CN107944142A - 高电压穿越能力仿真评估模型及基于其的仿真评估方法 - Google Patents
高电压穿越能力仿真评估模型及基于其的仿真评估方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107944142A CN107944142A CN201711192186.5A CN201711192186A CN107944142A CN 107944142 A CN107944142 A CN 107944142A CN 201711192186 A CN201711192186 A CN 201711192186A CN 107944142 A CN107944142 A CN 107944142A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- msub
- mrow
- high voltage
- model
- power
- 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.)
- Granted
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000013210 evaluation model Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 17
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000012795 verification Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
- G06F2111/10—Numerical modelling
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2113/00—Details relating to the application field
- G06F2113/06—Wind turbines or wind farms
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
- H02P9/107—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for limiting effects of overloads
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Economics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Marketing (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高电压穿越能力仿真评估模型，包括依次连接的风电机组气动模型、转矩控制模型、变流器模型及高电压故障发生设备模型；风电机组气动模型，用于计算空气气流输入功率；转矩控制模型，用于根据空气气流输入功率计算转子电磁转矩；高电压故障发生设备模型，用于模拟高电压故障并输出变压器低压侧给定电压；变流器模型，用于根据空气气流输入功率、转子电磁转矩及变压器低压侧给定电压，计算在高电压故障过程中风电机组的定子无功电流、有功功率和无功功率。本发明还公开了一种基于上述模型的高电压穿越能力仿真评估方法。本发明能够模拟出高电压故障，评估风电机组故障过程中的运行状态，验证风电机组是否具备高电压穿越的能力。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机组技术领域，特别是涉及一种高电压穿越能力仿真评估模型及基于该模型的仿真评估方法。
背景技术
此前，中国电力科学研究院牵头提出了风力发电机组故障穿越能力测试规程(工作讨论稿)，以下是该规程中对风电机组高电压穿越能力的具体要求：
风电机组在规定的电压和时间范围内应具备不脱网连续运行的能力，并在电压恢复正常后快速实现功率恢复，在故障期间，风电机组应提供感性无功电流支撑协助电网电压恢复。具体要求如下：
A)风电机组在机组并网点电压升高至1.3pu时，应具备不脱网连续运行200ms的能力；
B)风电机组在机组并网点点电压升高至1.25pu时，应具备不脱网连续运行1s的能力；
C)风电机组在机组并网点点电压升高至1.2pu时，应具备不脱网连续运行2s的能力；
D)风电机组在机组并网点电压升高至1.15pu时，应具备不脱网连续运行10s的能力；
E)风电机组在机组并网点点电压升高至1.1pu时，应具备长时间不脱网连续运行的能力。
即当电力系统发生三相短路时，电压在虚线范围以下，实线以上正常发电的风电机组原则上在故障期间需要不脱网连续运行，详见图1。现有技术中主要采用高电压穿越移动测试设备车，在现场对风电机组的高电压穿越能力进行测试，测试过程复杂，成本较高。在现有技术中有对风电机组低电压穿越能力仿真评估方法，但并未记载高电压穿越能力仿真评估方法。
因此，如何创设一种高电压穿越能力仿真评估模型及基于其的仿真评估方法，使其能够模拟出高电压故障，并能够评估风电机组在故障过程中的运行状态，以实现验证风电机组是否具备高电压穿越能力的目的，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高电压穿越能力仿真评估模型及基于其的仿真评估方法，使其能够模拟出高电压故障，并能够评估风电机组在故障过程中的运行状态，以实现验证风电机组是否具备高电压穿越能力的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高电压穿越能力仿真评估模型，包括依次连接的风电机组气动模型、转矩控制模型、变流器模型及高电压故障发生设备模型；所述风电机组气动模型，用于根据输入的初始化评估参数计算空气气流输入功率；所述转矩控制模型，用于根据所述空气气流输入功率计算转子电磁转矩；所述高电压故障发生设备模型，用于根据输入的初始化评估参数模拟高电压故障，并输出变压器低压侧给定电压；所述变流器模型，用于根据所述空气气流输入功率、转子电磁转矩及变压器低压侧给定电压，计算在高电压故障过程中风电机组的定子无功电流、有功功率和无功功率。
