CN114580204A - 一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法 - Google Patents

一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114580204A
CN114580204A CN202210322600.4A CN202210322600A CN114580204A CN 114580204 A CN114580204 A CN 114580204A CN 202210322600 A CN202210322600 A CN 202210322600A CN 114580204 A CN114580204 A CN 114580204A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power plant
wind power
equivalent
grid
machine
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
Application number
CN202210322600.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114580204B (zh
Inventor
邢法财
杨冬
张冰
周宁
蒋哲
武诚
马琳琳
赵康
张志轩
郝旭东
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.)
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
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 State Grid Corp of China SGCC, Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202210322600.4A priority Critical patent/CN114580204B/zh
Publication of CN114580204A publication Critical patent/CN114580204A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114580204B publication Critical patent/CN114580204B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/06—Wind turbines or wind farms
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/02—Reliability analysis or reliability optimisation; Failure analysis, e.g. worst case scenario performance, failure mode and effects analysis [FMEA]
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，其通过获取需要等值建模的风电场结构、元件参数及正常运行时的运行数据，确定风电场等值机并网线路和并网变压器的等效参数和正常运行时每台等值机分配的有功出力和无功出力，并根据低电压穿越时的运行数据依次确定每台等值机的低电压穿越控制参数。本发明采用序次递进的方式依次确定每台等值机的控制参数，等值机的聚合效果更为准确，同时采用解析推导的方式拟合确定等值机的低电压穿越控制参数，数学逻辑清晰，有效提高了风电场等值建模的效率，能够很好地为评估风电场接入电网后电力系统的电压稳定性服务，为风电场的并网规划和实际运行提供一定的参考和指导。

Description

一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法
技术领域
本发明属于电力系统输配电技术领域，具体涉及一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法。
背景技术
为解决化石资源短缺和生态环境污染的难题，政府相继出台了一系列鼓励清洁可再生能源发展的政策，太阳能、风能等清洁可再生能源的发展受到了广泛的重视，尤其是以风力发电为主的新能源发电发展势头迅猛。但是，随着风电机组装机容量在电力系统电源侧的占比越来越高，其运行特性对电力系统安全稳定的影响也越来越大。
为应对风电机组大量并网带来的影响，世界各国都对风电机组制定了严格的入网要求，其中低电压穿越能力往往被认为是其中最重要的一项。目前，针对风电机组低电压穿越能力的研究已经得到了广泛的开展并取得了一系列的研究成果。通过文献研究可知，低电压穿越能力作为风电机组本身的固有属性，其主要取决于风电机组所采取的低电压穿越控制策略及其对应的低电压穿越控制参数，一般情况下，风电机组的低电压穿越控制策略主要有2种形式，即低穿指定功率控制和低穿指定电流控制，其中以低穿指定电流控制为主。出于商业机密的原因，风电机组厂家一般不会公开具体的低电压穿越控制参数，但可根据风电机组的封装模型或型式试验报告辨识得到。
但是，目前在大型风电场的低电压穿越能力评估方面仍存在一定的困难，对于一个大型风电场，其风电场内往往有上百台风电机组，受限于仿真软件内存限制，难以对电网内所有风电场的每一个风电机组进行建模。
