CN114139343A - 半直驱风电场等效阻抗建模方法和装置 - Google Patents

半直驱风电场等效阻抗建模方法和装置 Download PDF

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CN114139343A CN202111221647.3A CN202111221647A CN114139343A CN 114139343 A CN114139343 A CN 114139343A CN 202111221647 A CN202111221647 A CN 202111221647A CN 114139343 A CN114139343 A CN 114139343A
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Abstract

本申请提出了一种半直驱风电场等效阻抗建模方法，涉及电力系统风电场建模技术领域，其中，该方法包括：求解风电场等效阻抗，其中，等效阻抗包括等效电阻和等效电抗；根据等效阻抗计算优化系数，其中，优化系数包括实部优化系数和虚部优化系数；使用优化系数对等效阻抗进行优化。采用上述方案的本申请可以高效、快速地获取半直驱馈风电场的等值模型，获得的结果为风电场接入电网的影响分析提供重要依据。

Description

半直驱风电场等效阻抗建模方法和装置
技术领域
本申请涉及电力系统风电场建模技术领域，尤其涉及一种半直驱风电场等效阻抗建模方法和装置。
背景技术
随着千万千瓦级风电基地的陆续建成，大规模风电机组集中并网给电力系统安全稳定运行带来巨大挑战。构建能够准确描述大规模风电场整体特性的等值模型，是研究高比例风电系统运行和控制的基础，风电场详细模型的等值是风电场动态等值的重要内容。风电场的动态等值建模已成为分析大型风电场并网特征的重要研究手段，目前对单台半直驱风电机组的特性研究已经非常广泛，但是对风电场的整体特性还鲜有介绍。由于风力发电机之间运行的巨大差异，多机等值模型更能充分反映风电场的动态特性。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的第一个目的在于提出一种半直驱风电场等效阻抗建模方法，解决了现有方法对单台半直驱风电机组的特性研究非常广泛，但是对风电场的整体特性研究较少的问题，将风电场等效为一个理想电压源与等效阻抗串联的形式，同时提出了等效阻抗的计算方式，为大规模风电机组接入电网的影响分析提供重要依据。
本申请的第二个目的在于提出一种半直驱风电场等效阻抗建模装置。
本申请的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种半直驱风电场等效阻抗建模方法，包括：求解风电场等效阻抗，其中，等效阻抗包括等效电阻和等效电抗；根据等效阻抗计算优化系数，其中，优化系数包括实部优化系数和虚部优化系数；使用优化系数对等效阻抗进行优化。
可选地，在本申请的一个实施例中，等效电阻表示为：
Figure BDA0003312856860000021
其中，real()表示求取实部，H表示风电场机台数，
Figure BDA0003312856860000022
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
可选地，在本申请的一个实施例中，等效电抗表示为：
Figure BDA0003312856860000023
其中，imag()表示求取虚部，H表示风电场机台数，
Figure BDA0003312856860000024
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
可选地，在本申请的一个实施例中，实部优化系数表示为：
Figure BDA0003312856860000025
其中，real()表示求取实部，H表示风电场机台数，
Figure BDA0003312856860000026
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
可选地，在本申请的一个实施例中，虚部优化系数表示为：
Figure BDA0003312856860000031
其中，imag()表示求取虚部，H表示风电场机台数，
Figure BDA0003312856860000032
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
可选地，在本申请的一个实施例中，使用优化系数对等效阻抗进行优化，表示为：
Figure BDA0003312856860000033
其中，Req_OPT表示优化电阻，Xeq_OPT表示优化电抗，Req表示等效电阻，Xeq表示等效电抗，ηR表示实部优化系数。
为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种半直驱风电场等效阻抗建模装置，包括：求解模块、计算模块、优化模块，其中，
求解模块，用于求解风电场等效阻抗，其中，等效阻抗包括等效电阻和等效电抗；
计算模块，用于计算优化系数，其中，优化系数包括实部优化系数和虚部优化系数；
优化模块，用于使用优化系数对等效阻抗进行优化。
为了实现上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，当存储介质中的指令由处理器被执行时，能够执行一种半直驱风电场等效阻抗建模方法。
本申请实施例的半直驱风电场等效阻抗建模方法、半直驱风电场等效阻抗建模装置和非临时性计算机可读存储介质，解决了现有方法对单台半直驱风电机组的特性研究非常广泛，但是对风电场的整体特性研究较少的问题，通过提出一种基于实时数据的风电场动态等值建模方法，将风电场等效为一个理想电压源与等效阻抗串联的形式，同时提出了等效阻抗的计算方式，为大规模风电机组接入电网的影响分析提供重要依据。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例一所提供的一种半直驱风电场等效阻抗建模方法的流程图；
图2为本申请实施例二所提供的一种半直驱风电场等效阻抗建模装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的半直驱风电场等效阻抗建模方法和装置。
图1为本申请实施例一所提供的一种半直驱风电场等效阻抗建模方法的流程图。
如图1所示，该半直驱风电场等效阻抗建模方法包括以下步骤：
步骤101，求解风电场等效阻抗，其中，等效阻抗包括等效电阻和等效电抗；
步骤102，根据等效阻抗计算优化系数，其中，优化系数包括实部优化系数和虚部优化系数；
步骤103，使用优化系数对等效阻抗进行优化。