作为本发明的一种改进，所述空气气流输入功率Pm计算公式如下：其中，Pm为空气气流输入功率，π为圆周率，rb为风电机组叶片长度，vw为风速，ρ为空气密度，λ为叶尖速比，即叶片顶端线速度与风速的比值，wb为风电机组叶片角速度，β为叶片桨距角，cp为风能可利用率。
进一步改进，所述转子电磁转矩Te的计算公式如下： 式中，Te为转子电磁转矩，Pm为空气气流输入功率，Jr为转子机械惯量，kr为转子运动阻尼系数，wrm为转子机械角速度。
进一步改进，所述变压器低压侧给定电压us的计算公式如下：式中，us为变压器低压侧给定电压，也即变流器定子电压，X1为串联电抗器的阻抗值，Xgrid为电网阻抗，SWT为风电机组容量。
进一步改进，所述定子无功电流iqs的计算公式如下：式中，iqs为q轴定子电流，即定子无功电流，λqs为q轴定子磁链，LS、LM分别为定子自感和定子互感，iqr为q轴转子电流。所述有功功率PS和无功功率QS的计算公式如下：式中，PS为有功功率，QS为无功功率，Pm为空气气流输入功率，Te为转子电磁转矩，ωs为定子转速，idr、iqr分别为d轴和q轴转子电流，vds为d轴定子电压，LM为定子互感。
一种基于上述高电压穿越能力仿真评估模型的高电压穿越能力仿真评估方法，包括如下步骤：S1、所述风电机组气动模型根据输入的初始化评估参数，计算获得空气气流输入功率；S2、根据获得的空气气流输入功率，通过所述转矩控制模型计算获得转子电磁转矩；S3、所述高电压故障发生设备模型根据输入的初始化评估参数模拟高电压故障，并输出变压器低压侧给定电压；S4、所述变流器模型根据所述空气气流输入功率、转子电磁转矩及变压器低压侧给定电压，计算在高电压故障过程中风电机组的定子无功电流、有功功率和无功功率；S5、根据获得的所述变压器低压侧给定电压、定子无功电流、有功功率和无功功率，判断所述风电机组是否具备高电压穿越能力。
由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：
本发明高电压穿越能力仿真评估模型及基于其的仿真评估方法，能够模拟出实际中电网直流高端调试过程中出现的高电压故障，或是由低电压故障连锁产生的多个风电场无功发生设备在低电压穿越后未及时退出产生的连锁高电压故障，并能够评估风电机组故障过程中的运行状态，通过仿真方法验证风电机组是否具备高电压穿越的能力，能够替代在现场使用高电压穿越移动测试设备车测试，节约了测试成本。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是风力发电机组故障穿越能力测试规程(工作讨论稿)中的高电压故障曲线；
图2是本发明高电压穿越能力仿真评估模型的结构示意图；
图3是本发明仿真评估方法在进行三相对称电压故障评估时的变流器定子电压标幺值仿真结果曲线；
图4是本发明仿真评估方法在进行三相对称电压故障评估时的定子无功电流标幺值仿真结果曲线；
图5是本发明仿真评估方法在进行三相对称电压故障评估时的无功功率标幺值仿真结果曲线；
图6是本发明仿真评估方法在进行三相对称电压故障评估时的有功功率标幺值仿真结果曲线；
图7是本发明仿真评估方法在进行两相不对称电压故障评估时的变流器定子电压标幺值仿真结果曲线；
图8是本发明仿真评估方法在进行两相不对称电压故障评估时的定子无功电流标幺值仿真结果曲线；
图9是本发明仿真评估方法在进行两相不对称电压故障评估时的无功功率标幺值仿真结果曲线；
图10是本发明仿真评估方法在进行两相不对称电压故障评估时的有功功率标幺值仿真结果曲线。
具体实施方式
参见图2所示，本发明提供了一种高电压穿越能力仿真评估模型，包括依次连接的风电机组气动模型、转矩控制模型、变流器模型及高电压故障发生设备模型。
其中，风电机组气动模型，用于根据输入的初始化评估参数计算空气气流输入功率Pm，计算公式如下：
其中，Pm为空气气流输入功率，π为圆周率，rb为风电机组叶片长度，vw为风速，ρ为空气密度，λ为叶尖速比，即叶片顶端线速度与风速的比值，wb为风电机组叶片角速度，β为叶片桨距角，cp为风能可利用率。
风能可利用率cp取经验数值如下表所示：
表1风能可利用率cp取值表
转矩控制模型，用于根据风电机组气动模型输出的空气气流输入功率计算转子电磁转矩。即将风电机组叶轮、传动轴及发电机转子模拟成一个惯性体，将轴系扭矩传递过程用一个一阶惯性环节模拟。转子电磁转矩Te计算公式如下：
式中，Te为转子电磁转矩，Tm为发电机转矩，Jr为转子机械惯量，kr为转子运动阻尼系数，wrm为转子机械角速度。
高电压故障发生设备模型，用于根据输入的初始化评估参数模拟高电压故障，并输出变压器低压侧给定电压us，变压器低压侧给定电压us的计算公式如下：
式中，us为变压器低压侧的给定电压，即变流器定子电压，X1为串联电抗器的阻抗值，Xgrid为电网阻抗，SWT为风电机组容量。根据不同测试要求，调整X1，即可产生不同的变压器低压侧给定电压us。
变流器模型，用于根据空气气流输入功率Pm、转子电磁转矩Te及变压器低压侧给定电压us，输出在高电压故障过程中风电机组的定子无功电流iqs、有功功率Ps和无功功率Qs。
转子电磁转矩Te可表示如下：
Te＝1.5Pm(iqsλds-idsλqs) (6)
式中，ids、iqs分别为d轴和q轴定子电流，即定子无功电流和定子有功电流，λds、λqs分别为d轴和q轴定子磁链，λds和λqs的计算公式如下：
式中，LS、LM别为定子自感和定子互感，idr、iqr分别为d轴和q轴转子电流，即转子无功电流和转子有功电流，得出ids，iqs的计算公式如下：
将式(8)带入式(6)可得：
由上式可知，转子电磁转矩Te可表示为转子电流和定子磁链的函数。
又由于发电机稳态时的定子电压矢量可表示为：
式中，为定子电压矢量，Rs为定子电阻，为定子电流矢量，j为矢量虚部，ωs为定子转速，为定子磁链矢量。
经d、q轴坐标转化后可表示为：
(vds+jvqs)＝RS(ids+jiqs)+jωs(λds+j) (11)
式中，vds为d轴定子电压，vqs为q轴定子电压。
由上式可知，d轴和q轴定子磁链可分别表示为：
将式(12)带入到式(9)，可得：
在定子电压定向控制中，令vqs＝0,方程可简化，且在双馈发电机中，Rs很小，方程最终简化为：
由上式可知，转子电磁转矩Te可表示为d轴转子电流idr和定子电压vds的函数。
有功功率和无功功率的计算公式为：
式中，PS为有功功率，QS为无功功率，采用定子电压定向控制，令vqs＝0，上式可简化为：
