CN102760191B - 基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法 - Google Patents

基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102760191B
CN102760191B CN201210211203.6A CN201210211203A CN102760191B CN 102760191 B CN102760191 B CN 102760191B CN 201210211203 A CN201210211203 A CN 201210211203A CN 102760191 B CN102760191 B CN 102760191B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sigma
equivalent
machine
group
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210211203.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102760191A (zh
Inventor
张保会
王小立
郝治国
李光辉
刘志远
温靖华
王辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NINGXIA ELECTRIC POWER Co
Xian Jiaotong University
Original Assignee
NINGXIA ELECTRIC POWER Co
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NINGXIA ELECTRIC POWER Co, Xian Jiaotong University filed Critical NINGXIA ELECTRIC POWER Co
Priority to CN201210211203.6A priority Critical patent/CN102760191B/zh
Publication of CN102760191A publication Critical patent/CN102760191A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102760191B publication Critical patent/CN102760191B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Abstract

一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法,该系统包括依次连接的风机运行信息提取单元、机组分群单元以及等值机参数计算单元;其方法为:首先风机运行信息提取单元从风场控制中心提取所有待等值风机故障初始时刻的转速、机械功率信息,用于后续计算;然后又机组分群单元将故障初始时刻机组的转速相近的机组划分到同一机群;最后由等值机参数计算单元采用基于容量加权的参数聚合方法,计算每一群等值为一台双馈机组的参数,从而得到风电场的被等值的多机电磁暂态等值模型;本发明系统及方法为大规模风能电磁暂态数值仿真计算及其接入电力系统对现有继电保护的影响研究提供基础条件。

Description

基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法
技术领域
本发明涉及风电场等值建模技术领域,具体涉及一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法。
背景技术
随着大规模、高集中、远距离风电场并网形式的快速发展,对大规模风电场进行电磁暂态仿真计算遇到了巨大的困难,开发风电场电磁暂态等值模型已成为风电接入系统故障数值计算、分析风电接入电力系统对现有保护装置影响的当务之急。
现代的同步发电机等值理论体系主要有三种:同调等值法(Coherency-BasedEquivalent)、模态等值法(Modal Equivalent),以及估计等值(Estimation Equivalen)。
同调等值法主要用于分析系统在大扰动情况下的暂态稳定性问题。首先将具有相似转子摇摆曲线的机组划分为一个同调机群,然后在频域或者时域求取同调机组的等值机聚合参数。
模式等值法主要用于电力系统小干扰稳定离线分析。主要的思想是根据特征根的性质,对线性化的系统模型进行降阶。
估计等值法主要用于在线动态安全分析。该方法不需要知道外部系统的完整结构及参数,将外部系统看作一个黑箱,并根据其动态特征建立相应的模型,然后利用系统内外区间边界处及内部系统变量信息,通过一定的优化算法确定外部系统模型参数。
