CN105447255B - 双馈风电场动态等值方法、建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双馈风电场动态等值方法、建模方法及系统，双馈风电场动态等值方法包括：从双馈风电场选取风电机组进行故障仿真试验，获取各预设风速下选取的风电机组在并网点处的第一组暂态有功功率响应曲线；选取一串风电机组进行故障仿真试验获取第二组暂态有功功率响应曲线；对双馈风电场进行故障仿真试验获取第三组暂态有功功率响应曲线；根据第一组暂态有功功率响应曲线、第二组暂态有功功率响应曲线和第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集并得到群间分隔风速并集；根据群间分隔风速并集对双馈风电场进行分群，将各群等效为一台等值风电机组，等值效果好。

Description

双馈风电场动态等值方法、建模方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种双馈风电场动态等值方法、建模方法及系统。

背景技术

双馈风电场一般包含有几十台甚至上百台风电机组。在对其进行建模时，如果对每台风电机组都单独建模，会大大增加电力系统仿真模型的复杂度和仿真计算时间，甚至面临“维数灾”问题。为了降低仿真的复杂度，通常采用动态等值方法分群之后建模，对风电机组进行分群，同一个群内的风电机组对应一台等值风电机组。

传统的动态等值方法主要包括三种：第一种方法为根据尾流效应和风向造成的风速差异，依据风速的相近性进行动态等值；然而，这种方法只考虑了稳态风速指标，在故障情况下风电场的故障等值效果较差，且当风电场风速差异较大时，会导致等值风电机组台数的增加。第二种方法为：依据机组的同调性或控制器的动作情况为特征量实现动态等值；该方法需要运用较复杂的算法，计算量大，且风速差异大时仍会导致等值风电机台数的增加。第三种方法为根据不同风速下的单台风电机组动态响应曲线的相似度进行动态等值；但是风电场出口处的暂态响应特性是所有风电机组暂态响应的综合作用，而不是所有风电机组暂态特性的线性叠加，该方法具有局限性。因此，传统的动态等值方法对应的等值效果差。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种等值效果优的双馈风电场动态等值方法、建模方法和系统。

一种双馈风电场动态等值方法，包括如下步骤：

从双馈风电场选取一台风电机组，对选取的风电机组进行故障仿真试验，获取各预设风速下选取的风电机组在并网点处的第一组暂态有功功率响应曲线；

从所述双馈风电场选取一串风电机组，对选取的一串风电机组进行所述故障仿真试验，获取各预设风速下选取的一串风电机组在所述并网点处的第二组暂态有功功率响应曲线；

对所述双馈风电场进行所述故障仿真试验，获取各预设风速下所述双馈风电场在所述并网点处的第三组暂态有功功率响应曲线；

分别根据所述第一组暂态有功功率响应曲线、所述第二组暂态有功功率响应曲线和所述第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集，并根据所述第一组群间分隔风速集、所述第二组群间分隔风速集和所述第三组群间分隔风速集获取群间分隔风速并集；

根据所述群间分隔风速并集对所述双馈风电场的风电机组进行分群，分别将各群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。

一种双馈风电场动态等值系统，包括：

单机仿真试验模块，用于从双馈风电场选取一台风电机组，对选取的风电机组进行故障仿真试验，获取各预设风速下选取的风电机组在并网点处的第一组暂态有功功率响应曲线；

串联仿真试验模块，用于从所述双馈风电场选取一串风电机组，对选取的一串风电机组进行所述故障仿真试验，获取各预设风速下选取的一串风电机组在所述并网点处的第二组暂态有功功率响应曲线；

风电场仿真试验模块，用于对所述双馈风电场进行所述故障仿真试验，获取各预设风速下所述双馈风电场在所述并网点处的第三组暂态有功功率响应曲线；

群间分隔风速并集获取模块，用于分别根据所述第一组暂态有功功率响应曲线、所述第二组暂态有功功率响应曲线和所述第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集，并根据所述第一组群间分隔风速集、所述第二组群间分隔风速集和所述第三组群间分隔风速集获取群间分隔风速并集；

动态等值模块，用于根据所述群间分隔风速并集对所述双馈风电场的风电机组进行分群，分别将各群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。

上述双馈风电场动态等值方法和系统，选取一台风电机组进行故障仿真试验得到第一组暂态有功功率响应曲线、选取一串风电机组进行故障仿真试验得到第二组暂态有功功率响应曲线、对双馈风电场进行故障仿真试验得到第三组暂态有功功率响应曲线，分别根据第一组暂态有功功率响应曲线、第二组暂态有功功率响应曲线和第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集，并得到群间分隔风速并集，根据群间分隔风速并集对双馈风电场的风电机组进行分群，每一个群内的风电机组等效为一台等值风电机组。通过综合考虑三种故障仿真试验结果，策略原理简单，物理含义明确，不需要复杂的计算，而且对风速数据和故障点位置具有良好的适应性，可以有效解决由于风速差异较大而导致的等值效果较差、等值机台数增加或计算量大的缺点。