将式(8)带入到式(16)可得：
由上式可得：
将式(12)带入到式(18)可得：
当vqs＝0时，忽略定子电阻RS，可得：
以上可得出，在给定定子电压后，有功功率PS和无功功率QS可通过d、q轴转子电流计算得到。
将式(14)带入式(20)可得：
本发明还提供了一种基于上述高电压穿越能力仿真评估模型的高电压穿越能力仿真评估方法，包括如下步骤：
S1、风电机组气动模型根据输入的初始化评估参数，计算获得空气气流输入功率；
S2、根据获得的空气气流输入功率，通过转矩控制模型计算获得转子电磁转矩；
S3、高电压故障发生设备模型根据输入的初始化评估参数模拟高电压故障，并输出变压器低压侧给定电压；
S4、变流器模型根据空气气流输入功率、转子电磁转矩及变压器低压侧给定电压，计算在高电压故障过程中风电机组的定子无功电流、有功功率和无功功率；
S5、根据获得的变压器低压侧给定电压、定子无功电流、有功功率和无功功率，判断风电机组是否具备高电压穿越能力。
本实施例中的高电压穿越能力仿真评估方法，以额定功率2000KW，叶轮直径96m风电机组进行仿真评估，结果如下：
1、三相对称电压故障仿真评估，风电机组变流器定子电压升高至额定电压1.3PU，故障持续时间500ms：
参见图3所示，为高电压穿越过程中的变流器定子电压标幺值仿真结果曲线。由于风电机组输出感性无功功率，高电压发生点在风电场并网点高压侧，以及线路阻抗的分压作用，变流器定子电压实际仅上升至额定电压的1.22PU。
配合图4所示，为高电压穿越过程中的定子无功电流标幺值仿真结果曲线，风电机组发出感性无功电流，经过30ms调整，定子无功电流稳定在额定电流-65％。
配合图5所示，为高电压穿越过程中的无功功率标幺值仿真结果曲线，风电机组发出感性无功功率，经过30ms调整，无功功率稳定在额定功率-75％稳定值。
配合图6所示，为高电压穿越过程中的有功功率标幺值仿真结果曲线，风电机组有功功率在电压突变时突增至额定功率的1.2倍，之后逐渐下调，在电网电压恢复正常时，有功功率下降至额定功率的90％，之后经过3个周期调整至额定功率。
2、两相不对称电压故障仿真评估，风电机组变流器定子电压升高至额定电压的1.3PU，故障持续时间500ms：
配合图7所示，为高电压穿越过程中变流器定子电压标幺值仿真结果曲线，由于风电机组输出感性无功功率，以及线路阻抗的分压作用，变流器定子电压实际仅上升至额定电压的1.1PU。
配合图8所示，为高电压穿越过程中定子无功电流标幺值仿真结果曲线，风电机组发出感性无功电流，经过30ms调整，定子无功电流稳定在额定电流的-35％。
配合图9所示，为高电压穿越过程中的无功功率标幺值仿真结果曲线，风电机组发出感性无功功率，经过30ms调整，无功功率稳定在额定功率-35％
配合图10所示，为高电压穿越过程中的有功功率标幺值仿真结果曲线，风电机组有功功率在电压突变时突增至额定功率的1.2倍，之后稳定在0.4倍额定功率，在电网电压恢复正常时，有功功率下降至额定功率的10％，之后经过3个周期调整至额定功率。
本发明高电压穿越能力仿真评估模型及基于其的仿真评估方法，能够模拟出实际中电网直流高端调试过程中出现的高电压故障，或是由低电压故障连锁产生的多个风电场无功发生设备在低电压穿越后未及时退出产生的连锁高电压故障，并能够评估风电机组故障过程中的运行状态，通过仿真方法验证风电机组是否具备高电压穿越的能力，能够替代在现场使用高电压穿越移动测试设备车测试，节约了测试成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种高电压穿越能力仿真评估模型，其特征在于，包括依次连接的风电机组气动模型、转矩控制模型、变流器模型及高电压故障发生设备模型；
所述风电机组气动模型，用于根据输入的初始化评估参数计算空气气流输入功率；
所述转矩控制模型，用于根据所述空气气流输入功率计算转子电磁转矩；
所述高电压故障发生设备模型，用于根据输入的初始化评估参数模拟高电压故障，并输出变压器低压侧给定电压；
所述变流器模型，用于根据所述空气气流输入功率、转子电磁转矩及变压器低压侧给定电压，计算在高电压故障过程中风电机组的定子无功电流、有功功率和无功功率。
2.根据权利要求1所述的高电压穿越能力仿真评估模型，其特征在于，所述空气气流输入功率Pm计算公式如下：
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<msubsup>
<mi>&pi;r</mi>
<mi>b</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>v</mi>
<mi>w</mi>
<mn>3</mn>
</msubsup>
<msub>
<mi>&rho;c</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>&lambda;</mi>
<mo>,</mo>
<mi>&beta;</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，Pm为空气气流输入功率，π为圆周率，rb为风电机组叶片长度，vw为风速，ρ为空气密度，λ为叶尖速比，即叶片顶端线速度与风速的比值，wb为风电机组叶片角速度，β为叶片桨距角，cp为风能可利用率。
3.根据权利要求1所述的高电压穿越能力仿真评估模型，其特征在于，所述转子电磁转矩Te的计算公式如下：
<mrow>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>e</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<msub>
<mi>w</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>m</mi>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>J</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>dw</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>m</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<msub>
