CN116316906A - 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 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种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，包括：获取双馈风机的传动轴相关参数信息；利用预先构建的双馈风机传动轴双质量块模型，获得风轮机和发电机之间的传动轴转矩表达式；基于获得的传动轴转矩表达式，计算当前参数信息对应的最大传动轴转矩表达式；基于获得的相关参数信息、所述最大传动轴转矩表达式以及预设的传动轴转矩的极限设计值，计算斜坡恢复的最快恢复时间；基于获得的相关参数信息及计算得到的斜坡恢复的最快恢复时间，生成有功恢复速率表；基于所述有功恢复速率表设定双馈风电机组故障后的有功恢复速率。
Description
技术领域
本公开属于风电技术领域，尤其涉及一种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。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着风电在电力系统中占比越来越高，其故障穿越及主动支撑能力对系统的稳定性变得越来越重要。在电网电压发生跌落时，目前，现有的风电并网标准要求风电机组优先向电网中注入无功电流以支撑电网电压。由于风电机组的变流器电流容量有限，为了避免电流越限，风机的有功电流通常会降低，造成有功功率的跌落。在电压恢复后，风电机组需将其有功功率恢复至故障前的值。然而，对于双馈风电机组来说，为了避免过大的机械载荷，双馈风电机组的有功功率速率不宜过快，该恢复过程通常需要几秒钟的时间。
然而，由于风电机组的有功恢复过程会对电力系统的频率产生影响，有功恢复过程也不宜过慢，否则会造成系统频率降低过多，影响系统的频率稳定性。因此，现有的风电并网标准对风电机组在电网电压恢复后的有功恢复速率做出了要求，其中，国家标准GB/T19963.1-2021中对有功功率恢复速率的要求是每秒钟至少恢复额定功率的20％。
上述国家标准中对风电机组有功功率恢复速率的要求是最低要求，实际应用中期望风电机组的有功功率能够尽快恢复。一般情况下目前通过仿真的手段确定风电机组载荷允许的有功恢复速率上限，即遍历所有的风电机组运行工况及故障场景，仿真分析不同恢复速率下的载荷情况，寻找每个工况和场景下载荷不越限时的恢复速率，然后对于所有工况及场景的恢复速率取最小值，以保证在所有工况和场景下都能保证载荷安全。但是，发明人发现，这种方法存在以下两个缺点：
(1)基于仿真的方法遍历所有运行工况及故障场景，实施复杂度较高，耗时耗力。
(2)不同工况及场景下允许的恢复速率是不一样的，目前的方法不能自适应的调整恢复速率。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提供了一种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，所述方案能够根据故障前风机的运行状态以及故障造成的转矩跌落程度自适应调整有功恢复速率，相比于传统固定恢复速率，可以加快有功功率恢复过程，减小有功恢复期间造成的能量缺额。
根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法，包括：
获取双馈风机的传动轴相关参数信息；
利用预先构建的双馈风机传动轴双质量块模型，获得风轮机和发电机之间的传动轴转矩表达式，其中，所述传动轴转矩表达式忽略风轮机转矩变化带来的影响，并将所述传动轴表示为一个不含零点的二阶系统；
基于获得的传动轴转矩表达式，计算当前参数信息对应的最大传动轴转矩表达式；其中，故障穿越过程中，所述传动轴转矩由稳态分量和暂态分量叠加构成，通过将发电机转矩分解为阶跃跌落和斜坡恢复两部分进行稳态分量和暂态分量的计算；
基于获得的相关参数信息、所述最大传动轴转矩表达式以及预设的传动轴转矩的极限设计值，计算斜坡恢复的最快恢复时间；
基于获得的相关参数信息及计算得到的斜坡恢复的最快恢复时间，生成有功恢复速率表；
基于所述有功恢复速率表设定双馈风电机组故障后的有功恢复速率。
进一步的，所述传动轴转矩表达式，具体表示如下：
其中，kg为风轮机转动惯量与风轮机和发电机转动惯量之和的比值；
s为传递函数微分算子，/>
Jt和Jg分别是风轮机和发电机的转动惯量，K是传动轴等效弹性系数，D是传动轴等效阻尼，Tg为发电机转矩。
进一步的，所述最大传动轴转矩表达式，具体表示如下：
其中，
其中，T0为故障前转矩，ΔT为转矩阶跃跌落程度，
t2为双馈风机的传动轴转矩从故障发生到恢复至故障前的时间，trec为斜坡恢复时间。
进一步的，基于获得的相关参数信息、所述最大传动轴转矩表达式以及预设的传动轴转矩的极限设计值，计算斜坡恢复的最快恢复时间，具体为：以最大传动轴转矩表达式等于所述传动轴转矩的极限设计值，基于获得的相关参数信息，获得当前相关参数信息下对应的最快恢复时间。
进一步的，所述基于获得的相关参数信息及计算得到的斜坡恢复的最快恢复时间，生成有功恢复速率表，具体为：基于获得的斜坡恢复的最快恢复时间，计算得到当前相关参数信息对应的有功恢复速率；并基于不同的传动轴相关参数信息及其对应的有功恢复速率，构建有功恢复速率表。
进一步的，所述斜坡恢复的最快恢复时间与转动轴故障前转矩、转矩跌落程度以及故障持续时间具有函数关系。
进一步的，所述传动轴相关参数信息包括风轮机转动惯量、发电机转动惯量、风轮机角速度、发电机角速度、风轮机角度、发电机角度、传动轴等效弹性系数以及传动轴等效阻尼。
根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定系统，包括：
数据获取单元，其用于获取双馈风机的传动轴相关参数信息；
传动轴转矩表达式构建单元，其用于利用预先构建的双馈风机传动轴双质量块模型，获得风轮机和发电机之间的传动轴转矩表达式，其中，所述传动轴转矩表达式忽略风轮机转矩变化带来的影响，并将所述传动轴表示为一个不含零点的二阶系统；
最大传动轴转矩表达式构建单元，其用于基于获得的传动轴转矩表达式，计算当前参数信息对应的最大传动轴转矩表达式；其中，故障穿越过程中，所述传动轴转矩由稳态分量和暂态分量叠加构成，通过将发电机转矩分解为阶跃跌落和斜坡恢复两部分进行稳态分量和暂态分量的计算；
最快恢复时间计算单元，其用于基于所述最大传动轴转矩表达式以及预设的传动轴转矩的极限设计值，计算斜坡恢复的最快恢复时间；
有功恢复速率表生成单元，其用于基于获得的相关参数信息及计算得到的斜坡恢复的最快恢复时间，生成有功恢复速率表；
自适应整定单元，其用于基于所述有功恢复速率表设定双馈风电机组故障后的有功恢复速率。
根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法。
根据本公开实施例的第四个方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
(1)本公开提供了一种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，所述方案采用基于载荷特性的解析计算结果，提出的自适应的有功恢复速率整定方法，能够根据故障前风机的运行状态以及故障造成的转矩跌落程度自适应调整有功恢复速率，相比于传统固定恢复速率，可以加快有功功率恢复过程，减小有功恢复期间造成的能量缺额。
(2)本公开所述方案采用基于解析计算的方式评估双馈风机在故障穿越及有功恢复期间的载荷特性，结果更准确可靠，对双馈风机传动轴的设计及恢复速率的选取具有指导意义。
本公开附加方面的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，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例中所述的双馈风机低压穿越期间电磁转矩波形示意图；
图2为本公开实施例中所述的双质量块传动轴模型示意图；
图3为本公开实施例中所述的低压穿越期间传动轴转矩波形示意图；
图4为本公开实施例中所述的电磁转矩阶跃跌落示意图；
图5为本公开实施例中所述的阶跃跌落产生的传动轴转矩暂态分量示意图；
图6为本公开实施例中所述的斜坡恢复电磁转矩示意图；
图7为本公开实施例中所述的斜坡上升电磁转矩示意图；
图8为本公开实施例中所述的斜坡下降电磁转矩示意图；
图9为本公开实施例中所述的情况一电磁转矩暂态分量示意图；
图10为本公开实施例中所述的情况二电磁转矩暂态分量示意图；
图11为本公开实施例中所述的故障穿越过程传动轴转矩包络线；
图12为本公开实施例中所述的t2时刻暂态分量幅值示意图；
图13为本公开实施例中所述的故障持续时间影响分析示意图；
图14为本公开实施例中所述的自适应有功功率恢复速率生成策略示意图；
图15为本公开实施例中所述的单机无穷大系统仿真电路结构图；
图16为本公开实施例中所述的三种控制策略仿真结果示意图；
图17为本公开实施例中所述的三种控制策略下的传动轴转矩示意图；
图18为本公开实施例中所述的一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一：
本实施例的目的是提供一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法。
一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法，包括：
获取双馈风机的传动轴相关参数信息；
利用预先构建的双馈风机传动轴双质量块模型，获得风轮机和发电机之间的传动轴转矩表达式，其中，所述传动轴转矩表达式忽略风轮机转矩变化带来的影响，并将所述传动轴表示为一个不含零点的二阶系统；
基于获得的传动轴转矩表达式，计算当前参数信息对应的最大传动轴转矩表达式；其中，故障穿越过程中，所述传动轴转矩由稳态分量和暂态分量叠加构成，通过将发电机转矩分解为阶跃跌落和斜坡恢复两部分进行稳态分量和暂态分量的计算；
基于获得的相关参数信息、所述最大传动轴转矩表达式以及预设的传动轴转矩的极限设计值，计算斜坡恢复的最快恢复时间；
基于获得的相关参数信息及计算得到的斜坡恢复的最快恢复时间，生成有功恢复速率表；
基于所述有功恢复速率表设定双馈风电机组故障后的有功恢复速率。
进一步的，所述传动轴转矩表达式，具体表示如下：
其中，kg为风轮机转动惯量与风轮机和发电机转动惯量之和的比值；
s为传递函数微分算子，/>
Jt和Jg分别是风轮机和发电机的转动惯量，K是传动轴等效弹性系数，D是传动轴等效阻尼，Tg为发电机转矩。
进一步的，所述最大传动轴转矩表达式，具体表示如下：
其中，
其中，T0为故障前转矩，ΔT为转矩阶跃跌落程度，
t2为双馈风机的传动轴转矩从故障发生到恢复至故障前的时间，trec为斜坡恢复时间。
进一步的，基于获得的相关参数信息、所述最大传动轴转矩表达式以及预设的传动轴转矩的极限设计值，计算斜坡恢复的最快恢复时间，具体为：以最大传动轴转矩表达式等于所述传动轴转矩的极限设计值，基于获得的相关参数信息，获得当前相关参数信息下对应的最快恢复时间。
进一步的，所述基于获得的相关参数信息及计算得到的斜坡恢复的最快恢复时间，生成有功恢复速率表，具体为：基于获得的斜坡恢复的最快恢复时间，计算得到当前相关参数信息对应的有功恢复速率；并基于不同的传动轴相关参数信息及其对应的有功恢复速率，构建有功恢复速率表。
进一步的，所述斜坡恢复的最快恢复时间与转动轴故障前转矩、转矩跌落程度以及故障持续时间具有函数关系。
进一步的，所述传动轴相关参数信息包括风轮机转动惯量、发电机转动惯量、风轮机角速度、发电机角速度、风轮机角度、发电机角度、传动轴等效弹性系数以及传动轴等效阻尼。
为了便于理解，以下结合附图对本实施例所述方案进行详细说明：
在描述双馈风机的传动轴系统时，既可以使用功率来描述又可以使用转矩来描述。在故障穿越过程中，双馈风机的电磁功率和转矩的变化趋势是基本一致的。对于电力系统来说，我们通常更加关注功率，而对于风机本身来说，我们则通常更加关注其转矩。因此在本实施例中，根据关注对象的不同，在研究风机本体时，我们以转矩为对象进行分析，在研究风机与电网之间的交互特性时，以功率为对象进行分析。
一个典型的双馈风机低压穿越期间的转矩曲线如图1所示。在故障发生时刻t0，由于电网电压的降低以及优先输出无功功率的控制方式，双馈风机的电磁转矩立即会降低。t1时刻故障清除，电压恢复，双馈风机电磁转矩则会缓慢恢复至故障前的值，至t2时刻恢复完成。
在故障穿越期间双馈风机电磁转矩的波动会引起传动轴的载荷问题，在研究此问题时，通常使用双质量块模型，其能反映传动链轴系载荷扭转动态特性且精度能满足研究需要。如图2所示，双质量块模型中包含风机和发电机两个质量块，它们的运动方程为：
其中，Jt和Jg分别是风轮机和发电机的转动惯量；ωt和ωg分别是风轮机和发电机的角速度，θt和θg分别是风轮机和发电机的角度，Tt为风轮机转矩，Tshaft为传动轴转矩，Tg为发电机转矩。
两个质量块之间的传动轴转矩可以表示为：
Tshaft＝K(θt-θg)+D(ωt-ωg) (2)
其中，K是传动轴等效弹性系数，D是传动轴等效阻尼。
结合式(1)与式(2)可以得到由Tg和Tt到Tshaft的传递函数：
其中：
其中，s为传递函数微分算子。
从式(3)中可以看出，传动轴是一个二阶系统，其对于扰动的响应是振荡的，并且可以得到其振荡频率和衰减系数
然而，为了便于计算故障穿越期间的传动轴转矩，对式(3)做两点简化：
首先，对于双馈风机来说，Jt要远大于Jg，因此kt比kg小很多，即传动轴转矩受Tt影响较小，主要由Tg决定。并且，在电网故障期间，Tt的变化相对较小，而Tg会发生剧烈的变化，其对传动轴转矩的影响起到了决定性作用，因此本实施例所述方案中在分析故障穿越期间转矩的动态过程时，将忽略Tt变化带来的影响。
其次，双馈风机传动轴是一个典型的弱阻尼系统，D远小于K，因此τ很小，此二阶系统可以近似为一个不含零点的二阶系统，如式(6)所示。
风电机组的损坏一般包括两种，一种是风机在极端环境下所受载荷超过风机构件强度而发生损坏，另一种是风机在长期运行中受交替载荷作用而产生疲劳损伤，他们分别对应于风电机组的极限载荷和疲劳载荷。不同的工况下应考虑的载荷也是不同的，IEC61400-1中给出了风电机组的设计时的工况表及其对应的载荷分析要求，其中故障穿越应该考虑极限载荷。这是因为故障穿越对风电机组来说是小概率事件，产生的疲劳载荷较小。典型的低压穿越过程中的传动轴转矩如图3所示。在低压穿越期间，为了保护传动轴的安全，其最大的传动轴转矩不应超过传动轴转矩的极限设计值Tlim，否则会出现安全问题。即在低压穿越过程中，应满足：
Tshaft＜Tlim (7)
其中，Tlim可以是传动轴转矩的极限设计值。
从图3中可以看出，低压穿越期间的传动轴转矩，由稳态量和暂态量叠加得到。其中稳态量的变化趋势与Tg的变化趋势成正比，可以很方便的计算得到。然而，暂态量的计算相对复杂。因此，为了能够计算得到暂态分量的表达式，可将Tg分解为阶跃跌落和斜坡恢复两部分，以下分别进行详细说明：
1)阶跃跌落
如图4所示，t0时刻发生故障，发电机转矩产生了阶跃跌落ΔT，则电磁转矩的扰动可以写为
Tg＝-ΔT,(t≥0) (8)
结合式(6)，则此阶跃跌落引起的Tshaft的稳态分量为
其暂态分量为
需要说明的是，此处的转矩都是指的传动轴转矩。用下标“s”表示阶跃跌落引起的转矩，上标“s”和“t”分别表示转矩的稳态分量和暂态分量。
并且，为了简化分析，在本实施例所述方案的分析中，都使用暂态分量的幅值进行分析。如图5中红色线所示，其暂态分量的幅值可近似表示为
2)斜坡恢复
由于斜坡恢复引起的传动轴转矩暂态分量同样不可忽视。虽然其引起的暂态分量要小于阶跃跌落引起的暂态分量，但是当斜坡的斜率较大时，其也将会对传动轴转矩产生较大的影响。因此需要分析斜坡恢复产生的传动轴转矩。
电磁转矩的斜坡恢复过程如图6所示，从t1时刻开始以某一恒定速率恢复，至t2时刻恢复完成，总计用时trec＝t2-t1。电磁转矩的斜坡恢复过程可以分解为斜坡上升和斜坡下降两部分的叠加。在本实施例中，将先对单独一个斜坡的响应进行分析，然后分析两个斜坡叠加之后产生的传动轴转矩。
斜坡上升的转矩如图7所示，其电磁转矩是
Tg＝rt,(t≥t1) (12)
其中，r是斜坡恢复的斜率。则其产生的传动轴转矩的稳态分量是
其暂态分量是
从式(14)中可以看出，其暂态分量在最初的半个周期中值是负的。
如前所述，实际的恢复波形是图7所示的斜坡上升叠加图8所示的斜坡下降得到，其可以表示为
则其稳态响应为：
其暂态分量的表达式是相对复杂。在t1至t2时间段内，暂态分量等于斜坡上升产生的暂态分量；在t2以后，暂态分量由斜坡上升和斜坡下降两者产生的暂态分量叠加得到。如图9和图10所示，在斜坡恢复阶段，其暂态响应需要分为两种情况来讨论：
① trec>π/ωd
在此情况下，两个阶段的暂态分量分别如图9所示。
此时传动轴转矩暂态分量幅值的表达式是
② trec<π/ωd
如前所述，在此情况下，t1至t2时间段内的暂态分量一直是负值，则其不会增大传动轴转矩，因此此阶段的暂态分量可以被忽略掉，可以认为其暂态分量为零。从而只考虑第二阶段的暂态分量。如图10所示。
此时传动轴转矩暂态分量幅值的表达式是
3)最大传动轴转矩计算
故障穿越过程中的传动轴转矩由稳态分量和暂态分量构成。其中暂态分量包含由阶跃跌落和斜坡恢复引起的两部分，两部分暂态分量相互叠加时，可能存在相互抵消的情况。但是本实施例所述方案中并没有考虑暂态分量的相互抵消，而是直接将两部分暂态分量的幅值相加。这是因为电磁转矩的阶跃跌落和斜坡恢复只是对实际电磁转矩变化过程的近似，难以用来准确地计算实际过程中的暂态分量相互叠加的过程。如果考虑暂态分量的相互抵消作用，除了精确度不高之外，还会使计算得到的暂态分量表达式会更急复杂，用于控制器时会存在复杂度高、鲁棒性差的缺点。
结合上述的分析，如图11所示，在一个完整的低压穿越过程中，总的传动轴转矩包络线可以表示为
要保证式(7)成立，只需要保证Tshaft的最大值小于Tlim即可。因此，本实施例所述方案将计算在低压穿越过程中的最大载荷。最大的传动轴转矩出现在t2时刻，此时稳态转矩已经恢复至正常值，但是暂态转矩还未完全衰减，稳态转矩与暂态转矩的和可能会超过传动轴极限转矩设计值。在t2时刻，总的传动轴转矩为
与之前一样，需分两种情况讨论
·trec<π/ωd
·trec>π/ωd
此时
存在两个可能的取值，分别是
结合式(21)与式(22)可以得到
使用式(23)来表示传动轴转矩最大值，其对应的曲线如图12所示。
4)最快恢复时间约束
在极限情况下时，最大轴系载荷正好等于其最大允许值，有
将式(24)转化得到
trec＝f(T0,ΔT,t1) (25)
可以看出，在机械参数确定的条件下，双馈风机有功功率的最快恢复时间与故障前转矩、转矩跌落程度、故障持续时间相关。故障前转矩越大，转矩跌落程度越大，故障持续时间越短，则恢复时间越长。实际上无法写出trec的解析表达式，在设计双馈风机控制器中，可以通过数值计算的方式得到trec的值，然后通过查表的方式实现式(25)。
5)最快恢复时间表
式(25)对应的表示一个三维表，在实际使用时较为复杂。然而实际上故障持续时间对有功恢复最快恢复时间的影响非常小，因此在使用查表法时可以忽略故障持续时间的影响从而使其降低一维成为一个二维表。双馈风机传动轴的振荡频率约为1Hz，阻尼比约为0.05，则其时间常数约为6s。与其相比，0.1～0.5s的故障持续时间内传动轴转矩的衰减的程度相对较小，因此故障持续时间对恢复时间的影响也远小于故障前转矩和转矩跌落程度的影响，具体如图13所示。因此，为了简化分析过程，突出主要矛盾，方便指导有功恢复速率的设定，在本实施例所述方案中，忽略故障持续时间的影响，以最短故障持续时间进行计算。此时，式(25)降阶为
trec＝f(T0,ΔT) (26)
基于trec则可以计算出对应的恢复速率r。如图14所示，可以通过查表法在低压穿越过程中自适应地调整其自身的有功功率恢复速率。
进一步的，为了验证本实施例所述方案的有效性，本实施例进行了相应的试验验证：
例如：一个2.5MW风机的传动轴参数如表1所示，在高风速条件下，此风机的发电机转速达到最高1200rpm，有功功率输出2.5MW，此时Tg＝1673kNm，以此转矩为转矩基准值，则此传动轴的极限设计值约为1.7p.u.通常情况下，我们应预留出一定的安全稳定裕度，在本实施例中，设置1.3倍的安全系数，因此我们以1.3p.u.的极限值作为约束，来制定双馈风机的有功功率恢复策略。在表1所示的双馈风机传动轴参数下，通过数值计算的方式可以得到trec与T0和ΔT的关系如表2所示。
表1双馈风机传动轴参数
表2trec与T0和ΔT关系表
为了验证所提出的基于查表法的有功恢复策略以及定子/GSC无功优化分配策略的有效性本实施例在DIgSI LENT PowerFactory仿真软件中搭建了双馈风机单机无穷大系统，假设传输线路上发生三相短路故障，观察不同控制策略下双馈风机对外输出的有功、无功功率及传动轴转矩。
系统的仿真拓扑结构如图15所示。在t＝1s发生三相短路故障，在t＝1.2s时故障清除。无功支撑系数设置为1.8。根据有功恢复速率的设置方法及无功电流分配方法，将其分为四种策略，对比四种策略下双馈风机的有功恢复过程。
表3.四种控制策略
三种控制策略下的仿真结果如图16所示。从仿真结果中可以看出，在三种控制策略下，双馈风机支撑的无功功率的量都是一致的，有功跌落程度也是一致的。对比三种控制策略下的有功恢复速率可以看出，相比于20％Pn/s和按最严重情况设置固定速率的方式，所提出的自适应恢复速率能够加快有功功率恢复，并且，不会造成传动轴转矩越限，如图17所示，证明了所提策略的有效性。
实施例二：
本实施例的目的是提供一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定系统。
一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定系统，包括：
数据获取单元，其用于获取双馈风机的传动轴相关参数信息；
传动轴转矩表达式构建单元，其用于利用预先构建的双馈风机传动轴双质量块模型，获得风轮机和发电机之间的传动轴转矩表达式，其中，所述传动轴转矩表达式忽略风轮机转矩变化带来的影响，并将所述传动轴表示为一个不含零点的二阶系统；
最大传动轴转矩表达式构建单元，其用于基于获得的传动轴转矩表达式，计算当前参数信息对应的最大传动轴转矩表达式；其中，故障穿越过程中，所述传动轴转矩由稳态分量和暂态分量叠加构成，通过将发电机转矩分解为阶跃跌落和斜坡恢复两部分进行稳态分量和暂态分量的计算；
最快恢复时间计算单元，其用于基于所述最大传动轴转矩表达式以及预设的传动轴转矩的极限设计值，计算斜坡恢复的最快恢复时间；
有功恢复速率表生成单元，其用于基于获得的相关参数信息及计算得到的斜坡恢复的最快恢复时间，生成有功恢复速率表；
自适应整定单元，其用于基于所述有功恢复速率表设定双馈风电机组故障后的有功恢复速率。
进一步的，本实施例所述系统与实施例一所述方法相对应，其技术细节在实施例一中进行了详细说明，故此处不再赘述。
在更多实施例中，还提供：
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例一中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一中所述的方法。
实施例一中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开的范围。
上述实施例提供的一种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可以实现，具有广阔的应用前景。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法，其特征在于，包括：
获取双馈风机的传动轴相关参数信息；
利用预先构建的双馈风机传动轴双质量块模型，获得风轮机和发电机之间的传动轴转矩表达式，其中，所述传动轴转矩表达式忽略风轮机转矩变化带来的影响，并将所述传动轴表示为一个不含零点的二阶系统；
基于获得的传动轴转矩表达式，计算当前参数信息对应的最大传动轴转矩表达式；其中，故障穿越过程中，所述传动轴转矩由稳态分量和暂态分量叠加构成，通过将发电机转矩分解为阶跃跌落和斜坡恢复两部分进行稳态分量和暂态分量的计算；
基于获得的相关参数信息、所述最大传动轴转矩表达式以及预设的传动轴转矩的极限设计值，计算斜坡恢复的最快恢复时间；
基于获得的相关参数信息及计算得到的斜坡恢复的最快恢复时间，生成有功恢复速率表；
基于所述有功恢复速率表设定双馈风电机组故障后的有功恢复速率。
2.如权利要求1所述的一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法，其特征在于，所述传动轴转矩表达式，具体表示如下：
其中，kg为风轮机转动惯量与风轮机和发电机转动惯量之和的比值；
s为传递函数微分算子，/>
Jt和Jg分别是风轮机和发电机的转动惯量，K是传动轴等效弹性系数，D是传动轴等效阻尼，Tg为发电机转矩。
3.如权利要求1所述的一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法，其特征在于，所述最大传动轴转矩表达式，具体表示如下：
其中，
其中，T0为故障前转矩，ΔT为转矩阶跃跌落程度，
t2为双馈风机的传动轴转矩从故障发生到恢复至故障前的时间，trec为斜坡恢复时间。
4.如权利要求1所述的一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法，其特征在于，基于获得的相关参数信息、所述最大传动轴转矩表达式以及预设的传动轴转矩的极限设计值，计算斜坡恢复的最快恢复时间，具体为：以最大传动轴转矩表达式等于所述传动轴转矩的极限设计值，基于获得的相关参数信息，获得当前相关参数信息下对应的最快恢复时间。
5.如权利要求1所述的一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法，其特征在于，所述基于获得的相关参数信息及计算得到的斜坡恢复的最快恢复时间，生成有功恢复速率表，具体为：基于获得的斜坡恢复的最快恢复时间，计算得到当前相关参数信息对应的有功恢复速率；并基于不同的传动轴相关参数信息及其对应的有功恢复速率，构建有功恢复速率表。
6.如权利要求1所述的一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法，其特征在于，所述斜坡恢复的最快恢复时间与转动轴故障前转矩、转矩跌落程度以及故障持续时间具有函数关系。
7.如权利要求1所述的一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法，其特征在于，所述传动轴相关参数信息包括风轮机转动惯量、发电机转动惯量、风轮机角速度、发电机角速度、风轮机角度、发电机角度、传动轴等效弹性系数以及传动轴等效阻尼。
8.一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定系统，其特征在于，包括：
数据获取单元，其用于获取双馈风机的传动轴相关参数信息；
传动轴转矩表达式构建单元，其用于利用预先构建的双馈风机传动轴双质量块模型，获得风轮机和发电机之间的传动轴转矩表达式，其中，所述传动轴转矩表达式忽略风轮机转矩变化带来的影响，并将所述传动轴表示为一个不含零点的二阶系统；
最大传动轴转矩表达式构建单元，其用于基于获得的传动轴转矩表达式，计算当前参数信息对应的最大传动轴转矩表达式；其中，故障穿越过程中，所述传动轴转矩由稳态分量和暂态分量叠加构成，通过将发电机转矩分解为阶跃跌落和斜坡恢复两部分进行稳态分量和暂态分量的计算；
最快恢复时间计算单元，其用于基于所述最大传动轴转矩表达式以及预设的传动轴转矩的极限设计值，计算斜坡恢复的最快恢复时间；
有功恢复速率表生成单元，其用于基于获得的相关参数信息及计算得到的斜坡恢复的最快恢复时间，生成有功恢复速率表；
自适应整定单元，其用于基于所述有功恢复速率表设定双馈风电机组故障后的有功恢复速率。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的一种双馈风电机组故障穿越后有功恢复自适应整定方法。
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