一种双馈风电场建模方法，包括如下步骤：

分别计算上述的各等值风电机组的等效参数、等值变压器的等效参数和集电网络的等效参数；

根据各等值风电机组的等效参数、所述等值变压器的等效参数和所述集电网络的等效参数建立双馈风电场等值模型。

一种双馈风电场建模系统，包括：

参数计算模块，用于分别计算上述的各等值风电机组的等效参数、等值变压器的等效参数和集电网络的等效参数；

模型建立模块，用于根据各等值风电机组的等效参数、所述等值变压器的等效参数和所述集电网络的等效参数建立双馈风电场等值模型。

上述双馈风电场建模方法和系统，在上述双馈风电场动态等值方法得到的等值风电机组的基础上建立双馈风电场等值模型，建模操作简单，计算量小，对风速数据和故障点位置具有良好的适应性。

附图说明

图1为一实施例中本发明双馈风电场动态等值方法的流程图；

图2为一实施例中本发明双馈风电场建模方法的流程图；

图3为一应用例中单机暂态响应特性仿真模型图；

图4为一应用例中第一组暂态有功功率响应曲线图；

图5为一应用例中第二组暂态有功功率响应曲线图；

图6为一应用例中第三组暂态有功功率响应曲线图；

图7为一应用例中选取的两组风速数据图；

图8为一应用例中在一故障点处第一组风速下分别对双馈风电场等值模型、传统单机模型、详细模型进行故障仿真试验的暂态有功功率曲线图；

图9为一应用例中在一故障点处第二组风速下分别对双馈风电场等值模型、传统单机模型、详细模型进行故障仿真试验的暂态有功功率曲线图；

图10为一应用例中在另一故障点处第一组风速下分别对双馈风电场等值模型、传统单机模型、详细模型进行故障仿真试验的暂态有功功率曲线图；

图11为一应用例中在另一故障点处第二组风速下分别对双馈风电场等值模型、传统单机模型、详细模型进行故障仿真试验的暂态有功功率曲线图；

图12为一实施例中本发明双馈风电场动态等值系统的模块图；

图13为一实施例中本发明双馈风电场建模系统的模块图。

具体实施方式

参考图1，本发明一实施例中的双馈风电场动态等值方法，包括如下步骤。

S110：从双馈风电场选取一台风电机组，对选取的风电机组进行故障仿真试验，获取各预设风速下选取的风电机组在并网点处的第一组暂态有功功率响应曲线。

其中，本实施例中的双馈风电场为所有双馈风电机组的额定出力值相同的风电场。预设风速可以是全风速运行区域(风机的切入风速到切出风速，风速间隔为0.1m/s)内的风速。并网点为风电机组的发电机接入供电电网的连接点。

对选取的一台风电机组进行故障仿真试验，具体可以是在并网点处设置故障，检测在不同的预设风速下单机在并网点处的有功功率数据，根据得到的有功功率数据得到第一组暂态有功功率响应曲线。具体地，故障仿真试验可以离线进行。

选取的风电机组在其并网点的故障影响特性是进行双馈风电场动态等值的基础。由于无功功率不仅和风电机组特性有关，还取决于双馈风电场的无功补偿设备，因此采用有功功率为特征量分析风电机组在其并网点的故障响应特性，准确性更高。

S130：从双馈风电场选取一串风电机组，对选取的一串风电机组进行故障仿真试验，获取各预设风速下选取的一串风电机组在并网点处的第二组暂态有功功率响应曲线。

例如，双馈风电场的风电机组的位置排列方式为N×M，即N行M列，每一行的首个风电机组之间连接，同一行的风电机组串联，同行串联的风电机组即为一串风电机组。

对一串风电机组进行故障仿真试验，具体可以是在并网点处设置故障，检测在不同的预设风速下选取的一串风电机组在并网点处的有功功率数据，根据有功功率数据得到第二组暂态有功功率响应曲线。对一串风电机组进行故障仿真试验也可以离线进行。

S150：对双馈风电场进行故障仿真试验，获取各预设风速下双馈风电场在并网点处的第三组暂态有功功率响应曲线。

对双馈风电场进行故障仿真试验，故障设置和预设风速与对一组风电机组、一串风电机组进行故障仿真试验的设置相同，同样可以离线进行，检测在各预设风速下整个双馈风电场对应在并网点处的有功功率数据，根据有功功率数据得到第三组暂态有功功率响应曲线。

S170：分别根据第一组暂态有功功率响应曲线、第二组暂态有功功率响应曲线和第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集，并根据第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集获取群间分隔风速并集。