<mi>w</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>m</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中，Te为转子电磁转矩，Pm为空气气流输入功率，Jr为转子机械惯量，kr为转子运动阻尼系数，wrm为转子机械角速度。
4.根据权利要求1所述的高电压穿越能力仿真评估模型，其特征在于，所述变压器低压侧给定电压us的计算公式如下：
<mrow>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msup>
<msub>
<mi>u</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mn>3</mn>
</msup>
</mrow>
<mrow>
<mn>3</mn>
<mo>*</mo>
<msub>
<mi>S</mi>
<mrow>
<mi>W</mi>
<mi>T</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>X</mi>
<mrow>
<mi>g</mi>
<mi>r</mi>
<mi>i</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
式中，us为变压器低压侧给定电压，也即变流器定子电压，X1为串联电抗器的阻抗值，Xgrid为电网阻抗，SWT为风电机组容量。
5.根据权利要求1所述的高电压穿越能力仿真评估模型，其特征在于，所述定子无功电流iqs的计算公式如下：
<mrow>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>q</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>&lambda;</mi>
<mrow>
<mi>q</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>M</mi>
</msub>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>q</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>S</mi>
</msub>
</mfrac>
</mrow>
式中，iqs为q轴定子电流，即定子无功电流，λqs为q轴定子磁链，LS、LM分别为定子自感和定子互感，iqr为q轴转子电流。
所述有功功率PS和无功功率QS的计算公式如下：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>S</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>e</mi>
</msub>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
</mfrac>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mi>S</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>e</mi>
</msub>
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>q</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>M</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
式中，PS为有功功率，QS为无功功率，Pm为空气气流输入功率，Te为转子电磁转矩，ωs为定子转速，idr、iqr分别为d轴和q轴转子电流，vds为d轴定子电压，LM为定子互感。
6.一种基于如权利要求1-5任一项所述高电压穿越能力仿真评估模型的高电压穿越能力仿真评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、所述风电机组气动模型根据输入的初始化评估参数，计算获得空气气流输入功率；
S2、根据获得的空气气流输入功率，通过所述转矩控制模型计算获得转子电磁转矩；
S3、所述高电压故障发生设备模型根据输入的初始化评估参数模拟高电压故障，并输出变压器低压侧给定电压；
S4、所述变流器模型根据所述空气气流输入功率、转子电磁转矩及变压器低压侧给定电压，计算在高电压故障过程中风电机组的定子无功电流、有功功率和无功功率；
S5、根据获得的所述变压器低压侧给定电压、定子无功电流、有功功率和无功功率，判断所述风电机组是否具备高电压穿越能力。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711192186.5A CN107944142B (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 高电压穿越能力仿真评估模型及基于其的仿真评估方法 |
| PCT/CN2018/093806 WO2019100721A1 (zh) | 2017-11-24 | 2018-06-29 | 高电压穿越能力仿真评估模型、基于其的仿真评估方法及储存介质 |
| US16/609,743 US11288422B2 (en) | 2017-11-24 | 2018-06-29 | Simulation evaluation model of high voltage ride through capability, simulation evaluation method based on the same and storage medium |
| PH12019502494A PH12019502494A1 (en) | 2017-11-24 | 2019-11-06 | High-voltage ride through capability simulation evaluation model, simulation evaluation method based thereon, and storage medium |