而作为电网规划运行的工作人员，鉴于风电机组低电压穿越能力对电网安全稳定运行的影响越来越大，迫切需要对风电场的低电压穿越性能进行较为全面、快速准确的模拟，以更好地分析低电压穿越期间风电场的响应特性，衡量其并网对电网安全稳定运行的影响。
发明内容
鉴于上述，本发明提供了一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，其通过获取需要等值建模的风电场结构、元件参数及正常运行时的运行数据，确定风电场等值机并网线路和并网变压器的等效参数和正常运行时每台等值机分配的有功出力和无功出力，并根据低电压穿越时的运行数据依次确定每台等值机的低电压穿越控制参数。该方法采用序次递进的方式依次确定每台等值机的控制参数，等值机的聚合效果更为准确，同时采用解析推导的方式拟合确定等值机的低电压穿越控制参数，数学逻辑清晰，有效提高了风电场等值建模的效率。
一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，包括如下步骤：
(1)获取需要等值建模的风电场结构及元件参数数据，包括风电场的拓扑结构、风电场内汇集线路的阻抗ZLine、以及风电场内升压变压器的变比kTrans及阻抗ZTrans；
(2)计算确定风电场等值机并网线路的等效阻抗ZLine,Eq、并网变压器的等效阻抗ZTrans,Eq及等效变比kTrans,Eq；
(3)获取需要等值建模的风电场正常运行时的运行数据，包括正常运行工况下风电场并网点的电压U0、输出的有功功率P0和无功功率Q0；
(4)根据输出功率一致的原则计算确定正常运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率P0,Eq和无功功率Q0,Eq；
(5)获取需要等值建模的风电场低电压穿越时的运行数据，包括风电场并网点不同跌落电压ULV运行工况下风电场输出的有功功率PLV和无功功率QLV；
(6)根据输出功率一致的原则计算确定风电场并网点不同跌落电压ULV,PCC运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率PLV,Eq和无功功率QLV,Eq；
(7)设置风电场等值机数量为n，采用序次递进法拟合风电场第k台等值机低电压穿越时的有功功率PLV,Eq,k-跌落电压ULV,Eq曲线和无功功率QLV,Eq,k-跌落电压ULV,Eq曲线，建立每台风电场等值机低电压穿越时的有功功率-跌落电压函数PLV,Eq,k(ULV,Eq)和无功功率-跌落电压函数QLV,Eq,k(ULV,Eq)；
(8)根据所推导的低电压穿越控制参数计算公式计算得到第k台等值机低电压穿越时的有功功率控制参数kPLV1,k、kPLV2,k、kPLV3,k，以及无功功率控制参数kQLV1,k、kQLV2,k、kQLV3,k；
(9)利用有功功率控制参数kPLV1,k、kPLV2,k、kPLV3,k以及无功功率控制参数kQLV1,k、kQLV2,k、kQLV3,k控制风电场每台等值机机电暂态模型低压穿越仿真时的有功功率和无功功率，用以评估风电场的低电压穿越性能。
步骤(2)中确定风电场等值机并网线路等效阻抗ZLine,Eq的具体方法为：整理需要等值建模的风电场结构及元件参数数据，根据阻抗和变比一致的原则，风电场等值机并网线路的等效阻抗ZLine,Eq根据戴维南等效电路获得，首先将所有风力发电机的端口短路，计算风电场并网点的端口阻抗，然后根据并网变压器等效变比kTrans,Eq将其归算至低压侧。
确定风电场等值机并网变压器的等效阻抗ZTrans,Eq及等效变比kTrans,Eq的具体方法为：整理需要等值建模的风电场结构及元件参数数据，根据阻抗和变比一致的原则，风电场等值机并网变压器的等效变比kTrans,Eq与风电场内升压变压器的变比kTrans保持一致，即kTrans,Eq＝kTrans；风电场等值机并网变压器的等效阻抗ZTrans,Eq设置为0，即ZTrans,Eq＝0，风电场等值机并网变压器为理想变压器。
步骤(4)中确定正常运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率P0,Eq的具体方法为：根据输出功率一致的原则，正常运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率P0,Eq为风电场输出的有功功率P0减去风电场等值机并网线路上的有功损耗ΔPLine,Eq，计算公式为P0,Eq＝P0-ΔPLine,Eq。
步骤(4)中确定Q0,Eq的具体方法为：
Q0,Eq＝Q0-ΔQLine,Eq，
其中，ΔQLine,Eq为正常运行工况下风电场等值机并网线路上的无功损耗。
步骤(6)中确定PLV,Eq的具体方法为：
PLV,Eq＝PLV-ΔPLV,Line,Eq
其中，ΔPLV,Line,Eq为风电场并网点不同跌落电压ULV运行工况下风电场等值机并网线路上的有功损耗；
确定QLV,Eq的具体方法为：
QLV,Eq＝QLV-ΔQLV,Line,Eq
其中，ΔQLV,Line,Eq为风电场并网点不同跌落电压ULV运行工况下风电场等值机并网线路上的无功损耗。
步骤(7)中建立每台风电场等值机低电压穿越时的有功功率-跌落电压函数PLV,Eq,k(ULV,Eq)的具体方法为：整理风电场等值机低电压穿越时需要保证的运行数据，形成有功功率测试数据集，根据测试数据集和等值机数量采用序次递进法依次建立低电压穿越时有功功率-跌落电压函数，第1台等值机根据有功功率测试数据集采用最小二乘法进行拟合，第k+1台等值机根据第k台等值机的拟合误差数据集采用最小二乘法进行拟合，有功功率-跌落电压函数的拟合公式均为二次多项式，其形式为PLV,Eq,k(ULV,Eq)＝p2,kULV,Eq,k 2+p1, kULV,Eq；
建立每台风电场等值机低电压穿越时的无功功率-跌落电压函数QLV,Eq,k(ULV,Eq)的具体方法为：整理风电场等值机低电压穿越时需要保证的运行数据，形成无功功率测试数据集，根据测试数据集和等值机数量采用序次递进法依次建立低电压穿越时无功功率-跌落电压函数，第1台等值机根据无功功率测试数据集采用最小二乘法进行拟合，第k+1台等值机根据第k台等值机的拟合误差数据集采用最小二乘法进行拟合，无功功率-跌落电压函数的拟合公式均为二次多项式，其形式为QLV,Eq,k(ULV,Eq)＝q2,kULV,Eq 2+q1,kULV,Eq；
其中，ULV,Eq为风电场等值机端口的跌落电压值，它等于风电场并网点跌落电压值ULV减去风电场等值机并网线路上的电压降落ΔULV,Line,Eq，即ULV,Eq＝ULV/kTrans,Eq-ΔULV,Line,Eq，kTrans,Eq为并网变压器等效变比。
步骤(8)中计算每台风电场等值机低电压穿越时的有功功率控制参数kPLV1,k、kPLV2,k、kPLV3,k的具体方法为：整理每台风电场等值机低电压穿越时有功功率-跌落电压函数的二次多项式系数p2,k、p1,k，结合每台风电场等值机正常运行时分配的有功功率运行数据，具体包括正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq和分配的有功功率P0,Eq,k，正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq等于风电场并网点电压值U0除以变压器变比kTrans,Eq再减去风电场等值机并网线路上的电压降落ΔULine,Eq，即U0,Eq＝U0/kTrans,Eq-ΔULine,Eq；风电场等值机分配的有功功率P0,Eq,k按平均原则分配，即P0,Eq,k＝P0,Eq/n；根据功率计算公式得到低电压穿越有功功率控制参数计算公式为：
PLV,Eq,k(ULV,Eq)＝p2,kULV,Eq,k 2+p1,kULV,Eq
PLV,Eq,k(ULV,Eq)
＝ULV,Eq(kPLV1,kULV,Eq+kPLV2,kP0,Eq,k/U0,Eq+kPLV3,k)
＝kPLV1,kULV,Eq 2+(kPLV2,kP0,Eq,k/U0,Eq+kPLV3,k)ULV,Eq
从而根据系数对应原则，得到kPLV1,k＝p2,k、kPLV2,k＝p1,k·U0,Eq/P0,Eq,k、kPLV3,k＝0；每台风电场等值机低电压穿越时的无功功率控制参数kQLV1,k、kQLV2,k、kQLV3,k的具体方法为：整理每台风电场等值机低电压穿越时无功功率-跌落电压函数的二次多项式系数q2,k、q1,k，结合每台风电场等值机正常运行时分配的无功功率运行数据，具体包括正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq和分配的无功功率Q0,Eq,k，正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq等于风电场并网点电压值U0减去风电场等值机并网线路上的电压降落ΔULine,Eq，即U0,Eq＝U0/kTrans,Eq-ΔULine,Eq；风电场等值机分配的无功功率Q0,Eq,k按平均原则分配，即Q0,Eq,k＝Q0,Eq/n；低电压穿越无功功率控制参数计算公式为：
QLV,Eq,k(ULV,Eq)＝q2,kULV,Eq,k 2+q1,kULV,Eq
QLV,Eq,k(ULV,Eq)
＝ULV,Eq(kQLV1,k(0.9-ULV,Eq)+kQLV2,kQ0,Eq,k/U0,Eq+kQLV3,k)
＝-kQLV1,kULV,Eq 2+(0.9kQLV1,k+kQLV2,kQ0,Eq,k/U0,Eq+kQLV3,k)ULV,Eq
根据系数对应原则，得到kQLV1,k＝-q2,k、kQLV2,k＝0、kQLV3,k＝q1,k-0.9kQLV1,k
针对评估风电场接入电网后电力系统电压稳定性的应用场景，本发明评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，采用序次递进的方式依次确定每台等值机的控制参数，等值机的聚合效果更为准确，同时采用解析推导的方式拟合确定等值机的低电压穿越控制参数，数学逻辑清晰，有效提高了风电场等值建模的效率，能够很好地为评估风电场接入电网后电力系统的电压稳定性服务，为风电场的并网规划和实际运行提供一定的参考和指导。
附图说明
图1为本发明评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法的流程图。
图2为某风电场的结构示意图。
图3为序次递进法的逻辑流程图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法如图1所示，具体步骤如下：
(1)获取需要等值建模的风电场结构及元件参数数据，包括风电场的拓扑结构、风电场内汇集线路的阻抗ZLine、以及风电场内升压变压器的变比kTrans及阻抗ZTrans；
(2)计算确定风电场等值机并网线路的等效阻抗ZLine,Eq、并网变压器的等效阻抗ZTrans,Eq及等效变比kTrans,Eq；
(3)获取需要等值建模的风电场正常运行时的运行数据，包括正常运行工况下风电场并网点的电压U0、输出的有功功率P0和无功功率Q0；
(4)根据输出功率一致的原则计算确定正常运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率P0,Eq和无功功率Q0,Eq；
(5)获取需要等值建模的风电场低电压穿越时的运行数据，包括风电场并网点不同跌落电压ULV运行工况下风电场输出的有功功率PLV和无功功率QLV；
(6)根据输出功率一致的原则计算确定风电场并网点不同跌落电压ULV,PCC运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率PLV,Eq和无功功率QLV,Eq；
(7)设置风电场等值机数量为n，采用序次递进法拟合风电场第k台等值机低电压穿越时的有功功率PLV,Eq,k-跌落电压ULV,Eq曲线和无功功率QLV,Eq,k-跌落电压ULV,Eq曲线，建立每台风电场等值机低电压穿越时的有功功率-跌落电压函数PLV,Eq,k(ULV,Eq)和无功功率-跌落电压函数QLV,Eq,k(ULV,Eq)；
(8)根据所推导的低电压穿越控制参数计算公式计算得到第k台等值机低电压穿越时的有功功率控制参数kPLV1,k、kPLV2,k、kPLV3,k，以及无功功率控制参数kQLV1,k、kQLV2,k、kQLV3,k；
(9)利用有功功率控制参数kPLV1,k、kPLV2,k、kPLV3,k以及无功功率控制参数kQLV1,k、kQLV2,k、kQLV3,k控制风电场每台等值机机电暂态模型低压穿越仿真时的有功功率和无功功率，用以评估风电场的低电压穿越性能。
下面我们以某风电场为例，对该风电场进行等值建模，结构示意图如图2所示。
1、获取需要等值建模的风电场结构及元件参数数据
根据厂家提供的风电场规划数据和设备数据，对风电场结构及元件参数数据进行获取，具体包括风电场的拓扑结构、风电场内汇集线路的阻抗ZLine、以及风电场内升压变压器的变比kTrans及阻抗ZTrans等；
2、确定风电场等值机并网线路和并网变压器的等效参数
整理需要等值建模的风电场结构及元件参数数据，根据阻抗和变比一致的原则，风电场等值机并网线路的等效阻抗ZLine,Eq根据戴维南等效电路获得，首先将所有风力发电机的端口短路，计算风电场并网点的端口阻抗，然后根据并网变压器等效变比kTrans,Eq将其归算至低压侧；风电场等值机并网变压器的等效变比kTrans,Eq与风电场内升压变压器的变比kTrans保持一致，即kTrans,Eq＝kTrans；风电场等值机并网变压器的等效阻抗ZTrans,Eq设置为0，即ZTrans,Eq＝0，风电场等值机并网变压器为理想变压器。
3、获取需要等值建模的风电场正常运行时的运行数据
通过机电暂态仿真软件(PSASP、PSS/E、BPA等)搭建该风电场的仿真测试环境，对其正常运行时的数据进行获取，具体包括正常运行工况下风电场并网点的电压U0、输出的有功功率P0和无功功率Q0。
4、确定正常运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率P0,Eq和无功功率Q0,Eq
整理正常运行工况下风电场并网点的电压U0、输出的有功功率P0、输出的无功功率Q0，根据输出功率一致的原则，正常运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率P0,Eq为风电场输出的有功功率P0减去风电场等值机并网线路上的有功损耗ΔPLine,Eq，计算公式为P0,Eq＝P0-ΔPLine,Eq；正常运行工况下风电场等值机需要输出的无功功率Q0,Eq为风电场输出的无功功率Q0减去风电场等值机并网线路上的无功损耗ΔQLine,Eq，计算公式为Q0,Eq＝Q0-ΔQLine,Eq。
5、获取需要等值建模的风电场低电压穿越时的运行数据
基于所搭建的风电场的机电暂态仿真测试环境，测试风电场并网点不同跌落电压ULV情况下风电场的运行数据，具体包括风电场并网点不同跌落电压ULV运行工况下风电场输出的有功功率PLV和无功功率QLV；可选取90％、75％、50％、35％和20％等5种典型的低电压运行工况。
6、确定风电场并网点不同跌落电压ULV,PCC运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率PLV,Eq和无功功率QLV,Eq
整理风电场并网点不同跌落电压ULV运行工况下风电场输出的有功功率PLV和无功功率QLV，根据输出功率一致的原则，风电场并网点不同跌落电压ULV运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率PLV,Eq为风电场输出的有功功率PLV减去风电场等值机并网线路上的有功损耗ΔPLV,Line,Eq，计算公式为PLV,Eq＝PLV-ΔPLV,Line,Eq；风电场并网点不同跌落电压ULV运行工况下风电场等值机需要输出的QLV,Eq为风电场输出的无功功率QLV减去风电场等值机并网线路上的无功损耗ΔQLV,Line,Eq，计算公式为QLV,Eq＝QLV-ΔQLV,Line,Eq。
7、建立每台风电场等值机低电压穿越时的有功功率-跌落电压函数PLV,Eq,k(ULV,Eq)
整理风电场等值机低电压穿越时需要保证的运行数据，形成有功功率测试数据集，根据测试数据集和等值机数量采用序次递进法依次建立低电压穿越时有功功率-跌落电压函数，序次递进法的逻辑流程图如图3所示，其基本思路是第1台等值机根据有功功率测试数据集采用最小二乘法进行拟合，第k+1台等值机根据第k台等值机的拟合误差数据集采用最小二乘法进行拟合，有功功率-跌落电压函数的拟合公式均为二次多项式，其形式为PLV,Eq,k(ULV,Eq)＝p2,kULV,Eq,k 2+p1,kULV,Eq，ULV,Eq为风电场等值机端口的跌落电压值，它等于风电场并网点跌落电压值ULV减去风电场等值机并网线路上的电压降落ΔULV,Line,Eq，即ULV,Eq＝ULV/kTrans,Eq-ΔULV,Line,Eq。
8、建立每台风电场等值机低电压穿越时的无功功率-跌落电压函数QLV,Eq,k(ULV,Eq)
整理风电场等值机低电压穿越时需要保证的运行数据，形成无功功率测试数据集，根据测试数据集和等值机数量采用序次递进法依次建立低电压穿越时无功功率-跌落电压函数，序次递进法的逻辑流程图如图3所示，其基本思路是第1台等值机根据无功功率测试数据集采用最小二乘法进行拟合，第k+1台等值机根据第k台等值机的拟合误差数据集采用最小二乘法进行拟合，无功功率-跌落电压函数的拟合公式均为二次多项式，其形式为QLV,Eq,k(ULV,Eq)＝q2,kULV,Eq 2+q1,kULV,Eq，ULV,Eq为风电场等值机端口的跌落电压值，它等于风电场并网点跌落电压值ULV减去风电场等值机并网线路上的电压降落ΔULV,Line,Eq，即ULV,Eq＝ULV/kTrans,Eq-ΔULV,Line,Eq。
9、确定每台风电场等值机低电压穿越时的有功功率控制参数kPLV1,k、kPLV2,k、kPLV3,k
整理每台风电场等值机低电压穿越时有功功率-跌落电压函数的二次多项式系数p2,k、p1,k，结合每台风电场等值机正常运行时分配的有功功率运行数据，具体包括正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq和分配的有功功率P0,Eq,k，正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq等于风电场并网点电压值U0减去风电场等值机并网线路上的电压降落ΔULine,Eq，即U0,Eq＝U0/kTrans,Eq-ΔULine,Eq；风电场等值机分配的有功功率P0,Eq,k按平均原则分配，即P0,Eq,k＝P0,Eq/n，n为风电场等值机台数；根据所推导的低电压穿越有功功率控制参数计算公式计算得到每台风电场等值机低电压穿越有功功率控制参数，所推导的低电压穿越有功功率控制参数计算公式为kPLV1,k＝p2,k、kPLV2,k＝p1,k·U0,Eq/P0,Eq,k、kPLV3,k＝0。
10、确定每台风电场等值机低电压穿越时的无功功率控制参数kQLV1,k、kQLV2,k、kQLV3,k
整理每台风电场等值机低电压穿越时无功功率-跌落电压函数的二次多项式系数q2,k、q1,k，结合每台风电场等值机正常运行时分配的无功功率运行数据，具体包括正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq和分配的无功功率Q0,Eq,k，正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq等于风电场并网点电压值U0减去风电场等值机并网线路上的电压降落ΔULine,Eq，即U0,Eq＝U0/kTrans,Eq-ΔULine,Eq；风电场等值机分配的无功功率Q0,Eq,k按平均原则分配，即Q0,Eq,k＝Q0,Eq/n，n为风电场等值机台数；根据所推导的低电压穿越无功功率控制参数计算公式计算得到每台风电场等值机低电压穿越无功功率控制参数，所推导的低电压穿越无功功率控制参数计算公式为kQLV1,k＝-q2,k、kQLV2,k＝0、kQLV3,k＝q1,k-0.9kQLV1,k。
上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)获取需要等值建模的风电场结构及元件参数数据，包括风电场的拓扑结构、风电场内汇集线路的阻抗ZLine、以及风电场内升压变压器的变比kTrans及阻抗ZTrans；
(2)计算确定风电场等值机并网线路的等效阻抗ZLine,Eq、并网变压器的等效阻抗ZTrans,Eq及等效变比kTrans,Eq；
(3)获取需要等值建模的风电场正常运行时的运行数据，包括正常运行工况下风电场并网点的电压U0、输出的有功功率P0和无功功率Q0；
(4)根据输出功率一致的原则计算确定正常运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率P0,Eq和无功功率Q0,Eq；
(5)获取需要等值建模的风电场低电压穿越时的运行数据，包括风电场并网点不同跌落电压ULV运行工况下风电场输出的有功功率PLV和无功功率QLV；
(6)根据输出功率一致的原则计算确定风电场并网点不同跌落电压ULV,PCC运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率PLV,Eq和无功功率QLV,Eq；
(7)设置风电场等值机数量为n，采用序次递进法拟合风电场等值机低电压穿越时的有功功率PLV,Eq,k-跌落电压ULV,Eq曲线和无功功率QLV,Eq,k-跌落电压ULV,Eq曲线，建立每台风电场等值机低电压穿越时的有功功率-跌落电压函数PLV,Eq,k(ULV,Eq)和无功功率-跌落电压函数QLV,Eq,k(ULV,Eq)，其中k＝1,2,……n，即等值机序号；
(8)根据所推导的低电压穿越控制参数计算公式计算得到第k台等值机低电压穿越时的有功控制的电压相关系数kPLV1,k、电流相关系数kPLV2,k及常数系数kPLV3,k，以及无功控制的电压相关系数kQLV1,k、电流相关系数kQLV2,k及常数系数kQLV3,k；
(9)利用有功功率控制参数kPLV1,k、kPLV2,k、kPLV3,k以及无功功率控制参数kQLV1,k、kQLV2,k、kQLV3,k控制风电场每台等值机机电暂态模型低压穿越仿真时的有功功率和无功功率，用以评估风电场的低电压穿越性能。
2.根据权利要求1所述评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，其特征在于，所述步骤(2)中确定风电场等值机并网线路等效阻抗ZLine,Eq的具体方法为：整理需要等值建模的风电场结构及元件参数数据，根据阻抗和变比一致的原则，风电场等值机并网线路的等效阻抗ZLine,Eq根据戴维南等效电路获得，首先将所有风力发电机的端口短路，计算风电场并网点的端口阻抗，然后根据并网变压器等效变比kTrans,Eq将其归算至低压侧。
3.根据权利要求1所述评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，其特征在于，所述步骤(2)中确定风电场等值机并网变压器的等效阻抗ZTrans,Eq及等效变比kTrans,Eq的具体方法为：整理需要等值建模的风电场结构及元件参数数据，根据阻抗和变比一致的原则，风电场等值机并网变压器的等效变比kTrans,Eq与风电场内升压变压器的变比kTrans保持一致，即kTrans,Eq＝kTrans；风电场等值机并网变压器的等效阻抗ZTrans,Eq设置为0，即ZTrans,Eq＝0，风电场等值机并网变压器为理想变压器。
4.根据权利要求1所述评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，其特征在于，所述步骤(4)中确定正常运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率P0,Eq的具体方法为：根据输出功率一致的原则，正常运行工况下风电场等值机需要输出的有功功率P0,Eq为风电场输出的有功功率P0减去风电场等值机并网线路上的有功损耗ΔPLine,Eq，计算公式为P0,Eq＝P0-ΔPLine,Eq。
5.根据权利要求1所述评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，其特征在于，所述步骤(4)中确定Q0,Eq的具体方法为：
Q0,Eq＝Q0-ΔQLine,Eq，
其中，ΔQLine,Eq为正常运行工况下风电场等值机并网线路上的无功损耗。
6.根据权利要求1所述评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，其特征在于，所述步骤(6)中确定PLV,Eq的具体方法为：
PLV,Eq＝PLV-ΔPLV,Line,Eq
其中，ΔPLV,Line,Eq为风电场并网点不同跌落电压ULV运行工况下风电场等值机并网线路上的有功损耗；
确定QLV,Eq的具体方法为：
QLV,Eq＝QLV-ΔQLV,Line,Eq
其中，ΔQLV,Line,Eq为风电场并网点不同跌落电压ULV运行工况下风电场等值机并网线路上的无功损耗。
7.根据权利要求1所述评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，其特征在于，所述步骤(7)中建立每台风电场等值机低电压穿越时的有功功率-跌落电压函数PLV,Eq,k(ULV,Eq)的具体方法为：整理风电场等值机低电压穿越时需要保证的运行数据，形成有功功率测试数据集，根据测试数据集和等值机数量采用序次递进法依次建立低电压穿越时有功功率-跌落电压函数，第1台等值机根据有功功率测试数据集采用最小二乘法进行拟合，第k+1台等值机根据第k台等值机的拟合误差数据集采用最小二乘法进行拟合，有功功率-跌落电压函数的拟合公式均为二次多项式，其形式为PLV,Eq,k(ULV,Eq)＝p2,kULV,Eq,k 2+p1,kULV,Eq；建立每台风电场等值机低电压穿越时的无功功率-跌落电压函数QLV,Eq,k(ULV,Eq)的具体方法为：整理风电场等值机低电压穿越时需要保证的运行数据，形成无功功率测试数据集，根据测试数据集和等值机数量采用序次递进法依次建立低电压穿越时无功功率-跌落电压函数，第1台等值机根据无功功率测试数据集采用最小二乘法进行拟合，第k+1台等值机根据第k台等值机的拟合误差数据集采用最小二乘法进行拟合，无功功率-跌落电压函数的拟合公式均为二次多项式，其形式为QLV,Eq,k(ULV,Eq)＝q2,kULV,Eq 2+q1,kULV,Eq；
其中，ULV,Eq为风电场等值机端口的跌落电压值，它等于风电场并网点跌落电压值ULV除以变压器变比kTrans,Eq，归算到变压器低压侧后，再减去风电场等值机并网线路上的电压降落ΔULV,Line,Eq，即ULV,Eq＝ULV/kTrans,Eq-ΔULV,Line,Eq，kTrans,Eq为并网变压器等效变比。
8.根据权利要求1所述评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法，其特征在于，所述步骤(8)中计算每台风电场等值机低电压穿越时的有功功率控制参数kPLV1,k、kPLV2,k、kPLV3,k的具体方法为：整理每台风电场等值机低电压穿越时有功功率-跌落电压函数的二次多项式系数p2,k、p1,k，结合每台风电场等值机正常运行时分配的有功功率运行数据，具体包括正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq和分配的有功功率P0,Eq,k，正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq等于风电场并网点电压值U0除以变压器变比kTrans,Eq再减去风电场等值机并网线路上的电压降落ΔULine,Eq，即U0,Eq＝U0/kTrans,Eq-ΔULine,Eq；风电场等值机分配的有功功率P0,Eq,k按平均原则分配，即P0,Eq,k＝P0,Eq/n；根据功率计算公式得到低电压穿越有功功率控制参数计算公式为：
PLV,Eq,k(ULV,Eq)＝p2,kULV,Eq,k 2+p1,kULV,Eq
PLV,Eq,k(ULV,Eq)
＝ULV,Eq(kPLV1,kULV,Eq+kPLV2,kP0,Eq,k/U0,Eq+kPLV3,k)
＝kPLV1,kULV,Eq 2+(kPLV2,kP0,Eq,k/U0,Eq+kPLV3,k)ULV,Eq
从而根据系数对应原则，得到kPLV1,k＝p2,k、kPLV2,k＝p1,k·U0,Eq/P0,Eq,k、kPLV3,k＝0；每台风电场等值机低电压穿越时的无功功率控制参数kQLV1,k、kQLV2,k、kQLV3,k的具体方法为：整理每台风电场等值机低电压穿越时无功功率-跌落电压函数的二次多项式系数q2,k、q1,k，结合每台风电场等值机正常运行时分配的无功功率运行数据，具体包括正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq和分配的无功功率Q0,Eq,k，正常运行时风电场等值机的端口电压U0,Eq等于风电场并网点电压值U0减去风电场等值机并网线路上的电压降落ΔULine,Eq，即U0,Eq＝U0/kTrans,Eq-ΔULine,Eq；风电场等值机分配的无功功率Q0,Eq,k按平均原则分配，即Q0,Eq,k＝Q0,Eq/n；低电压穿越无功功率控制参数计算公式为：
QLV,Eq,k(ULV,Eq)＝q2,kULV,Eq,k 2+q1,kULV,Eq
QLV,Eq,k(ULV,Eq)
＝ULV,Eq(kQLV1,k(0.9-ULV,Eq)+kQLV2,kQ0,Eq,k/U0,Eq+kQLV3,k)
＝-kQLV1,kULV,Eq 2+(0.9kQLV1,k+kQLV2,kQ0,Eq,k/U0,Eq+kQLV3,k)ULV,Eq
根据系数对应原则，得到kQLV1,k＝-q2,k、kQLV2,k＝0、kQLV3,k＝q1,k-0.9kQLV1,k。
CN202210322600.4A 2022-03-30 2022-03-30 一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法 Active CN114580204B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210322600.4A CN114580204B (zh) 2022-03-30 2022-03-30 一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210322600.4A CN114580204B (zh) 2022-03-30 2022-03-30 一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114580204A true CN114580204A (zh) 2022-06-03
CN114580204B CN114580204B (zh) 2024-04-09

Family

ID=81783134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210322600.4A Active CN114580204B (zh) 2022-03-30 2022-03-30 一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114580204B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114884141A (zh) * 2022-06-14 2022-08-09 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种含新能源场站的变电站低电压穿越聚合等值建模方法及模型

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106410862A (zh) * 2016-10-21 2017-02-15 哈尔滨工业大学 基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法
US20190067944A1 (en) * 2016-02-15 2019-02-28 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Method for controlling a variable transformer and electrical system for coupling two ac wetworks
CN109522607A (zh) * 2018-10-22 2019-03-26 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种双馈风电场机电暂态等值建模方法
CN114006418A (zh) * 2021-11-04 2022-02-01 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种辨识永磁直驱风力发电机低电压穿越控制参数的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190067944A1 (en) * 2016-02-15 2019-02-28 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Method for controlling a variable transformer and electrical system for coupling two ac wetworks
CN106410862A (zh) * 2016-10-21 2017-02-15 哈尔滨工业大学 基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法
CN109522607A (zh) * 2018-10-22 2019-03-26 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种双馈风电场机电暂态等值建模方法
CN114006418A (zh) * 2021-11-04 2022-02-01 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种辨识永磁直驱风力发电机低电压穿越控制参数的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
侯俊贤;陶向宇;张静;孙维真;张石;倪秋龙;: "基于低电压穿越控制策略的风电场等值方法", 电网技术, no. 05, 5 May 2015 (2015-05-05) *
陈钊;夏安俊;汪宁渤;乔颖;马彦宏;: "适用于低电压穿越仿真的风电场内集电线路等值方法", 电力系统自动化, no. 08, 25 April 2016 (2016-04-25) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114884141A (zh) * 2022-06-14 2022-08-09 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种含新能源场站的变电站低电压穿越聚合等值建模方法及模型

Also Published As

Publication number Publication date
CN114580204B (zh) 2024-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106655159B (zh) 一种新能源电站一次调频能力测试系统及其测试方法
CN102146812B (zh) 电力系统原动机及其调速器实测建模方法
CN104156892A (zh) 一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法
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
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
CN109449937B (zh) 一种通过系统频率稳定约束确定电网新能源承载力的方法
CN102819221A (zh) 风电机组低电压穿越特性联合仿真模型及其联合仿真方法
CN105576654B (zh) 直驱风电场等值方法和系统
CN106410862B (zh) 基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法
CN115622053A (zh) 一种用于考虑分布式电源的自动负荷建模方法及装置
CN114580204A (zh) 一种评估风电场低电压穿越性能的场站等值建模方法
CN113312749B (zh) 一种考虑分布式风力发电机的电力系统仿真方法及系统
CN106897514A (zh) 一种全功率变换型新能源场站的短路电流计算模型的建立方法
Wei et al. A probabilistic power flow algorithm based on semi-variable and series expansion
CN105529736A (zh) 撬棒投入双馈风电机群故障电流等值模型计算方法
CN114006418B (zh) 一种辨识永磁直驱风力发电机低电压穿越控制参数的方法
CN105701265A (zh) 一种双馈风电机组建模方法及装置
CN116187082A (zh) 风电场单机等值建模方法
CN115549138A (zh) 一种多种互补外送系统中的储能容量优化配置方法及系统
CN115659601A (zh) 一种双馈风电场单机等值并网模型的参数辨识方法及装置
CN113987848A (zh) 一种负荷构成智能识别及精准负荷建模方法及系统
Altin et al. Aggregated wind power plant models consisting of IEC wind turbine models
CN107305648B (zh) 配电网运行、供电可靠性评估方法及系统
Musca et al. Experimental testing of a wind power plant with IEC 61400-27 models for voltage regulation service in Italy
CN107069702B (zh) 基于站内拓扑用于在线安全分析的大型风电场等值方法

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