群间分隔风速集包括多个风速分隔点，每一个风速分隔点均为一个风速值，以此风速值作为分群界线。

在其中一实施例中，步骤S170中分别根据第一组暂态有功功率响应曲线、第二组暂态有功功率响应曲线和第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集的步骤包括步骤21和步骤S22。

步骤21：根据第一组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第一组风速分隔点，根据第二组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第二组风速分隔点，根据第三组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第三组风速分隔点。

具体地，第一组暂态有功功率曲线中，对应多个预设风速的暂态有功功率曲线之间越相似，表示有功功率响应相似，在第一组暂态有功功率曲线上显示出聚群特性，从而根据聚群特性选出聚集较密的几处对应的风速点作为第一组风速分隔点。第二组风速分隔点和第三组风速分隔点的选取方法与第一组风速分隔点的选取方法类似，在此不做赘述。

步骤22：将第一组风速分隔点作为第一组群间分隔风速集，将第二组风速分隔点作为第二组群间分隔风速集，将第三组风速分隔点作为第三组群间分隔风速集。

通过步骤21和步骤S22分别获取第一组群间风速集、第二组群间风速集和第三组群间分隔风速集后，对第一组群间风速集、第二组群间风速集和第三组群间分隔风速集进行并集处理得到群间分隔风速并集，从而可以综合针对一台风电机组、一串风电机组和整个双馈风电场的三组故障仿真试验的结果，考虑因素较全。

在其中一实施例中，步骤S170中根据第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集获取群间分隔风速并集的步骤包括步骤23至步骤S26。

步骤23：对第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集进行并集处理，得到初始并集。

步骤24：判断初始并集中是否存在两数据的差值小于或等于预设值。若是，则执行步骤25，若否，则执行步骤26。具体地，预设值可以根据实际情况具体设置。例如，可以设置为0.3。

步骤25：取差值小于或等于预设值的两数据的平均值作为初始并集中的新数据并删除原数据，得到更新后的初始并集作为群间分隔风速并集。

其中，删除的原数据即为平均值对应的两个数据，例如，初始并集中有数据为5.4和5.7，预设值为0.3，这两个数据的差值等于预设值，则取其平均值5.55存入初始并集，并将初始并集中的5.4和5.7删除，得到群间分隔风速并集。

步骤26：将初始并集作为群间分隔风速并集。

通过对初始并集进行差值分析判断，将差值小于或等于预设值的数据合并去平均值，可以减小并集数据的个数，简化后续计算量。

S190：根据群间分隔风速并集对双馈风电场的风电机组进行分群，分别将各群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。根据三组故障仿真试验结果得到的群间分隔风速并集进行分群，综合考虑多种因素，提高了等值精度，等值效果优。

在其中一实施例中，步骤S190包括步骤31至步骤34。

步骤31：根据群间分隔风速并集对双馈风电场的风电机组进行分群，得到各个初始群。

例如，群间分隔风速并集内的多个数据即为分群界线，数值相邻的两个数据对应为一个风速范围，数值最小的数据对应的风速范围为工作风速最小值到该数据对应风速的范围，数值最大的数据对应的风速范围为该数据对应风速到工作风速最大值。以此为原则，将工作风速位于同一风速范围内的风电机组划分到同一个群。例如，群间分隔风速并集包括5.7m/s、7m/s、10m/s和11.9m/s四个数据，工作风速最小值为4.5m/s，工作风速最大值为25m/s。则，可以分为4.5-5.7m/s、5.8-7m/s、7.1-10m/s、10.1-11.9m/s、12-25m/s五个初始群。

步骤32：判断初始群的群数是否大于预设群数且存在至少一个满足预设合并条件的初始群。若否，则执行步骤33，若是，则执行步骤34。

本实施例中，预设群数为3，预设合并条件为：初始群内风电机组的数量小于双馈风电场总风电机组数的5％。即，当总的初始群群数大于3且存在有至少一个初始群其风电机组的数量小于双馈风电场总风电机组数的5％，则步骤32得到是的结果。

步骤33：分别将各初始群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。

步骤34：查找与满足预设合并条件的初始群的风电机组的暂态有功功率响应曲线最接近的初始群，将满足预设合并条件的初始群并入查找到的初始群，分别将各初始群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。如此，可以对分群结果进行校正，在群数较多的情况下，将群内风电机组的数量较小的群合并到与该群较为接近的群内，可以进一步减小群数，简化后续计算量。

具体地，本实施例中，步骤32之后，步骤34之前，还包括步骤：判断满足预设合并条件的初始群内的数据对应的风速是否大于或等于11.9m/s。若是，则执行步骤33，若否，则执行步骤34。因此，如果是风速大于11.9m/s的初始群满足预设合并条件，则不执行步骤34，可以提高数据处理的准确性。