人们对变速恒频式风电场等值模型的研究仍然停留在用于潮流计算的稳态模型与用于系统暂态稳定性分析的机电暂态模型,而上述模型仍然难以胜任风电机组电磁暂态过程研究的需要,必须在全面考察变速恒频式风机、风场的故障特征之上,才能提出有效的电磁暂态等值方案,计算其暂态过程中输出的电压、电流波形。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题,本发明的目在于提供一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法,为大规模风能电磁暂态数值仿真计算及其接入电力系统对现有继电保护的影响研究提供基础条件。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统,包括依次连接的风机运行信息提取单元、机组分群单元以及等值机参数计算单元;所述风机运行信息提取单元实现从风场控制中心提取风场内部所有双馈式风机的运行状态信息;所述机组分群单元的功能是根据各风机的转速信息将各机组分成若干个机群;所述等值机参数计算单元的功能是计算每个机群的等值机的参数,以此实现利用若干台等值机等值整个风场电磁暂态过程的目的。
一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模方法,包括如下步骤:
步骤一:风机运行信息提取单元从风场控制中心提取所有待等值风机故障初始时刻的转速、机械功率信息,用于后续计算;
步骤二:机组分群单元将故障初始时刻机组的转速相近的机组划分到同一机群,即同群的风机必须满足式(1)所示的分群指标
i(0_)-ωj(0_)|<ε    (1)
其中:ωi(0_)和ωj(0_)分别为第i台和第j台风机故障前的初始转速,ε为单个机群内风机故障前最大转速差的门槛值;
具体分群实现方法如下:
a.步骤一得到全部DFIG风机的转速数据样本集合为N,机组分群单元首先估计需要分成的机群数目K,并从N中选择任意K个机组的转速样本作为初始聚类中心;
b.分别计算每个DFIG风机的转速与各聚类中心的距离并将该DFIG风机归类到距离其最近的聚类中心所在机群中;
c.计算当前每个机群的DFIG风机的转速平均值ai与准则函数E,计算公式如式(2)和式(3);
a i = 1 N i &Sigma; &xi; &Element; g d &xi; - - - ( 2 )
E = &Sigma; i = 1 k &Sigma; &xi; &Element; g d | &xi; - a i | 2 - - - ( 3 )
其中:ai为第i个机群中DFIG风机转速的平均值;
gi为第i个机群中所有DFIG风机的转速集合;
ξ为gi中的转速样本;
Ni为第i个机群中机组的总数;
E为准则函数;
d.用ai替代原来聚类中心,反复执行步骤b~d直到E收敛;
e.若计算出来的某一机群内任意两个机组的转速不满足式(1),则增大机群数目K,重复执行步骤b~d;若都满足,则分群结束;
步骤三:等值机参数计算单元采用基于容量加权的参数聚合方法,计算每一群等值为一台双馈机组的参数,从而得到风电场的被等值的多机电磁暂态等值模型,具体计算方法如下:
通过步骤二的得到某机群风机集合为M,其额定容量集合为S,其输入机械功率标幺值的集合为Pm,则该机群的等值机的额定容量与折算到自身基值下的机械功率标幺值,按下式(4)和式(5)计算
S e = &Sigma; i &Element; M S i - - - ( 4 )
P me = &Sigma; i &Element; M S i S e P mi = &Sigma; i &Element; m &rho; i P mi - - - ( 5 )
其中:Se为等值机的容量;
Si为集合M中第i台风机的容量;
Pme为等值机的机械功率标幺值;
Pmi为集合M中第i台风机的机械功率标幺值;
ρi为集合M中第i台风机容量所占的比值;
1)等值机转子运动方程参数计算
a.转子转动惯量计算,计算公式如式(6)
J e = = &Sigma; i &Element; M &rho; i J i - - - ( 6 )
其中:Je为等值机的转子转动惯量;
Ji为集合M中第i台风机的转子转动惯量;
b.阻尼系数计算
忽略所有双馈风电机组的转子运动阻尼,得到等值机的阻尼,计算公式如式(7)
D e = &Sigma; i &Element; M ( S i S e D i ) = &Sigma; i &Element; m ( &rho; i D i ) - - - ( 7 )
其中:De为等值机的阻尼系数;
Di为集合M中第i台风机的阻尼系数;
2)等值机阻抗参数计算
a.定转子抗阻计算,计算公式如式(8)、(9)、(10)、(11)
X s&sigma;e = b 5 a 5 2 + b 5 2 - - - ( 8 )
R se = a 5 a 5 2 + b 5 2 - - - ( 9 )
X r&sigma;e = b r a r 2 + b r 2 - - - ( 10 )
R re = a r a r 2 + b r 2 - - - ( 11 )
其中: a s = &Sigma; i &Element; M &rho; i R si R si 2 + X s&sigma;i 2 , b s = &Sigma; i &Element; M &rho; i X s&sigma;i R si 2 + X s&sigma;i 2 , a r = &Sigma; i &Element; M &rho; i R ri R ri 2 + X r&sigma;i 2 , b r = &Sigma; i &Element; M &rho; i X r&sigma;i R ri 2 + X r&sigma;i 2 ;
