小值，u
max
表示所述节点电压的最大值，i
max
表示所述节点电流的最大值。6.根据权利要求1至5中任一项所述的配置方法，其特征在于，还包括：所述低频交流输电系统输出的无功功率满足第二约束条件，所述第二约束条件为q
min
≤q
pccj
≤q
max
，其中，q
pccj
表示所述低频交流输电系统输出的无功功率，q
pccj
由电网阻抗z
g
计算得到，q
min
表示所述无功功率的最小值，q
max
表示所述无功功率的最大值，j表示所述预设风速且满足j∈[1,n
w
]，n
w
表示所述预设风速的最大值。7.根据权利要求2所述的配置方法，其特征在于，所述电抗器的导纳满足第三约束条件，所述第三约束条件为其中，为所述电抗器的导纳的最大值。8.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，计算多种所述配置方案的成本，得到多个第一成本，包括：将多种所述配置方案中多个电气元件的成本相加，得到多种所述配置方案对应的多个第一成本。9.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，根据多个所述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，包括：计算多个功率损耗值与电量单价的乘积，得到多个损耗成本，其中，所述电量单价表示所述低频交流输电系统输出的电量每千瓦时的价格。
10.一种低频交流输电系统的配置装置，其特征在于，包括：第一执行单元，用于获取低频交流输电系统的多种配置方案，计算多种所述配置方案的成本，得到多个第一成本，其中，任意两个所述配置方案至少具有以下之一区别：所述低频交流输电系统的额定电压、电抗器的数量、变流器的尺寸；第二执行单元，用于获取多个预设风速，构建每种所述配置方案在多个所述预设风速情况下对应的目标函数，计算所述目标函数的结果得到多个目标函数值，比较多个所述目标函数值的大小，将最大的所述目标函数值作为所述配置方案对应的功率损耗值，得到多种配置方案对应的多个功率损耗值，其中，所述目标函数用于计算所述低频交流输电系统在多个所述预设风速情况下的功率损耗值；配置单元，用于根据多个所述功率损耗值计算对应的多个损耗成本，计算所述第一成本与对应的所述损耗成本的差值，得到多个成本差值，比较多个所述成本差值的大小，并确定所述成本差值最小的所述配置方案为目标配置方案，并根据所述目标配置方案配置所述低频交流输电系统。11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读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计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至9中任意一项所述的配置方法。12.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行权利要求1至9中任一项所述的配置方法。13.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行权利要求1至9中任意一项所述的配置方法。

技术总结
本申请提供了一种低频交流输电系统的配置方法、配置装置和电子设备。该方法包括：获取低频交流输电系统的多种配置方案，计算多种配置方案的成本，得到多个第一成本；获取多个预设风速，构建每种配置方案在多个预设风速情况下对应的目标函数，计算目标函数的结果得到多个目标函数值，将最大的目标函数值作为配置方案对应的功率损耗值，得到多种配置方案对应的多个功率损耗值；根据多个功率损耗值计算对应的多个损耗成本，计算第一成本与对应的损耗成本的差值，得到多个成本差值，确定成本差值最小的配置方案为目标配置方案，并根据目标配置方案配置低频交流输电系统，通过本申请，解决了低频交流输电系统配置成本较高的问题。了低频交流输电系统配置成本较高的问题。了低频交流输电系统配置成本较高的问题。


技术研发人员：陈建福 刘刚 唐捷 陈喜鹏 陈勇 蔡汉生 裴星宇 胡泰山 吴宏远 胡上茂 杨锐雄 廖民传 邹国惠 刘浩 程旭 梅琪 李建标 曹安瑛 张帆 段新辉 廖鹏 肖小清
受保护的技术使用者：南方电网科学研究院有限责任公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/9/14