上述双馈风电场动态等值方法，选取一台风电机组进行故障仿真试验得到第一组暂态有功功率响应曲线、选取一串风电机组进行故障仿真试验得到第二组暂态有功功率响应曲线、对双馈风电场进行故障仿真试验得到第三组暂态有功功率响应曲线，分别根据第一组暂态有功功率响应曲线、第二组暂态有功功率响应曲线和第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集，并得到群间分隔风速并集，根据群间分隔风速并集对双馈风电场的风电机组进行分群，每一个群内的风电机组等效为一台等值风电机组。通过综合考虑三种故障仿真试验结果，策略原理简单，物理含义明确，不需要复杂的计算，而且对风速数据和故障点位置具有良好的适应性，可以有效解决由于风速差异较大而导致的等值效果较差、等值机台数增加或计算量大的缺点。

参考图2，本发明一实施例中的双馈风电场建模方法，基于上述双馈风电场动态等值方法，包括如下步骤。

S210：分别计算上述各等值风电机组的等效参数、等值变压器的等效参数和集电网络的等效参数。

等值风电机组的等效参数包括该等值风电机组出力、阻抗和轴系参数等；等值变压器的等效参数包括等值变压器的容量和阻抗等；集电网络的等效参数是指等值前后集电网络损耗相等情况下对应的阻抗值。

S230：根据各等值风电机组的等效参数、等值变压器的等效参数和集电网络的等效参数建立双馈风电场等值模型。双馈风电场等值模型根据多台等值风电机组得到，不需要对所有风电机组进行建模，计算简单且准确度高。

在其中一实施例中，步骤S230之后还包括：采用至少一组检测风速，对双馈风电场等值模型进行准确性验证。

通过对双馈风电场等值模型进行准确性验证，保证双馈风电场等值模型的仿真准确性在可控范围内。具体地，可以是根据至少一组检测风速，分别对双馈风电场等值模型、传统单机等值模型和详细模型分别进行故障仿真试验，比较双馈风电场等值模型、传统单机等值模型和详细模型在同一故障、同样的风速下的有功功率，从而判断双馈风电场等值模型的仿真效果。

上述双馈风电场建模方法，在上述双馈风电场动态等值方法得到的等值风电机组的基础上建立双馈风电场等值模型，建模操作简单，计算量小，对风速数据和故障点位置具有良好的适应性。

应用上述双馈风电场动态等值方法，对9×11台GE1.5MW双馈型风电机组构成的双馈风电场进行动态等值分群，9×11台双馈风电机组的额定出力值均相同。选取一台风电机组，搭建如图3示的单机暂态响应特性仿真模型，并网点为B25，其中，Fault为故障设置点。故障仿真试验设置如下：51s时在并网点B25处发生三相接地短路故障，0.15s后故障清除故障，并网点B25处测量有功响应，得到第一组暂态有功功率响应曲线如图4示。风电机组风速从4.5m/s，每隔0.1m/s增加至25m/s，图中每一条曲线对应一种风速下的仿真结果。9×11双馈风电场的应用例中，选取1×11的一串风电机组，故障设置仍和图3致，检测并网点B25处的有功功率，得到第二组暂态有功功率响应曲线如图5示。参考图6，为对整个双馈风电场进行故障仿真试验得到的第三组暂态有功功率曲线。

由图4知，风电机组工作在不同风速时，并网点B25处的暂态有功功率响应曲线有明显的聚群特性，以5.7m/s、7m/s、10m/s和11.9m/s为第一组风速分隔点，分为4.5-5.7m/s、5.8-7m/s、7.1-10m/s、10.1-11.9m/s、12-25m/s五群。工作于第一个风速分隔点5.7m/s之前时，风电机组在故障恢复期间表现出明显的有功功率消耗特征，而工作于5.7m/s之后的风电机组在故障恢复期间无明显的有功消耗。第二个风速分隔点7m/s恰好是GE1.5MW双馈风电机组启动区和最大功率跟踪区的分界点。第四个风速分隔点11.9m/s代表的则是最大功率跟踪区和恒转速区的分界点。12m/s-25m/s同时跨越了恒转速区和恒功率区，工作于这两个风速区域的风电机组故障响应曲线的走势十分相似，风速位于此范围内的风电机组可以归为一群。由此，获得故障仿真实验的第一组群间分隔风速集为包括5.7m/s、7m/s、10m/s和11.9m/s数据。同理，由图5中的结果可知11台风电机组串联时获得的第二组群间分隔风速集包括5.7m/s、7.0m/s、8.1m/s、9.4m/s、11.9m/s五个数据。由图6可得第三组群间分隔风速集包括5.4m/s、6.8m/s、8.1m/s、11.9m/s四个数据。

分别进行三组故障仿真实验得到的群间分隔风速集列表如表1所示。

表1

串联台数	风速分隔点(m/s)
		单机	5.7，7.0，10，11.9
1×11	5.7，7.0，8.1，9.4，11.9
		9×11	5.4，6.8，8.1，11.9

