CN105680469A - 一种风电机组低电压穿越仿真系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风电机组低电压穿越仿真系统及其使用方法，该仿真系统包括：一利用实时数字仿真仪RTDS建立的仿真电力系统，该仿真电力系统用于仿真一风电机组通过变压器、交流母线和输电线路后并入电网，其中所述输电线路上具有一短路故障点，一接地电阻连接至该短路故障点；一静止无功发生器SVG，连接到所述仿真电力系统中的交流母线上。本发明可以在不影响真实电力系统运行的情况下，检验其低电压穿越能力，确定是否需要加装SVG以辅助其提升低电压穿越能力，以及确定所需的SVG设备输出容量，从而为在真实电力系统中加装SVG以提升低电压穿越能力提供可靠的依据。

Description

一种风电机组低电压穿越仿真系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种风电机组低电压穿越仿真系统及其使用方法。

背景技术

随着并网风电场规模的扩大和数量的增多，电力系统的电压稳定问题逐渐凸显。《风电场接入电网技术规定》(GB/T19963-2011)中规定了风电机组的低电压穿越能力，即当电力系统事故或扰动引起并网点电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内(如图1所示的电压曲线的上方区域)，风电机组/风电场能够保证不脱网连续运行。

然而，目前电网的风机技术水平良莠不齐，很多风机的低电压穿越能力不能严格达到上述要求，对于不满足要求的风机需要进行技术改造后并网。

很多风电机组内部出厂时就配备了一定容量的电容器，以达到提供无功功率的作用，电容器的无功功率与电压关系密切，当电网电压在额定值附近时，电容器能够发挥无功补偿的作用，但当电网电压较低时，其效果离预期要求差距较大。但电容器补偿是无源补偿，当电网遭遇电压失稳时，电容器所能提供的无功功率大大缩水，对低电压穿越能力的提高效果甚微。

中国专利申请号为201220369009.6的专利方案公开了一种用于风电场的快速复合无功补偿器，该方案通过在母线上连接静止无功发生器SVG来辅助风电场实现低电压穿越。实际上，电力系统是一个复杂的动态系统，风电机组低电压穿越能力的考验是一个复杂的动态过程，是否需要加装SVG，以及SVG输出容量为多少才能辅助风电场实现低电压穿越均是未知的，需要对动态过程进行严格的数学仿真才能验证。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种风电机组低电压穿越仿真系统及其使用方法，以提供一种通过仿真验证真实风电机组是否需要加装SVG以及SVG输出容量为多少才能达到提升低电压穿越能力的系统和方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种风电机组低电压穿越仿真系统，包括：

一利用实时数字仿真仪RTDS建立的仿真电力系统，该仿真电力系统用于仿真一风电机组通过变压器、交流母线和输电线路后并入电网，其中所述输电线路上具有一短路故障点，一接地电阻连接至该短路故障点；

一静止无功发生器SVG，连接到所述仿真电力系统中的交流母线上。

相应的，本发明还提供上述风电机组低电压穿越仿真系统的使用方法，包括：

利用实时数字仿真仪RTDS调整所述仿真电力系统，以仿真一真实电力系统；

通过调整所述仿真电力系统中接地电阻的阻值，使所述仿真电力系统中的输电线路电压降落，以仿真所述真实电力系统的并网电压跌落；

通过所述RTDS判断所述输电线路的电压跌落情况是否满足预设要求；

若否，则调整静止无功发生器SVG的输出容量，直到通过所述RTDS判断所述输电线路的电压跌落情况满足所述预设要求。

借助于上述技术方案，本发明将物理设备SVG与RTDS搭建的仿真电力系统组合在一起形成了一个混合仿真系统，发挥了RTDS设备强大的数字仿真能力，能够模拟真实的复杂电力系统及其发生的故障，营造出不同的故障电压降落，使仿真环境与真实电力系统高度一致，可以在不影响真实电力系统运行的情况下，检验其低电压穿越能力，确定是否需要加装SVG以辅助其提升低电压穿越能力，以及确定所需的SVG设备输出容量，从而为在真实电力系统中加装SVG以提升低电压穿越能力提供可靠的依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的国标规定风电场低电压穿越要求示意图；

图2是本发明提供的风电机组低电压穿越仿真系统的结构示意图；

图3是本发明提供的风电机组低电压穿越仿真系统的使用方法流程示意图。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种风电机组低电压穿越仿真系统，如图2所示，包括：

一利用实时数字仿真仪RTDS建立的仿真电力系统21，该仿真电力系统21用于仿真一风电机组211通过变压器212、交流母线213和输电线路214后并入电网215，其中所述输电线路214上具有一短路故障点A，一接地电阻R连接至该短路故障点A。

一静止无功发生器SVG22，连接到所述仿真电力系统21中的交流母线213上。

具体的，短路故障点反应的是电网侧故障发生位置，应设置于输电线路上，由于故障常常发生于输电线路与交流母线交汇的地方，因此，短路故障点应尽量设置于靠近交流母线的地方。

静止无功发生器SVG设备是实际的物理设备，而实时数字仿真仪RTDS能够模拟复杂的真实电力系统及其发生的故障，营造出不同的故障电压降落，使仿真环境与真实运行的电力系统高度一致，因此通过将物理设备SVG与RTDS搭建的仿真电力系统组合在一起，可以在不影响真实电力系统运行的情况下，检验其低电压穿越能力，确定是否需要加装SVG以辅助其提升低电压穿越能力，以及确定所需的SVG设备输出容量，从而为在真实电力系统中加装SVG以提升低电压穿越能力提供可靠的依据。

图2所示的风电机组低电压穿越仿真系统中，SVG设备属于实际物理设备，其所需输入为模拟量，而RTDS是数字仪器，其所需输入为数字量，为了将物理的SVG设备与数字的RTDS闭环组合在一起，本发明中，SVG设备通过向RTDS发送PWM脉冲提供数字形式的输出容量，同时，RTDS向SVG设备反馈其所仿真的真实电力系统的各种环境模拟量，通过这种闭环的信息交互，实现了RTDS与物理设备SVG之间的闭环交互过程。

本发明还提供图2所示风电机组低电压穿越仿真系统的使用方法，如图3所示，具体包括：

步骤S31，利用实时数字仿真仪RTDS调整所述仿真电力系统，以仿真一真实电力系统。

步骤S32，通过调整所述仿真电力系统中接地电阻的阻值，使所述仿真电力系统中的输电线路电压降落，以仿真所述真实电力系统的并网电压跌落。

步骤S33，通过所述RTDS判断所述输电线路的电压跌落情况是否满足预设要求，若否，则执行步骤S34。

具体的，该步骤S33中采用的预设要求可以根据《风电场接入电网技术规定》(GB/T19963-2011)确定，即当输电线路的电压跌落情况满足图1所示的情况时，符合预设要求。

若不满足预设要求，则说明真实电力系统不能顺利实现低电压穿越，需要SVG设备辅助其顺利实现低电压穿越。

步骤S34，调整静止无功发生器SVG的输出容量，直到通过所述RTDS判断所述输电线路的电压跌落情况满足所述预设要求。

具体的，通过该步骤，可为RTDS仿真的真实电力系统确定一个合适的SVG输出容量，在该输出容量下，SVG可辅助风电场实现低电压穿越，从而为在该真实电力系统中加装SVG以提升低电压穿越能力提供可靠的依据。

本发明将物理设备SVG与RTDS搭建的仿真电力系统组合在一起形成了一个混合仿真系统，发挥了RTDS设备强大的数字仿真能力，能够模拟真实的复杂电力系统及其发生的故障，营造出不同的故障电压降落，使仿真环境与真实电力系统高度一致，可以在不影响真实电力系统运行的情况下，检验其低电压穿越能力，确定是否需要加装SVG以辅助其提升低电压穿越能力，以及确定所需的SVG设备输出容量，从而为在真实电力系统中加装SVG以提升低电压穿越能力提供可靠的依据。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种风电机组低电压穿越仿真系统，其特征在于，包括：

一利用实时数字仿真仪RTDS建立的仿真电力系统，该仿真电力系统用于仿真一风电机组通过变压器、交流母线和输电线路后并入电网，其中所述输电线路上具有一短路故障点，一接地电阻连接至该短路故障点；

一静止无功发生器SVG，连接到所述仿真电力系统中的交流母线上。

2.一种风电机组低电压穿越仿真系统的使用方法，应用于权利要求1所述的风电机组低电压穿越仿真系统，其特征在于，包括：

利用实时数字仿真仪RTDS调整仿真电力系统，以仿真一真实电力系统；

通过调整所述仿真电力系统中接地电阻的阻值，使所述仿真电力系统中的输电线路电压降落，以仿真所述真实电力系统的并网电压跌落；

通过所述RTDS判断所述输电线路的电压跌落情况是否满足预设要求；

若否，则调整静止无功发生器SVG的输出容量，直到通过所述RTDS判断所述输电线路的电压跌落情况满足所述预设要求。