| ZA2019/07434A ZA201907434B (en) | 2017-11-24 | 2019-11-08 | Simulation evaluation model of high voltage ride through capability, simulation evaluation method based on the same and storage medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711192186.5A CN107944142B (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 高电压穿越能力仿真评估模型及基于其的仿真评估方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107944142A true CN107944142A (zh) | 2018-04-20 |
| CN107944142B CN107944142B (zh) | 2019-12-03 |
Family
ID=61948680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711192186.5A Active CN107944142B (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 高电压穿越能力仿真评估模型及基于其的仿真评估方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11288422B2 (zh) |
| CN (1) | CN107944142B (zh) |
| PH (1) | PH12019502494A1 (zh) |
| WO (1) | WO2019100721A1 (zh) |
| ZA (1) | ZA201907434B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019100721A1 (zh) * | 2017-11-24 | 2019-05-31 | 国电联合动力技术有限公司 | 高电压穿越能力仿真评估模型、基于其的仿真评估方法及储存介质 |
| CN113364028A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-07 | 国网伊犁伊河供电有限责任公司 | 基于Matlab/Simulink的风光互补分布式电源系统 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110601268B (zh) * | 2019-10-29 | 2023-04-14 | 中国石油大学(华东) | 一种双馈风机并网端口输出阻抗建模及稳定性分析方法 |
| US11060504B1 (en) * | 2020-02-07 | 2021-07-13 | General Electric Company | Systems and methods for continuous machine learning based control of wind turbines |
| CN111525590A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-11 | 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 | 动态无功补偿装置建模方法及装置 |
| CN112186815A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-01-05 | 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 | 直驱风机高电压穿越特性的电磁暂态特性模拟系统及方法 |
| CN112526261B (zh) * | 2020-11-25 | 2023-05-23 | 西安西电电力系统有限公司 | 一种故障控制策略试验系统及方法 |
| CN113098057B (zh) * | 2021-04-06 | 2022-10-11 | 广西大学 | 一种双馈风机参数的多目标高维多分数阶优化方法 |
| US11649804B2 (en) | 2021-06-07 | 2023-05-16 | General Electric Renovables Espana, S.L. | Systems and methods for controlling a wind turbine |
| CN113806907B (zh) * | 2021-08-02 | 2024-03-01 | 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 | 双馈风电机组机电暂态数据处理方法及装置 |
| CN114725911B (zh) * | 2022-04-06 | 2024-03-26 | 合肥工业大学 | 一种风电场汇集站系统变压器中性点接地电阻的估算方法 |
| CN115663881B (zh) * | 2022-09-07 | 2024-04-30 | 国网重庆市电力公司电力科学研究院 | 一种交流电网对称短路故障下电力系统的电流控制方法 |
| CN116316906B (zh) * | 2023-02-28 | 2024-05-17 | 山东大学 | 双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法及系统 |
| CN116306010B (zh) * | 2023-04-07 | 2023-08-18 | 江苏大学 | 一种用于放大器的功耗数据特性分析方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103955572A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-07-30 | 国家电网公司 | 一种双馈式风力发电机组机电暂态模型的建模方法 |