本申请实施例的半直驱风电场等效阻抗建模方法，通过求解风电场等效阻抗，其中，等效阻抗包括等效电阻和等效电抗；根据等效阻抗计算优化系数，其中，优化系数包括实部优化系数和虚部优化系数；使用优化系数对等效阻抗进行优化。由此，能够解决现有方法对单台半直驱风电机组的特性研究非常广泛，但是对风电场的整体特性研究较少的问题，通过提出一种基于实时数据的风电场动态等值建模方法，将风电场等效为一个理想电压源与等效阻抗串联的形式，同时提出了等效阻抗的计算方式，为大规模风电机组接入电网的影响分析提供重要依据。
进一步地，在本申请实施例中，等效电阻表示为：
Figure BDA0003312856860000041
其中，real()表示求取实部，H表示风电场机台数，
Figure BDA0003312856860000042
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
进一步地，在本申请实施例中，等效电抗表示为：
Figure BDA0003312856860000051
其中，imag()表示求取虚部，H表示风电场机台数，
Figure BDA0003312856860000052
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
进一步地，在本申请实施例中，实部优化系数表示为：
Figure BDA0003312856860000053
其中，real()表示求取实部，H表示风电场机台数，
Figure BDA0003312856860000054
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
进一步地，在本申请实施例中，虚部优化系数表示为：
Figure BDA0003312856860000055
其中，imag()表示求取虚部，H表示风电场机台数，
Figure BDA0003312856860000056
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
进一步地，在本申请实施例中，使用优化系数对等效阻抗进行优化，表示为：
Figure BDA0003312856860000061
其中，Req_OPT表示优化电阻，Xeq_OPT表示优化电抗，Req表示等效电阻，Xeq表示等效电抗，ηR表示实部优化系数。
图2为本申请实施例二所提供的一种半直驱风电场等效阻抗建模装置的结构示意图。
如图2所示，该半直驱风电场等效阻抗建模装置，包括：求解模块、计算模块、优化模块，其中，
求解模块10，用于求解风电场等效阻抗，其中，等效阻抗包括等效电阻和等效电抗；
计算模块20，用于计算优化系数，其中，优化系数包括实部优化系数和虚部优化系数；
优化模块30，用于使用优化系数对等效阻抗进行优化。
本申请实施例的半直驱风电场等效阻抗建模装置，包括：求解模块、计算模块、优化模块，其中，求解模块，用于求解风电场等效阻抗，其中，等效阻抗包括等效电阻和等效电抗；计算模块，用于计算优化系数，其中，优化系数包括实部优化系数和虚部优化系数；优化模块，用于使用优化系数对等效阻抗进行优化。由此，能够解决现有方法对单台半直驱风电机组的特性研究非常广泛，但是对风电场的整体特性研究较少的问题，通过提出一种基于实时数据的风电场动态等值建模方法，将风电场等效为一个理想电压源与等效阻抗串联的形式，同时提出了等效阻抗的计算方式，为大规模风电机组接入电网的影响分析提供重要依据。
为了实现上述实施例，本申请还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例的半直驱风电场等效阻抗建模方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种半直驱风电场等效阻抗建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
求解风电场等效阻抗，其中，所述等效阻抗包括等效电阻和等效电抗；
根据所述等效阻抗计算优化系数，其中，所述优化系数包括实部优化系数和虚部优化系数；
使用所述优化系数对所述等效阻抗进行优化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等效电阻表示为：
Figure FDA0003312856850000011
其中，real()表示求取实部，H表示风电场机台数，
Figure FDA0003312856850000012
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等效电抗表示为：
Figure FDA0003312856850000013
其中，imag()表示求取虚部，H表示风电场机台数，
Figure FDA0003312856850000014
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实部优化系数表示为：
Figure FDA0003312856850000021
其中，real()表示求取实部，H表示风电场机台数，
Figure FDA0003312856850000022
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚部优化系数表示为：
Figure FDA0003312856850000023
其中，imag()表示求取虚部，H表示风电场机台数，
Figure FDA0003312856850000024
表示第K台风电机组功率因数，S表示风电机组输出的视在功率，Vk表示第K台机组极端电压幅值，θk表示第K台机组极端电压相位，Vpp表示汇集线电压幅值，θpp表示汇集线电压相位。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用所述优化系数对所述等效阻抗进行优化，表示为：
Figure FDA0003312856850000025
其中，Req_OPT表示优化电阻，Xeq_OPT表示优化电抗，Req表示等效电阻，Xeq表示等效电抗，ηR表示实部优化系数。
7.一种半直驱风电场等效阻抗建模装置，其特征在于，包括求解模块、计算模块、优化模块，其中，
所述求解模块，用于求解风电场等效阻抗，其中，所述等效阻抗包括等效电阻和等效电抗；
所述计算模块，用于计算优化系数，其中，所述优化系数包括实部优化系数和虚部优化系数；
所述优化模块，用于使用所述优化系数对所述等效阻抗进行优化。
8.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的方法。
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