Xsσe、Xrσe、Rse、Rre分别为等值机定转子电抗电阻;
Xsσi、Xrσi、Rsi、Rri分别为集合M中第i台风机的定转子电抗电阻;
b.等效互抗计算,计算公式如式(12)
X me = 1 / &Sigma; i &Element; M &rho; i X mi - - - ( 12 )
其中:Xme为等值机等效互抗;
Xmi为集合M中第i台风机的等效互抗;
3)等值机变流器控制环节参数计算
a.变流器控制器内部采用标幺值系统,等值机选择自身容量作为基值;
b.闭环PI控制器中比例积分环节参数按下式(13)计算;
C e = ( &Sigma; i &Element; M S i C i / ( &Sigma; i &Element; M S i ) = &Sigma; i &Element; M &rho; i C i - - - ( 13 )
其中:C可以指代PI控制器中比例增益与积分时间常数;
4)等值机箱式变压器参数计算
变压器统一采用的Γ型简化等效模型,忽略励磁支路导纳,等值机的箱式变压器容量取集合M中所有风机的箱式变压器容量之和,如式(14)
S Te = &Sigma; i &Element; M S Ti - - - ( 14 )
式中:STe为等值机的箱式变压器容量;
STi为集合M中第i台风机的箱式变压器容量;
阻抗参数计算如式(15)、(16)、(17)、(18)
X Te = b T a T 2 + b T 2 - - - ( 15 )
R Te = a T a T 2 + b T 2 - - - ( 16 )
B Te &Sigma; i = 1 n &rho; Ti B Ti - - - ( 17 )
G Te &Sigma; i = 1 n &rho; Ti B Ti - - - ( 18 )
其中: &rho; Ti = S Ti S Te , a T = &Sigma; i &Element; M &rho; Ti R Ti R Ti 2 + X Ti 2 , b T = &Sigma; i &Element; M &rho; Ti X Ti R Ti 2 + X Ti 2 ;
XTe、RTe、BTe、GTe分别为等值机的箱式变压器阻抗和励磁支路导纳;
XTi、RTi、BTi、GTi分别为集合M中第i台风机的箱式变压器阻抗和励磁支路导纳。
和现有技术相比,本发明具有如下优点:
1、本发明利用双馈风机故障前的转速信息作为分群指标,更适合电磁暂态等值,且需要的信息量少、过程简单、易于实现。
2、本发明利用基于容量的加权算法计算等值机组的参数,使该等值方法适用于包含多种型号双馈风机的风电场等值。
3、本发明为风电场电磁暂态过程等值,适用于研究大规模风电场并网对系统继电保护的影响。
附图说明
图1是本发明建模方法的实现步骤。
图2是包含10台双馈式风机的风电场详细模型。
图3是包含2台双馈式等值风机的风电场等值模型。
图4是第I群5台机详细模型与等值机I输出电流波形比较。
图5是第II群5台机详细模型与等值机II输出电流波形比较。
图6是风场10台机详细模型与等值机I与II输出电流之和波形比较。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,本发明一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统,包括依次连接的风机运行信息提取单元、机组分群单元以及等值机参数计算单元;所述风机运行信息提取单元实现从风场控制中心提取风场内部所有双馈式风机的运行状态信息;所述机组分群单元的功能是根据各风机的转速信息将各机组分成若干个机群;所述等值机参数计算单元的功能是计算每个机群的等值机的参数,以此实现利用若干台等值机等值整个风场电磁暂态过程的目的。
下面以在PSCAD/EMTDC软件平台上建立的包含10台双馈机的等值过程为例说明本发明的具体实施步骤。
风场详细模型如图2所示,风机机端电压0.69kV,风机箱式变压器变比35kV/0.69kv,风场升压变变比220kV/35kV,10台双馈式风机分两种型号,编号G1~G5为一种型号,参数如表1,编号G6~G10为另一种型号,参数如表2。
表1
  参数名称/单位   参数值   参数名称/单位   参数值
  S/MVA   1.632   Rs/p.u.   0.0090838
  P/MW   1.55   Xsσ/p.u.   0.18167
  f/Hz   50   Rr/p.u.   0.009015
  V/kV   0.69   Xrσ/p.u.   0.143969
  Xm/p.u.   5.8959   J/s   1.5
  D/p.u.   0
表2
  参数名称/单位   参数值   参数名称/单位   参数值
  S/MVA   2.105   Rs/p.u.   0.010969
  P/MW   2.0   Xsσ/p.u.   0.08124
  f/Hz   50   Rr/p.u.   0.010626
  V/kV   0.69   Xrσ/p.u.   0.126487
  Xm/p.u.   6.10137   J/s   1.6
  D/p.u.   0
本实施例一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模方法,包括如下步骤:
步骤一:提取风机运行信息
风机运行信息提取单元从风场控制中心提取所有待等值风机故障初始时刻的机械功率、转速信息,其中机械功率用于计算等值机参数,转速用于机组分群。
10台双馈风机故障初始时刻转速ω如表3所示。
表3
  G1   G2   G3   G4   G5   G6   G7   G8   G9   G10
  1.02   1.068   1.034   1.125   1.086   1.058   1.044   1.113   1.100   1.135
10台双馈风机故障初始时刻输入的机械功率标幺值Pm如表4所示。
表4
  G1   G2   G3   G4   G5   G6   G7   G8   G9   G10
  0.59383   0.68167   0.61861   0.79674   0.71672   0.66270   0.63674   0.77151   0.74479   0.81817
步骤二:双馈式风机分群
1)机组分群单元首先根据等值精度要求选择下式(1)中单个机群内风机故障前最大转速差门槛值ε
i(0_)-ωj(0_)|<ε    (1)
其中:ωi(0_)和ωj(0_)分别为第i台和第j台风机故障前的初始转速;
ε单个机群内风机故障前最大转速差的门槛值。
ε的值越小,机群数目就会越多,相应的等值精度就越高,本实施例选择分群指标的门槛值ε为0.05。
2)机组分群单元实现步骤如下:
a.步骤二得到全部DFIG风机的转速数据样本N如表3所示,机组分群单元估计需要分成的机群数目K为2,并从N中选择任意K个机组的转速样本作为初始聚类中心;
b.分别计算每个DFIG风机的转速与各聚类中心的距离,(并将该DFIG风机归类到距离其最近的聚类中心所在机群中;
c.计算当前每个机群的DFIG风机的转速平均值ai与准则函数E,计算公式如式(2)和式(3);
a i = 1 N i &Sigma; &xi; &Element; g d &xi; - - - ( 2 )
E = &Sigma; i = 1 k &Sigma; &xi; &Element; g d | &xi; - a i | 2 - - - ( 3 )
其中:ai为第i个机群中DFIG风机转速的平均值;
gi为第i中机群中所有DFIG风机的转速集合;
ξ为gi中的转速样本;
Ni为第i个机群中机组的总数;
E为准则函数。
d.用ai替代原来聚类中心,反复执行步骤b~d直到E收敛;
e.若计算出来的某一机群内任意两个机组的转速不满足所选择的门槛值ε,则增大机群数目K,重复执行步骤b~d;若满足,则分群结束。
最终得到机组分群结果如表5所示。
表5
  分群号   风机编号
  I   G1、G2、G3、G6、G7
  II   G4、G5、G8、G9、G10
步骤三:等值双馈式风电机组参数计算
以机群I的等值双馈式风电机组参数计算为例说明:由步骤二得到机群I的风机集合M={G1,G2,G3,G6,G7},根据表1和表2确定其额定容量S={1.632,1.632,1.632,2.105,2.105},根据表4确定其输入机械功率标幺值Pm={0.59383,0.68167,0.61861,0.66270,0.63674}。
等值机参数计算单元首先计算等值机I的额定容量与折算到自身基值下的机械功率标幺值,按下式(4)和式(5)计算
S e = &Sigma; i &Element; M S i - - - ( 4 )
P me = &Sigma; i &Element; M S i S e P mi = &Sigma; i &Element; m &rho; i P mi - - - ( 5 )
1)等值机转子运动方程参数计算
a.转子转动惯量计算,计算公式如式(6)
J e = = &Sigma; i &Element; M &rho; i J i = 1.546233 - - - ( 6 )
b.阻尼系数计算
忽略所有双馈风电机组的转子运动阻尼,得到等值机I的阻尼,计算公式如式(7)
D e = &Sigma; i &Element; M ( S i S e D i ) = &Sigma; i &Element; m ( &rho; i D i ) - - - ( 7 )
2)等值机阻抗参数计算
a.定转子抗阻计算,计算公式如式(8)、(9)、(10)、(11)
X s&sigma;e = b 5 a 5 2 + b 5 2 - - - ( 8 )
R se = a 5 a 5 2 + b 5 2 - - - ( 9 )
X r&sigma;e = b r a r 2 + b r 2 - - - ( 10 )
R re = a r a r 2 + b r 2 - - - ( 11 )
其中: a s = &Sigma; i &Element; M &rho; i R si R si 2 + X s&sigma;i 2 , b s = &Sigma; i &Element; M &rho; i X s&sigma;i R si 2 + X s&sigma;i 2 , a r = &Sigma; i &Element; M &rho; i R ri R ri 2 + X r&sigma;i 2 , b r = &Sigma; i &Element; M &rho; i X r&sigma;i R ri 2 + X r&sigma;i 2 ;
计算得到Xsσe=0.115787,Rse=0.012231,Xrσe=0.135337,Rre=0.009904
b.等效互抗计算,计算公式如式(12)
X me = 1 / &Sigma; i &Element; M &rho; i X mi - - - ( 12 )
计算得到Xme=5.989148
综合上述得到等值机I的参数如表6所示。
表6
  参数名称   参数值   参数名称   参数值
  S/MVA   9.106   Rs/p.u.   0.012231
  P/MW   8.65   Xsσ/p.u.   0.115787
  f/Hz   50   Rr/p.u.   0.009904
  V/kV   0.69   Xrσ/p.u.   0.135337
  Xm/p.u.   5.989148   J/s   1.546233
  D/p.u.   0
同理可计算得到等值机II的参数如表7所示。
表7
  参数名称   参数值   参数名称   参数值
  S/MVA   9.579   Rs/p.u.   0.011910
  P/MW   9.1   Xsσ/p.u.   0.100205
  f/Hz   50   Rr/p.u.   0.010202
  V/kV   0.69   Xrσ/p.u.   0.131959
  Xm/p.u.   6.029767   J/s   1.565925
  D/p.u.   0
3)等值机变流器控制环节参数计算
a.变流器控制器内部采用标幺值系统,等值机选择自身容量作为基值。
b.闭环PI控制器中比例积分环节参数按下式(13)计算;
C e = ( &Sigma; i &Element; M S i C i / ( &Sigma; i &Element; M S i ) = &Sigma; i &Element; M &rho; i C i - - - ( 13 )
其中:C可以指代PI控制器中比例增益与积分时间常数。
4)等值机箱式变压器参数计算
机组G1~G5、G6~G10所配备的变压器容量分别为1.6MVA和2.1MVA变压器统一采用的Γ型简化等效模型,忽略励磁支路导纳,电抗标幺值取0.65,电阻标幺值取0.1。
等值变压器I容量取详细模型中所有箱式变压器容量之和,如式(14)
S Te = &Sigma; i &Element; M S Ti = 9 MVA - - - ( 14 )
阻抗参数计算如式(15)、(16)、(17)、(18)
X Te = b T a T 2 + b T 2 - - - ( 15 )
R Te = a T a T 2 + b T 2 - - - ( 16 )
B Te = &Sigma; i = 1 n &rho; Ti G Ti - - - ( 17 )
G Te = &Sigma; i = 1 n &rho; Ti G Ti - - - ( 18 )
其中: &rho; Ti = S Ti S Te , a T = &Sigma; i &Element; M &rho; Ti R Ti R Ti 2 + X Ti 2 , b T = &Sigma; i &Element; M &rho; Ti X Ti R Ti 2 + X Ti 2 ;
XTe、RTe、BTe、GTe分别为等值箱式变压器阻抗和励磁支路导纳;
XTi、RTi、BTi、GTi分别为第i台箱式变压器阻抗和励磁支路导纳。
得到等值变压器I折算到标幺值下的阻抗参数XTe=0.65,RTe=0.1,BTe=0,GTe=0,等值变压器II的参数也可依此法计算。
通过上述三个步骤,得到风电场的等值模型如图3所示,即可用两台等值机模型替代原来如图2所示的包含10台风机的风电场详细模型,达到减少仿真数值计算量的目的。在第2.996s发生三相短路故障,比较等值模型与详细模型的故障电流波形,验证本发明电磁暂态等值建模方法的正确性。
图4为第I群5台机详细模型与等值机I输出电流波形比较,从图中可以看出等值机I故障电流能够在电磁暂态的时间尺度上很好的拟合第I群5台机详细模型故障电流之和。
图5为第II群5台机详细模型与等值机II输出电流波形比较,从图中可以看出等值机II故障电流能够在电磁暂态的时间尺度上很好的拟合第II群5台机详细模型故障电流之和。
图6为风场10台机详细模型与等值机I与II输出电流之和波形比较,从图中可以看出风场等值模型能够在电磁暂态的时间尺度上很好的拟合详细模型。完全能满足用于测试、分析风电场并网对系统电磁暂态特征与继电保护的影响。

Claims (1)

1.一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模方法,所述等值建模方法采用的等值建模系统包括依次连接的风机运行信息提取单元、机组分群单元以及等值机参数计算单元;所述风机运行信息提取单元实现从风场控制中心提取风场内部所有双馈式风机的运行状态信息;所述机组分群单元的功能是根据各风机的转速信息将各机组分成若干个机群;所述等值机参数计算单元的功能是计算每个机群的等值机的参数,以此实现利用若干台等值机等值整个风场电磁暂态过程的目的;其特征在于:所述等值建模方法包括如下步骤:
步骤一:风机运行信息提取单元从风场控制中心提取所有待等值风机故障初始时刻的转速、机械功率信息,用于后续计算;
步骤二:机组分群单元将故障初始时刻机组的转速相近的机组划分到同一机群,即同群的风机必须满足式(1)所示的分群指标
i(0-)-ωj(0-)|<ε       (1)
其中:ωi(0-)和ωj(0-)分别为第i台和第j台风机故障前的初始转速,ε为单个机群内风机故障前最大转速差的门槛值;
具体分群实现方法如下:
a.步骤一得到全部DFIG风机的转速数据样本集合为N,机组分群单元首先估计需要分成的机群数目K,并从N中选择任意K个机组的转速样本作为初始聚类中心;
b.分别计算每个DFIG风机的转速与各聚类中心的距离并将该DFIG风机归类到距离其最近的聚类中心所在机群中;
c.计算当前每个机群的DFIG风机的转速平均值ai与准则函数E,计算公式如式(2)和式(3);
a i = 1 N i &Sigma; &xi; &Element; g i &xi; - - - ( 2 )
E = &Sigma; i = 1 k &Sigma; &xi; &Element; g i | &xi; - a i | 2 - - - ( 3 )
其中:ai为第i个机群中DFIG风机转速的平均值;
gi为第i个机群中所有DFIG风机的转速集合;
ξ为gi中的转速样本;
Ni为第i个机群中机组的总数;
E为准则函数;
d.用ai替代原来聚类中心,反复执行步骤b~d直到E收敛;
e.若计算出来的某一机群内任意两个机组的转速不满足式(1),则增大机群数目K,重复执行步骤b~d;若都满足,则分群结束;
步骤三:等值机参数计算单元采用基于容量加权的参数聚合方法,计算每一群等值为一台双馈机组的参数,从而得到风电场的被等值的多机电磁暂态等值模型,具体计算方法如下:
通过步骤二得到的某机群风机集合为M,其额定容量集合为S,其输入机械功率标幺值的集合为Pm,则该机群的等值机的额定容量与折算到自身基值下的机械功率标幺值按下式(4)和式(5)计算
S e = &Sigma; i &Element; M S i - - - ( 4 )
P me = &Sigma; i &Element; M S i S e P mi = &Sigma; i &Element; M &rho; i P mi - - - ( 5 )
其中:Se为等值机的额定容量;
Si为集合M中第i台风机的额定容量;
Pme为等值机的机械功率标幺值;
Pmi为集合M中第i台风机的机械功率标幺值;
ρi为集合M中第i台风机容量所占的比值;
1)等值机转子运动方程参数计算
a.转子转动惯量计算,计算公式如式(6)
J e = = &Sigma; i &Element; M &rho; i J i - - - ( 6 )
其中:Je为等值机的转子转动惯量;
Ji为集合M中第i台风机的转子转动惯量;
b.阻尼系数计算
忽略所有双馈风电机组的转子运动阻尼,得到等值机的阻尼,计算公式如式(7)
D e = &Sigma; i &Element; M ( S i S e D i ) = &Sigma; i &Element; M ( &rho; i D i ) - - - ( 7 )
其中:De为等值机的阻尼系数;
Di为集合M中第i台风机的阻尼系数;
2)等值机阻抗参数计算
a.定转子抗阻计算,计算公式如式(8)、(9)、(10)、(11)
X s&sigma;e = b 5 a 5 2 + b 5 2 - - - ( 8 )
R se = a 5 a 5 2 + b 5 2 - - - ( 9 )
X r&sigma;e = b r a r 2 + b r 2 - - - ( 10 )
R re = a r a r 2 + b r 2 - - - ( 11 )
其中: a s = &Sigma; i &Element; M &rho; i R si R si 2 + X s&sigma;i 2 , b s = &Sigma; i &Element; M &rho; i X s&sigma;i R si 2 + X s&sigma;i 2 , a r = &Sigma; i &Element; M &rho; i R ri R ri 2 + X r&sigma;i 2 , b r = &Sigma; i &Element; M &rho; i X r&sigma;i R ri 2 + X r&sigma;i 2 ;
Xsσe、Xrσe、Rse、Rre分别为等值机定转子电抗电阻;
Xsσi、Xrσi、Rsi、Rri分别为集合M中第i台风机的定转子电抗电阻;
b.等效互抗计算,计算公式如式(12)
X me = 1 / &Sigma; i &Element; M &rho; i X mi - - - ( 12 )
其中:Xme为等值机等效互抗;
Xmi为集合M中第i台风机的等效互抗;
3)等值机变流器控制环节参数计算
a.变流器控制器内部采用标幺值系统,等值机选择自身容量作为基值;
b.闭环PI控制器中比例积分环节参数按下式(13)计算;
C e = ( &Sigma; i &Element; M S i C i ) / ( &Sigma; i &Element; M S i ) = &Sigma; i &Element; M &rho; i C i - - - ( 13 )
其中:Ce是指等值机的变流器的比例积分控制器中的比例增益与积分时间常数;Ci是指第i台风机的变流器的比例积分控制器中的比例增益与积分时间常数;
4)等值机箱式变压器参数计算
变压器统一采用的Γ型简化等效模型,忽略励磁支路导纳,等值机的箱式变压器容量取集合M中所有风机的箱式变压器容量之和,如式(14)
S Te = &Sigma; i &Element; M S Ti - - - ( 14 )
式中:STe为等值机的箱式变压器容量;
STi为集合M中第i台风机的箱式变压器容量;
阻抗参数计算如式(15)、(16)、(17)、(18)
X Te = b T a T 2 + b T 2 - - - ( 15 )
R Te = a T a T 2 + b T 2 - - - ( 16 )
B Te = &Sigma; i = 1 n &rho; n B n - - - ( 17 )
G Te = &Sigma; i = 1 n &rho; n G n - - - ( 18 )
其中: &rho; Ti = S Ti S Te , a T = &Sigma; i &Element; M &rho; Ti R Ti R Ti 2 + X Ti 2 , b T = &Sigma; i &Element; M &rho; Ti X Ti R Ti 2 + X Ti 2 ;
XTe、RTe、BTe、GTe分别为等值机的箱式变压器阻抗和励磁支路导纳;
XTi、RTi、BTi、GTi分别为集合M中第i台风机的箱式变压器阻抗和励磁支路导纳。
CN201210211203.6A 2012-06-26 2012-06-26 基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法 Expired - Fee Related CN102760191B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210211203.6A CN102760191B (zh) 2012-06-26 2012-06-26 基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210211203.6A CN102760191B (zh) 2012-06-26 2012-06-26 基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102760191A CN102760191A (zh) 2012-10-31
CN102760191B true CN102760191B (zh) 2014-09-03

Family

ID=47054648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210211203.6A Expired - Fee Related CN102760191B (zh) 2012-06-26 2012-06-26 基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102760191B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103094920B (zh) * 2013-01-06 2016-01-20 宁夏电力公司电力科学研究院 一种直驱式风电机组风电场等值方法
CN104036073B (zh) * 2014-05-23 2017-05-17 电子科技大学 适于有功功率特性分析的双馈风电场动态等值建模方法
CN105320825A (zh) * 2014-06-19 2016-02-10 国网山西省电力公司电力科学研究院 基于简化模型的双馈机组风电场动态等值建模系统及方法
CN104200027B (zh) * 2014-09-02 2017-08-29 河海大学 一种考虑低电压穿越特性的风电场等效建模方法与装置
CN105678033B (zh) * 2016-03-04 2018-12-21 国家电网公司 一种适用于电磁暂态仿真的风电场等值建模方法
CN105703396B (zh) * 2016-03-21 2018-01-16 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种双馈风力发电场多机表征等值建模方法
CN106168994B (zh) * 2016-07-01 2019-03-01 华北电力大学 一种风电场次同步频率等值建模方法
CN106897945A (zh) * 2017-03-02 2017-06-27 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组的聚类方法和设备
CN107147112B (zh) * 2017-05-24 2019-09-24 河海大学 一种基于加权聚合的电力系统建模方法及系统
CN110571794B (zh) * 2019-08-26 2023-07-25 国家电网公司东北分部 一种适用于双馈风机风电场的暂态模型等值计算方法
CN110838725B (zh) * 2019-09-19 2021-05-07 国电新能源技术研究院有限公司 一种风电场闭环pi控制器参数整定方法及装置