| CN104901330A (zh) * | 2014-03-04 | 2015-09-09 | 国家电网公司 | 一种预防风电场高压脱网的综合设计方法 |
| CN105589985A (zh) * | 2014-11-03 | 2016-05-18 | 国家电网公司 | 风力发电机组参数对并网特性影响的确定方法、装置 |
| CN105914755A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-08-31 | 广州供电局有限公司 | 电力系统动态无功优化配置方法和系统 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7233129B2 (en) * | 2003-05-07 | 2007-06-19 | Clipper Windpower Technology, Inc. | Generator with utility fault ride-through capability |
| US20050192859A1 (en) | 2004-02-27 | 2005-09-01 | Mertins Karl-Heinz O. | Method and system of establishing a wind-powered electrical energy facility |
| CN101383576B (zh) * | 2008-10-28 | 2010-12-29 | 华北电力大学（保定） | 一种大型风力发电机组穿越电网低电压故障的方法 |
| WO2013044922A1 (en) * | 2011-09-28 | 2013-04-04 | Vestas Wind Systems A/S | A wind power plant and a method for operating thereof |
| US9461573B2 (en) * | 2012-04-24 | 2016-10-04 | Masdar Institute Of Science And Technology | Fault handling system for doubly fed induction generator |
| US9529057B2 (en) * | 2012-07-24 | 2016-12-27 | Binod Shrestha | Apparatus and method for out-of-step protection using the analysis of trajectories of electrical measurements in state plane |
| US9425726B2 (en) * | 2013-06-25 | 2016-08-23 | Masdar Institute Of Science And Technology | Fault-tolerant wind energy conversion system |
| KR101423212B1 (ko) * | 2014-05-22 | 2014-07-24 | 전북대학교산학협력단 | 풍력발전단지의 계통연계점 전압 제어 시스템 및 방법 |
| US9639643B2 (en) * | 2014-06-06 | 2017-05-02 | General Electric Company | Method and system for generating electric load models |
| CN107944142B (zh) | 2017-11-24 | 2019-12-03 | 国电联合动力技术有限公司 | 高电压穿越能力仿真评估模型及基于其的仿真评估方法 |
-
2017
- 2017-11-24 CN CN201711192186.5A patent/CN107944142B/zh active Active
-
2018
- 2018-06-29 WO PCT/CN2018/093806 patent/WO2019100721A1/zh active Application Filing
- 2018-06-29 US US16/609,743 patent/US11288422B2/en active Active
-
2019
- 2019-11-06 PH PH12019502494A patent/PH12019502494A1/en unknown
- 2019-11-08 ZA ZA2019/07434A patent/ZA201907434B/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104901330A (zh) * | 2014-03-04 | 2015-09-09 | 国家电网公司 | 一种预防风电场高压脱网的综合设计方法 |
| CN103955572A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-07-30 | 国家电网公司 | 一种双馈式风力发电机组机电暂态模型的建模方法 |
| CN105589985A (zh) * | 2014-11-03 | 2016-05-18 | 国家电网公司 | 风力发电机组参数对并网特性影响的确定方法、装置 |
| CN105914755A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-08-31 | 广州供电局有限公司 | 电力系统动态无功优化配置方法和系统 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019100721A1 (zh) * | 2017-11-24 | 2019-05-31 | 国电联合动力技术有限公司 | 高电压穿越能力仿真评估模型、基于其的仿真评估方法及储存介质 |
| US11288422B2 (en) | 2017-11-24 | 2022-03-29 | Guodian United Power Technology Company Ltd. | Simulation evaluation model of high voltage ride through capability, simulation evaluation method based on the same and storage medium |