由此，得到群间分隔风速并集为包括5.4m/s、5.7m/s、6.8m/s、7.0m/s、8.1m/s、9.4m/s、10m/s和11.9m/s。当数据非常接近时，可以将其合二为一取其平均值，更新后的群间分隔风速并集为包括5.55m/s、6.9m/s、8.1m/s、9.4m/s和11.9m/s。

应用上述双馈风电场建模方法，利用某9×11接线方式的双馈风电场在2014年5月19日00:00至5月26日00:00每隔5分钟测得的2017组风速数据，对双馈风电场建模方法得到的群件风速并集进行了大量仿真和验证。为展示其效果，从2017组风速数据中随机选取两组进行群间分隔风速并集为5.55m/s、6.9m/s、8.1m/s、9.4m/s、10m/s和11.9m/s的分群效果实验，故障点位置选为最严重的双馈风电场出口处，两组风速数据如图7所示，仿真结果分别如图8和9所示，其中A表示双馈风电场等值模型的暂态有功功率曲线图，B表示传统单机模型的暂态有功功率曲线图，C为详细模型的暂态有功功率曲线图。由图8和图9可以看出，采用本发明得到的双馈风电场等值模型的等值精度高，双馈风电场出口处的有功功率和无功功率的跟踪效果较好，对风速数据有良好的适应性。

本应用例中，进一步将故障点移至了双回供电线路一回线的中点处，对以上2组风速数据重新进行了仿真计算。群间分隔风速并集仍为5.55m/s、6.9m/s、8.1m/s、9.4m/s、10m/s和11.9m/s，仿真结果分别如图10和图11所示。

从图10和图11可以看出，故障点从双馈风电场出口移至双回线中点后，双馈风电场等值模型在双馈风电场端口处的有功功率和无功功率仍可以很好地跟踪详细模型的动态响应，且跟踪效果明显优于传统单机模型，对故障点位置也有良好的适应性。

参考图12，本发明一实施例中的双馈风电场动态等值系统，包括单机仿真试验模块110、串联仿真试验模块130、风电场仿真试验模块150和群间分隔风速并集获取模块170和动态等值模块190。

单机仿真试验模块110用于从双馈风电场选取一台风电机组，对选取的风电机组进行故障仿真试验，获取各预设风速下选取的风电机组在并网点处的第一组暂态有功功率响应曲线。

其中，本实施例中的双馈风电场为所有双馈风电机组的额定出力值相同的风电场。预设风速可以是从全风速运行区域(风机的切入风速到切出风速，风速间隔为0.1m/s)内的风速。并网点为风电机组的发电机接入供电电网的连接点。

对选取的一台风电机组进行故障仿真试验，具体可以是在并网点处设置故障，检测在不同的预设风速下单机在并网点处的有功功率数据，根据得到的有功功率数据得到第一组暂态有功功率响应曲线。具体地，故障仿真试验可以离线进行。

选取的风电机组在其并网点的故障影响特性是进行双馈风电场动态等值的基础。由于无功功率不仅和风电机组特性有关，还取决于双馈风电场的无功补偿设备，因此采用有功功率为特征量分析风电机组在其并网点的故障响应特性，准确性更高。

串联仿真试验模块130用于从双馈风电场选取一串风电机组，对选取的一串风电机组进行故障仿真试验，获取各预设风速下选取的一串风电机组在并网点处的第二组暂态有功功率响应曲线。

例如，双馈风电场的风电机组的位置排列方式为N×M，即N行M列，每一行的首个风电机组之间连接，同一行的风电机组串联，同行串联的风电机组即为一串风电机组。

对一串风电机组进行故障仿真试验，具体可以是在并网点处设置故障，检测在不同的预设风速下选取的一串风电机组在并网点处的有功功率数据，根据有功功率数据得到第二组暂态有功功率响应曲线。具体地，对一串风电机组进行故障仿真试验也可以离线进行。

风电场仿真试验模块150用于对双馈风电场进行故障仿真试验，获取各预设风速下双馈风电场在并网点处的第三组暂态有功功率响应曲线。

对双馈风电场进行故障仿真试验，故障设置和预设风速与对一组风电机组、一串风电机组进行故障仿真试验的设置相同，同样可以离线进行，检测在各预设风速下整个双馈风电场对应在并网点处的有功功率数据，根据有功功率数据得到第三组暂态有功功率响应曲线。

群间分隔风速并集获取模块170用于分别根据第一组暂态有功功率响应曲线、第二组暂态有功功率响应曲线和第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集，并根据第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集获取群间分隔风速并集。

群间分隔风速集包括多个风速分隔点，每一个风速分隔点均为一个风速值，以此风速值作为分群界线。在其中一实施例中，群间分隔风速并集获取模块170包括风速分隔点获取单元(图未示)、风速集获取单元(图未示)和并集获取单元(图未示)。

风速分隔点获取单元用于根据第一组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第一组风速分隔点，根据第二组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第二组风速分隔点，根据第三组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第三组风速分隔点。

具体地，第一组暂态有功功率曲线中，对应多个预设风速的暂态有功功率曲线之间越相似，表示有功功率响应相似，在第一组暂态有功功率曲线上显示出聚群特性，从而根据聚群特性选出聚集较密的几处对应的风速点作为第一组风速分隔点。第二组风速分隔点和第三组风速分隔点的选取方法与第一组风速分隔点的选取方法类似，在此不做赘述。

风速集获取单元用于将第一组风速分隔点作为第一组群间分隔风速集，将第二组风速分隔点作为第二组群间分隔风速集，将第三组风速分隔点作为第三组群间分隔风速集。

获取第一组群间风速集、第二组群间风速集和第三组群间分隔风速集后，对第一群组间风速集、第二组群间风速集和第三组群间分隔风速集进行并集处理得到群间分隔风速并集，从而可以综合针对一台风电机组、一串风电机组和整个双馈风电场的三组故障仿真试验的结果，考虑因素较全。

并集获取单元用于根据第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集获取群间分隔风速并集。

在其中一实施例中，并集获取单元包括初始并集子单元(图未示)、差值比较子单元(图未示)和并集更新子单元(图未示)。

初始并集子单元用于对第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集进行并集处理，得到初始并集。

差值比较子单元用于判断初始并集中是否存在两数据的差值小于或等于预设值。具体地，预设值可以根据实际情况具体设置。例如，可以设置为0.3。

并集更新子单元用于在存在两数据的差值小于或等于预设值时，取差值小于或等于预设值的两数据的平均值作为初始并集中的新数据并删除原数据，得到更新后的初始并集作为所述群间分隔风速并集，在不存在两数据的差值小于或等于预设值时，将初始并集作为群间分隔风速并集。其中，删除的原数据即为平均值对应的两个数据，例如，初始并集中有数据为5.4和5.7，预设值为0.3，这两个数据的差值等于预设值，则取其平均值5.55存入初始并集，并将初始并集中的5.4和5.7删除，得到群间分隔风速并集。

通过对初始并集进行差值分析判断，将差值小于或等于预设值的数据合并去平均值，可以减小并集数据的个数，简化后续计算量。

动态等值模块190用于根据群间分隔风速并集对双馈风电场的风电机组进行分群，分别将各群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。根据三组故障仿真试验的结果得到的群间分隔风速并集进行分群，综合考虑多种因素，提高了等值精度，等值效果优。

在其中一实施例中，动态等值模块190包括分群单元(图未示)、条件分析单元(图未示)、动态等值单元(图未示)和分群更新单元(图未示)。

分群单元用于根据群间分隔风速并集对双馈风电场的风电机组进行分群，得到各个初始群。

例如，群间分隔风速并集内的多个数据即为分群界线，数值相邻的两个数据对应为一个风速范围，数值最小的数据对应的风速范围为工作风速最小值到该数据对应风速的范围，数值最大的数据对应的风速范围为该数据对应风速到工作风速最大值。以此为原则，将工作风速位于同一风速范围内的风电机组划分到同一个群。例如，群间分隔风速并集包括5.7m/s、7m/s、10m/s和11.9m/s四个数据，工作风速最小值为4.5m/s，工作风速最大值为25m/s。则，可以分为4.5-5.7m/s、5.8-7m/s、7.1-10m/s、10.1-11.9m/s、12-25m/s五个初始群。

条件分析单元用于判断初始群的群数是否大于预设群数且存在至少一个满足预设合并条件的初始群。

本实施例中，预设群数为3，预设合并条件为：初始群内风电机组的数量小于双馈风电场总风电机组数的5％。即，当总的初始群群数大于3且存在有至少一个初始群其风电机组的数量小于双馈风电场总风电机组数的5％，则条件分析单元得到是的结果。

动态等值单元用于在条件分析单元得到否的结果时，分别将各初始群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。

分群更新单元用于在条件等值单元得到是的结果时，查找与满足预设合并条件的初始群的风电机组的暂态有功功率响应曲线最接近的初始群，将满足预设合并条件的初始群并入查找到的初始群，分别将各初始群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。如此，可以对分群结果进行校正，在群数较多的情况下，将群内风电机组的数量较小的群合并到与该群较为接近的群内，可以进一步减小群数，简化后续计算量。

具体地，本实施例中，动态等值模块190还包括附加分析单元(图未示)，用于在条件分析单元判断初始群的群数大于预设群数且存在至少一个满足预设合并条件的初始群时，判断满足合并条件的初始群内的数据对应的风速是否大于或等于11.9m/s。若是，则执行动态等值单元的功能，若否，则执行分群更新单元的功能。因此，如果是风速大于11.9m/s的初始群满足合并条件，则不执行合并的步骤，可以提高数据处理的准确性。

上述双馈风电场动态等值系统，单机仿真试验模块110选取一台风电机组进行故障仿真试验得到第一组暂态有功功率响应曲线、串联仿真试验模块130选取一串风电机组进行故障仿真试验得到第二组暂态有功功率响应曲线、风电场仿真试验模块150对整个双馈风电场进行故障仿真试验得到第三组暂态有功功率响应曲线，群间分隔风速并集获取模块170分别根据第一组暂态有功功率响应曲线、第二组暂态有功功率响应曲线和第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集，并得到群间分隔风速并集，动态等值模块190根据群间分隔风速并集对双馈风电场的风电机组进行分群，每一个群内的风电机组等效为一台等值风电机组。通过综合考虑三种故障仿真试验结果，策略原理简单，物理含义明确，不需要复杂的计算，而且对风速数据和故障点位置具有良好的适应性，可以有效解决由于风速差异较大而导致的等值效果较差、等值机台数增加或计算量大的缺点。

参考图13，本发明一实施例中的双馈风电场建模系统，基于上述双馈风电场动态等值系统，包括参数计算模块210和模型建立模块230。

参数计算模块210用于分别计算上述各等值风电机组的等效参数、等值变压器的等效参数和集电网络的等效参数。

等值风电机组的等效参数包括该等值风电机组出力、阻抗和轴系参数等；等值变压器的等效参数包括等值变压器的容量和阻抗等；集电网络的等效参数是指等值前后集电网络损耗相等情况下对应的阻抗值。

模型建立模块230用于根据各等值风电机组的等效参数、等值变压器的等效参数和集电网络的等效参数建立双馈风电场等值模型。双馈风电场等值模型根据多台等值风电机组得到，不需要对所有风电机组进行建模，计算简单且准确度高。

在其中一实施例中，上述双馈风电场建模系统还包括准确性验证模块(图未示)，用于采用至少一组检测风速，对双馈风电场等值模型进行准确性验证。

通过对双馈风电场等值模型进行准确性验证，保证双馈风电场等值模型的仿真准确性在可控范围内。具体地，可以是根据至少一组检测风速，分别对双馈风电场等值模型、传统单机等值模型和详细模型分别进行故障仿真试验，比较双馈风电场等值模型、传统单机等值模型和详细模型在同一故障、同样的风速下的有功功率，从而判断双馈风电场等值模型的仿真效果。

上述双馈风电场建模系统，在上述双馈风电场动态等值系统得到的等值风电机组的基础上建立双馈风电场等值模型，建模操作简单，计算量小，对风速数据和故障点位置具有良好的适应性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种双馈风电场动态等值方法，其特征在于，包括如下步骤：

从双馈风电场选取一台风电机组，对选取的风电机组进行故障仿真试验，获取各预设风速下选取的风电机组在并网点处的第一组暂态有功功率响应曲线；

从所述双馈风电场选取一串风电机组，对选取的一串风电机组进行所述故障仿真试验，获取各预设风速下选取的一串风电机组在所述并网点处的第二组暂态有功功率响应曲线；

对所述双馈风电场进行所述故障仿真试验，获取各预设风速下所述双馈风电场在所述并网点处的第三组暂态有功功率响应曲线；

分别根据所述第一组暂态有功功率响应曲线、所述第二组暂态有功功率响应曲线和所述第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集，并根据所述第一组群间分隔风速集、所述第二组群间分隔风速集和所述第三组群间分隔风速集获取群间分隔风速并集；

根据所述群间分隔风速并集对所述双馈风电场的风电机组进行分群，分别将各群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。

2.根据权利要求1所述的双馈风电场动态等值方法，其特征在于，所述分别根据所述第一组暂态有功功率响应曲线、所述第二组暂态有功功率响应曲线和所述第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第组三群间分隔风速集，包括：

根据所述第一组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第一组风速分隔点，根据所述第二组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第二组风速分隔点，根据所述第三组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第三组风速分隔点；

将所述第一组风速分隔点作为所述第一组群间分隔风速集，将所述第二组风速分隔点作为所述第二组群间分隔风速集，将所述第三组风速分隔点作为所述第三组群间分隔风速集。

3.根据权利要求1所述的双馈风电场动态等值方法，其特征在于，所述根据所述第一组群间分隔风速集、所述第二组群间分隔风速集和所述第三组群间分隔风速集获取群间分隔风速并集，包括：

对所述第一组群间分隔风速集、所述第二组群间分隔风速集和所述第三组群间分隔风速集进行并集处理，得到初始并集；

判断所述初始并集中是否存在两数据的差值小于或等于预设值；

若是，则取差值小于或等于预设值的两数据的平均值作为所述初始并集中的新数据并删除原数据，得到更新后的初始并集作为所述群间分隔风速并集；

若否，则将所述初始并集作为所述群间分隔风速并集。

4.根据权利要求1所述的双馈风电场动态等值方法，其特征在于，所述根据所述群间分隔风速并集对所述双馈风电场的风电机组进行分群，分别将各群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组，包括：

根据所述群间分隔风速并集对所述双馈风电场的风电机组进行分群，得到各个初始群；

判断所述初始群的群数是否大于预设群数且存在至少一个满足预设合并条件的初始群；

若否，分别将各初始群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组；

若是，则查找与满足所述预设合并条件的初始群的风电机组的暂态有功功率响应曲线最接近的初始群，将满足所述预设合并条件的初始群并入查找到的初始群，分别将各初始群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。

5.一种双馈风电场建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

分别计算权利要求1-4任一项中各所述的等值风电机组的等效参数、等值变压器的等效参数和集电网络的等效参数；

根据各等值风电机组的等效参数、所述等值变压器的等效参数和所述集电网络的等效参数建立双馈风电场等值模型。

6.一种双馈风电场动态等值系统，其特征在于，包括：

单机仿真试验模块，用于从双馈风电场选取一台风电机组，对选取的风电机组进行故障仿真试验，获取各预设风速下选取的风电机组在并网点处的第一组暂态有功功率响应曲线；

串联仿真试验模块，用于从所述双馈风电场选取一串风电机组，对选取的一串风电机组进行所述故障仿真试验，获取各预设风速下选取的一串风电机组在所述并网点处的第二组暂态有功功率响应曲线；

风电场仿真试验模块，用于对所述双馈风电场进行所述故障仿真试验，获取各预设风速下所述双馈风电场在所述并网点处的第三组暂态有功功率响应曲线；

群间分隔风速并集获取模块，用于分别根据所述第一组暂态有功功率响应曲线、所述第二组暂态有功功率响应曲线和所述第三组暂态有功功率响应曲线获取第一组群间分隔风速集、第二组群间分隔风速集和第三组群间分隔风速集，并根据所述第一组群间分隔风速集、所述第二组群间分隔风速集和所述第三组群间分隔风速集获取群间分隔风速并集；

动态等值模块，用于根据所述群间分隔风速并集对所述双馈风电场的风电机组进行分群，分别将各群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。

7.根据权利要求6所述的双馈风电场动态等值系统，其特征在于，所述群间分隔风速并集获取模块包括：

风速分隔点获取单元，用于根据所述第一组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第一组风速分隔点，根据所述第二组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第二组风速分隔点，根据所述第三组暂态有功功率响应曲线的相似性获取第三组风速分隔点；

风速集获取单元，用于将所述第一组风速分隔点作为所述第一组群间分隔风速集，将所述第二组风速分隔点作为所述第二组群间分隔风速集，将所述第三组风速分隔点作为所述第三组群间分隔风速集；

并集获取单元，用于根据所述第一组群间分隔风速集、所述第二组群间分隔风速集和所述第三组群间分隔风速集获取群间分隔风速并集。

8.根据权利要求7所述的双馈风电场动态等值系统，其特征在于，所述并集获取单元包括：

初始并集子单元，用于对所述第一组群间分隔风速集、所述第二组群间分隔风速集和所述第三组群间分隔风速集进行并集处理，得到初始并集；

差值比较子单元，用于判断所述初始并集中是否存在两数据的差值小于或等于预设值；

并集更新子单元，用于在存在两数据的差值小于或等于预设值时，取差值小于或等于预设值的两数据的平均值作为所述初始并集中的新数据并删除原数据，得到更新后的初始并集作为所述群间分隔风速并集，在不存在差值小于或等于预设值的数据时，将所述初始并集作为所述群间分隔风速并集。

9.根据权利要求6所述的双馈风电场动态等值系统，其特征在于，所述动态等值模块包括：

分群单元，用于根据所述群间分隔风速并集对所述双馈风电场的风电机组进行分群，得到各个初始群；

条件分析单元，用于判断所述初始群的群数是否大于预设群数且存在至少一个满足预设合并条件的初始群；

动态等值单元，用于在条件分析单元得到否的结果时，分别将各初始群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组；

分群更新单元，用于在条件等值单元得到是的结果时，查找与满足所述预设合并条件的初始群的风电机组的暂态有功功率响应曲线最接近的初始群，将满足所述预设合并条件的初始群并入查找到的初始群，分别将各初始群内的所有风电机组等效为一台等值风电机组。

10.一种双馈风电场建模系统，其特征在于，包括：

参数计算模块，用于分别计算权利要求6-9任一项中各所述的等值风电机组的等效参数、等值变压器的等效参数和集电网络的等效参数；

模型建立模块，用于根据各等值风电机组的等效参数、所述等值变压器的等效参数和所述集电网络的等效参数建立双馈风电场等值模型。