CN111884259B (zh) * 2020-08-04 2022-08-23 浙江大学 一种考虑系统小干扰稳定特性的场站级风电机组等值方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101937483A (zh) * 2010-09-09 2011-01-05 苏勋文 基于桨距角动作情况的双馈机组风电场动态等值建模方法
CN102254092A (zh) * 2011-06-16 2011-11-23 国网电力科学研究院 一种含双馈风电机组的大型风电场动态等值方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2411383T3 (es) * 2007-04-30 2013-07-05 Vestas Wind Systems A/S Turbina eólica de velocidad variable con generador de inducción doblemente alimentado compensado para variar la velocidad de rotor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101937483A (zh) * 2010-09-09 2011-01-05 苏勋文 基于桨距角动作情况的双馈机组风电场动态等值建模方法
CN102254092A (zh) * 2011-06-16 2011-11-23 国网电力科学研究院 一种含双馈风电机组的大型风电场动态等值方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102760191A (zh) 2012-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102760191B (zh) 基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法
CN103887815B (zh) 基于运行数据的风电场参数辨识及动态等值方法
CN101937483B (zh) 基于桨距角动作情况的双馈机组风电场动态等值建模方法
Kalcon et al. Small-signal stability analysis of multi-terminal VSC-based DC transmission systems
Li et al. Analysis and estimation of transient stability for a grid-connected wind turbine with induction generator
CN108446515B (zh) 一种基于双馈风力发电机组短路电流特征分析的风电场等值方法
CN103761349B (zh) 一种基于风电机组概率同调性的风电场等值建模方法
CN104036073B (zh) 适于有功功率特性分析的双馈风电场动态等值建模方法
CN110266039B (zh) 考虑电力系统有功干扰下一次调频的调速器参数优化方法
CN103558768B (zh) 一种基于风电场内风速分布特性的等值建模方法
Xu et al. Influence of different flexible drive train models on the transient responses of DFIG wind turbine
CN103219725A (zh) 一种基于实时运行数据的风电场等值建模方法
CN103094920A (zh) 一种直驱式风电机组风电场等值方法
CN112818491A (zh) 基于主成分分析和聚类算法的风电场聚合等值建模方法
Al-Bayati et al. Aggregated models of wind farms: Current methods and future trends
CN102034008B (zh) 风速波动下定速风电机组风电场的变参数电容补偿等值建模方法
CN105678033A (zh) 一种适用于电磁暂态仿真的风电场等值建模方法
CN107947228A (zh) 基于Markov理论的含风电电力系统随机稳定性分析方法
Elizondo et al. Model reduction, validation, and calibration of wind power plants for dynamic studies
CN104820741A (zh) 兼顾风场分散性与机组差异性的风电场动态等值方法
CN115392133A (zh) 采用高斯混合模型的风电场最优聚类等值方法
CN110518632A (zh) 一种风电场并网对电网惯量削弱的定量计算方法
CN106410862A (zh) 基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法
CN104268316B (zh) 基于离线计算和在线匹配的双馈风电场概率等值建模方法
CN105576654A (zh) 直驱风电场等值方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140903

Termination date: 20180626