| CN113364028A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-07 | 国网伊犁伊河供电有限责任公司 | 基于Matlab/Simulink的风光互补分布式电源系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ZA201907434B (en) | 2021-02-24 |
| CN107944142B (zh) | 2019-12-03 |
| PH12019502494A1 (en) | 2020-07-13 |
| US11288422B2 (en) | 2022-03-29 |
| US20200082043A1 (en) | 2020-03-12 |
| WO2019100721A1 (zh) | 2019-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107944142B (zh) | 高电压穿越能力仿真评估模型及基于其的仿真评估方法 | |
| Heier | Grid integration of wind energy: onshore and offshore conversion systems | |
| CN103955572B (zh) | 一种双馈式风力发电机组机电暂态模型的建模方法 | |
| Ledesma et al. | Doubly fed induction generator model for transient stability analysis | |
| Li et al. | Transient stability analysis of wind turbines with induction generators considering blades and shaft flexibility | |
| CN104078999B (zh) | 一种双馈风电机组超速脱网临界时间的计算方法 | |
| CN105337311B (zh) | 一种实现低电压穿越的永磁直驱同步风力发电机组及其协调控制策略 | |
| Xu et al. | Influence of different flexible drive train models on the transient responses of DFIG wind turbine | |
| CN106778041B (zh) | 一种双馈电机三相短路电流最大值的简化计算方法 | |
| CN108446515A (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 | |
| CN107064736A (zh) | 一种含多t接逆变型分布式电源配电网的故障定位方法 | |
| Chowdhury et al. | Dynamic DFIG wind farm model with an aggregation technique | |
| CN106374524A (zh) | 一种upfc对异步风力发电机系统次同步谐振的抑制方法 | |
| Liang et al. | The modeling and numerical simulations of wind turbine generation system with free vortex method and simulink | |
| Mohammadi et al. | An electromechanical emulation-based study on the behaviour of wind energy conversion systems during short circuit faults | |
| CN106992545A (zh) | 弱一致性风速分布山地风电场的机电暂态模型及建模方法 | |
| Vidyanandan et al. | Simplified dynamic models of variable speed wind turbines for frequency regulation studies | |
| Altimania | Modeling of doubly-fed induction generators connected to distribution system based on eMEGASim® real-time digital simulator | |
| Qi et al. | Dynamic equivalent modeling of direct-drive PMSG wind farms based on the transient active power response characteristics | |
| Fadaeinedjad et al. | Voltage sag impact on wind turbine tower vibration | |
| CN106527174A (zh) | 一种风电机组电压源仿真系统 | |
| Li et al. | Dynamic equivalence to induction generators and wind turbines for power system stability analysis | |
| Fadaeinedjad et al. | A new wind power plant simulation method to study power quality | |
| Shi et al. | Sub-synchronous resonance analysis and simulation on wind farm | |
| Keung et al. | Generic models of wind turbines for power system stability studies |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |