CN117350089B - 一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实例提供一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建方法及系统，属于风电领域。该方法包括构建包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗模型，其中双馈风机阻抗模型包括空气动力学模型、转子侧变流器阻抗模型及网侧变流器阻抗模型；根据风电场并网点电压和电流的小扰动分量，构建包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型；将包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型结合集电线路阻抗和变压器阻抗进行阻抗网络聚合，获得双馈风电场全动态阻抗模型。解决了目前风机阻抗建模忽略风场控制动态的不足，通过融合机械动态和风场控制动态构建的双馈风电场阻抗模型，可以全面反映风电场多种动态耦合特性对系统小扰动稳定性的影响，提高了全频段范围内组阻抗的准确性。

Description

一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建方法及系统
技术领域
本发明涉及风电技术领域，具体地涉及一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建方法及系统。
背景技术
阻抗法是分析风力发电并网小扰动稳定性的重要方法之一。风电场阻抗特性的精确刻画与稳定性的准确分析都依赖于全频段完备的风电场阻抗模型。风电场作为复杂的动态系统，存在多种时间和空间尺度上的耦合特性。风机内部存在机械动态和电磁动态之间的耦合。风场控制与单机控制之间存在动态交互耦合，同时也引发了风电机组间及其与集电线路的耦合。然而，现有风电场阻抗模型均存在不同程度的简化，忽略了风场控制动态和风机机械动态。因而不能全面反映风电场多种动态耦合特性对系统小扰动稳定性的影响。因此，亟需建立双馈风电场的全动态阻抗模型，为后续风电场小扰动稳定性相关研究建立模型标准。
目前，对于双馈风机的阻抗建模主要聚焦于其电磁动态，假设转子转速恒定，从而忽略双馈风机的机械动态。事实上，双馈风机的电气系统和机械系统是相互耦合的。对任何子系统的干扰都会导致双馈风机阻抗特性的变化。因此，缺少机械系统小扰动特性的阻抗模型必将导致对实际双馈风机系统阻抗特性的不准确表达以及不能准确分析机械动态对系统稳定性的影响。同时，对于风电场的阻抗建模，风场控制带来的小扰动特性不可忽略。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建方法及系统，用于全部或至少部分的解决上述现有技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建方法，包括：
预先构建包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗模型，其中所述双馈风机阻抗模型包括空气动力学模型、转子侧变流器阻抗模型以及网侧变流器阻抗模型；
根据风电场并网点电压和电流的小扰动分量，对所述双馈风机阻抗模型进行重构，获得包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型；
将所述包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型结合集电线路阻抗和变压器阻抗进行阻抗网络聚合，获得所述双馈风电场全动态阻抗模型。
可选的，根据以下公式构建所述空气动力学模型：
式中，是空气密度,r是桨叶长度，/>是风速，/>是转矩系数，/>是叶尖速比，/>是机械角速度，/>是桨距角。
可选的，所述转子侧变流器阻抗模型表示为定子电压与定子电流和并网点电流之间的阻抗关系，所述网侧变流器阻抗模型表示为定子电压与定子电流和网侧变流器电流之间的阻抗关系。
可选的，所述包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗模型为：
式中，/>表示双馈风机主电路的定子电压，/>表示双馈风机的并网电流，Zdfig表示机械动态和电磁动态下的双风机阻抗，Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6为双馈风机阻抗推导过程中产生的子阻抗。
可选的，所述包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型为：
式中，表示双馈风机主电路的定子电压，/>表示双馈风机的并网电流，/>表示双馈风电场并网点电压，/>表示双馈风电场的并网点电流，Ydfig表示包含机械动态和电磁动态的双馈风机导纳，Zdfig表示包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗，Z7,Z8为双馈风机阻抗推导过程中由于考虑风场控制动态产生的子阻抗，Yvccs为双馈风电场并网点电压控制电流源的控制阻抗系数，Ycvccs为双馈风电场并网点电流控制电流源的控制阻抗系数。
可选的，根据风电场中包含的多台双馈风机、与每台双馈风机相连的变压器和集电线路形成的拓扑结构，构建阻抗网络模型，其中，所述每台双馈风机通过连接变压器接入风电场的所述集电线路；
建立所述阻抗网络模型各节点的节点电压方程，并对所述节点电压方程进行矩阵求逆计算，获得风场控制动态下的双馈风电场全动态阻抗模型。
在一些实施方式中，所述包含风场控制动态的双馈风电场全动态阻抗模型为：
式中，Zwindfarm表示包含风场控制动态的双馈风电场阻抗，YINn表示双馈风电场阻抗网络的节点导纳矩阵，YINu表示双馈风电场阻抗网络中各节点的电压控制电流源的控制阻抗系数矩阵，YINi表示双馈风电场阻抗网络中各节点的电流控制电流源的控制阻抗系数矩阵，k表示双馈风电场并网点的节点编号。
可选的，所述构建方法还包括：根据所述双馈风电场全动态阻抗模型确定风力发电系统的阻抗，并利用广义奈奎斯特稳定判据分析风电场并网系统的稳定性。
另一方面，本发明还提供一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建系统，包括：
第一构建模块：用于预先构建包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗模型，其中所述双馈风机阻抗模型包括空气动力学模型、转子侧变流器阻抗模型以及网侧变流器阻抗模型；
第二构建模块：用于根据风电场并网点电压和电流的小扰动分量，对所述双馈风机阻抗模型进行重构，获得包含风场控制动态-的双馈风机阻抗模型；
融合模块：用于将所述包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型结合集电线路阻抗和变压器阻抗进行阻抗网络聚合，获得所述双馈风电场全动态阻抗模型。
另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上进行运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述所述的构建方法的步骤。
通过上述技术方案，解决了目前风机阻抗建模忽略风场控制动态的不足，而且，通过融合机械动态和风场控制动态构建的双馈风电场阻抗模型，可以全面反映风电场多种动态耦合特性对系统小扰动稳定性的影响，提高了全频段范围内组阻抗的准确性。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建方法实施流程图；
图2是本发明实施例提供的一种双馈风电场总体结构图；
图3是图2中提供的风电场中基于风能转换系统的双馈风机的详细拓扑结构图；
图4是本发明实施例提供的一种风场控制结构图；
图5是本发明实施例提供的一种考虑风场控制的双馈风机小扰动模型的示意图；
图6是本发明实施例提供的一种根据风电场拓扑结构构建的阻抗网络模型的示意图；
图7是本发明实施例提供的一种双馈风机阻抗对比结果示意图；
图8是本发明实施例提供的一种风电场阻抗对比结果示意图；
图9是本发明实施例提供的一种不同风场控制PI参数下的风电场全动态阻抗的幅频特性和相频特性示意图；
图10是本发明实施例提供的一种风电场输出有功和无功分别为15MW和0MVar下的频率扫描测量结果与理论推导的全动态阻抗的对比图；
图11（a）是本发明实施例提供的一种考虑风场控制的广义奈奎斯特图的对比结果示意图；
图11（b）是本发明实施例提供的一种不考虑风场控制的广义奈奎斯特图的对比结果示意图；
图12是本发明实施例提供的一种风电场全动态阻抗模型对应的广义奈奎斯特图；
图13是本发明实施例提供的一种风场并网点处仿真结果示意图；
图14是本发明实施例提供的一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
参阅图1所示，为本发明实施例提供的一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建方法实施流程图，包括以下执行步骤：
步骤100：预先构建包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗模型，其中所述双馈风机阻抗模型包括空气动力学模型、转子侧变流器阻抗模型以及网侧变流器阻抗模型。
在一些实施方式中，参阅图2所示，为本发明实施例提供的一种双馈风电场总体结构图。风场控制接收系统运营商的功率指令值，结合风电场并网点的实际功率（有功功率和无功功率/>）和各台风机的可利用功率，产生功率参考值分配给各台风机。风机层面（网侧变流器（GSC）、转子侧变流器（RSC）和双馈异步风力发电机（DFIG））中存在机械动态，风场层面存在着风场控制动态。因此，风机内部存在机械动态（Ttur）和电磁动态（Te）之间的耦合。风场控制与风机控制之间存在动态交互耦合，同时也引发了风电机组间及其与集电线路的耦合。
在一些实施方式中，参阅图3所示，为图2中提供的风电场中基于风能转换系统的双馈风机的详细拓扑结构图，网侧变流器(grid-side converter, GSC)和转子侧变流器(rotor-side converter, RSC)均采用矢量定向控制。RSC控制的功率参考值来自风场控制。其中：和/>分别为定子电压和转子电压，/>和/>分别为定子电流和转子电流，/>和分别为GSC电压和电流，/>为双馈风机并网点总电流。矢量/>表示任一电压电流变量在dq坐标系下的d轴和q轴分量。电流正方向如图中标注。dq坐标系下的双馈风机阻抗建模可以按照图3中的结构划分分为三个部分分别进行（即图3中标注的①、②和③对应的部分）。双馈风机机械系统与电气系统之间的耦合主要通过转子转速体现。因此，建模过程中考虑机械动态建立转子转速的小扰动方程。同时，双馈风机的电机部分与RSC部分的阻抗推导将不同于现有阻抗模型。而由于锁相环(phase-locked loop, PLL)的动态特性，双馈风机系统中存在两个dq坐标系：一个是由风机并网点电压定义的电网系统dq坐标系，另一个是由PLL定义的控制系统dq坐标系。在双馈风机处于稳态时，控制系统dq坐标系与电网系统dq坐标系重合。然而，当并网点电压出现小扰动时，由于PLL的动态特性，通过PLL获得的相角与实际并网点电压相角会存在偏差。控制系统dq坐标系与电网系统dq坐标系不再重合。设/>，大写字母/>表示稳态值，/>表示小扰动量。上标“s”表示在电网系统dq坐标系下；上标“c”表示在控制系统dq坐标系下。根据图2所示锁相环结构，两个dq坐标系之间偏差/>为：
（1）
式中，s为拉普拉斯变换复频率，k ppll和k ipll为锁相环的PI参数，为双馈风机并网点电压d轴分量的稳态值，Z pll表示锁相环阻抗。因此，/>在电网系统dq坐标系下和控制系统dq坐标系下有如下转换关系：
（2）
在一些实施方式中，根据以下公式构建所述空气动力学模型,空气动力学模型是指通过计算机械转矩表示转子获得的功率：
（3）
式中，是空气密度,r是桨叶长度，/>是风速，/>是转矩系数，是叶尖速比，/>是机械角速度，/>是桨距角。采用定桨距控制，桨距角/>是个定值，同时，通过最小二乘法，对/>和/>的关系进行二次拟合。/>可以表示为：
（4）
忽略风速的瞬时变化，分析双馈风机小扰动特性时假定风速恒定。因此，对式(3)进行小扰动线性化，可以得到与/>的关系：
（5）
电磁转矩与定子和转子电流有关:
（6）
其中p是电机极对数，为定子电感，/>为励磁电感。因此，对式(6)进行线性化可得：
(7)
采用双质量块等效模型的双馈风机转子运动方程的小信号形式为：
(8)
其中，N是齿轮箱变速比，和/>为两质量块惯量，/>和/>为摩擦系数，/>是刚性系数，/>是阻尼系数。转子角频率ω m与电机角速度/>有关系为/>=ω m/p。
将式(5)和式(7)代入上式。可以得到转子转速的小扰动方程，其矩阵形式为：
(9)
其中，。
转子电压电流的角频率与转速/>有关系/>。电网角频率/>认为是恒定的。因此，相应的小信号模型可以表示为：
(10)
因此，考虑转子转速的小扰动特性，双馈风机主电路的定子电压方程的线性化表达式为：(11)
转子电压方程的线性化表达式为：
(12)
其中，为转子电感，/>和/>分别为定转子电阻。
在一些实施方式中，RSC部分的阻抗建模采用以下方式：RSC侧采用电压定向矢量控制，结构如图2所示，功率外环接收风场控制下发的功率参考值，控制双馈风机并网点输出功率，电流内环根据功率外环产生的电流参考值控制转子电流，由于电流内环控制中解耦项的存在，从而在RSC控制的阻抗模型中引入转子转速动态。其中为电机漏电感系数。
根据RSC的控制结构，同时考虑转子转速的小扰动特性，RSC控制的小扰动阻抗模型为：
(13)
其中和/>分别为RSC控制功率环和电流环的PI传递函数。
双馈风机并网点发出的有功功率和无功功率在控制系统dq坐标系下可以表示为：
(14)
对式(14)进行线性化，可以得到双馈风机输出功率的小扰动模型：
(15)
本实施例主要构建双馈风机的阻抗模型，暂时不考虑风场控制的动态。假定。因此，将式(15)和(9)代入式(13)，并根据式(2)将转子电压电流变换到电网系统dq坐标系下。同时结合式(11)和(12），得到RSC侧定子电压与定子电流和并网点电流之间的阻抗关系：
(16)
在一些实施方式中，GSC部分阻抗建模采用以下方式：根据图2中双馈风机的结构可知，GSC与RSC通过直流母线动态相互耦合，GSC控制的电压外环控制直流母线电压跟踪指令值，电流内环控制GSC输出电流。因此，GSC部分的小扰动特性不会直接受到转子转速动态的影响，GSC部分的阻抗推导与现有模型一致，GSC控制的小扰动阻抗模型为：
(17)
其中和/>分别为GSC控制电压环和电流环的PI传递函数。
直流母线电压的小信号动态模型为：
(18)
GSC侧滤波电路的小信号模型为：
(19)
因此，将式(18)代入式(17)，并根据式(2)将转子电压电流变换到电网系统dq坐标系下。同时结合式式(11)和(12)以及(19)，得到定子电压与定子电流和GSC电流之间的阻抗关系：
(20)
其中是二维单位对角矩阵。
在一些实施方式中，所述转子侧变流器阻抗模型表示为定子电压与定子电流和并网点电流之间的阻抗关系，所述网侧变流器阻抗模型表示为定子电压与定子电流和网侧变流器电流之间的阻抗关系。
在一些实施方式中，在得到基于风能转换系统的双馈风机各部分的阻抗模型之后，可以聚合得到双馈风机整体的阻抗模型，结合式(16)和式(20)，并且注意到，最终可得反映机械和电磁动态耦合特性的双馈风机dq坐标系全频段阻抗：
所述机械动态和电磁动态下的双馈风机阻抗模型为：
（21）
式中，表示双馈风机主电路的定子电压，/>表示双馈风机的并网电流，Zdfig表示包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗，Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6为双馈风机阻抗推导过程中产生的子阻抗。
步骤101：根据风电场并网点电压和电流的小扰动分量，对所述双馈风机阻抗模型进行重构，获得包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型。
在一些实施方式中，执行步骤101时，可以执行以下步骤：
S1010：根据风电场中包含的多台双馈风机、与每台双馈风机相连的变压器和集电线路形成的拓扑结构，构建阻抗网络模型，其中，所述每台双馈风机通过连接变压器接入风电场的所述集电线路。
S1011：建立所述阻抗网络模型各节点的节点电压方程，并对所述节点电压方程进行矩阵求逆计算，获得包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型。
在一些实施方式中，图2风电场的风场控制结构参考WECC标准风场控制系统，包括功率控制和功率分配两部分，如图4所示。本实施例主要关注风场控制的有功功率和无功功率小扰动特性，忽略频率和电压附加控制回路。功率控制模块接收电网调度部门发出的风电场功率调度指令。结合风电场并网点处测量的实际输出功率，通过PI调制得到风电场功率参考值。功率分配模块通过分配函数将功率模块给出的风电场功率参考值按一定的比例转化为风场内每台双馈风机的功率参考值。分配函数可以有多种设计方法，如平均分配法、按风电机组装机容量比例分配法等。本实施例采用当前主流的按可用功率分配法，可以充分考虑各台机组的发电能力。
对于共含有n台双馈风机的风电场，第i台风机在当前风速下的可用有功功率为：
(22)
其中是最大风能利用系数。定桨距角控制/>时，/>。
需要注意的是，当前可用功率需要限制在双馈风机额定功率以内。第i台风机对应的可用无功功率为：
(23)
其中为第i台双馈风机的额定容量。
因此，根据可用功率分配函数计算得到的第i台双馈风机有功功率和无功功率参考值分别为：
(24)
同样的，也需要保证单台双馈风机的功率参考值不会超过额定功率，同时，可以定义第i台双馈风机的有功和无功分配系数和/>：
(25)
根据风场控制的结构可知，风电场内的小扰动信号可以通过风电场并网点功率传递到风场控制环节中。在功率控制模块中会产生对应的功率参考值小扰动。而这个功率参考值小扰动最终又会通过功率分配模块进入到每台双馈风机中。因此，双馈风机的小扰动特性也会受到风场控制特性的影响。本实施例将考虑风场的小扰动特性重新推导双馈风机的阻抗模型，以反映风场与双馈风机的动态耦合特性。
风场功率控制模块的小扰动阻抗模型为：
(26)
其中为风场功率控制的PI传递函数。
对于风电场并网点功率的小扰动动态可以参考式(14)和(15)。因此，这里直接给出风电场并网点功率的阻抗模型：
(27)
需要注意的是，式(27)中电压电流的d轴和q轴小扰动分量是在风场控制中的锁相环产生的控制系统dq坐标系下的。因此不能直接使用双馈风机的锁相环小扰动特性公式(2)进行坐标系的变换。根据风场控制的锁相环结构，需要将替换为/>：
(28)
其中和/>为风场控制锁相环的PI参数。因此，风场控制系统中d轴和q轴小扰动分量的坐标系变换关系为：
(29)
分析风电场的小扰动阻抗特性时，忽略风速的瞬时变化，假定风速恒定。因此，功率分配模块中每台双馈风机的功率分配系数和/>为常系数。因此，结合式(26)，(27)和(29)，最终风电场内单台双馈风机功率参考值的小扰动动态为：
(30)/>
式(30)所示的双馈风机功率参考值小扰动通过RSC控制影响双馈风机的阻抗。因此，RSC控制的不再为0。代入式(13)，同时考虑风场控制信号的毫秒级通信时延/>。重新推导RSC部分的阻抗关系，并保持原有阻抗/>、/>和/>不变，式(16)变为：
（31）
GSC部分的阻抗公式(20)不变。因此，包含风场控制小扰动特性的双馈风机dq坐标系阻抗为：
(32)
将上式与原双馈风机阻抗(21)进行对比，发现：包含风场控制小扰动特性的双馈风机阻抗模型在原有阻抗的基础上增加了两项，分别与风电场并网点电压和电流的小扰动分量有关。基于电路中的基尔霍夫电流定律，可以把这两项看作是风电场并网点电压和电流小扰动分量控制的受控电流源（即电压控制电流源（VCCS）和电流控制电流源（CCCS））。因此，包含风场控制的双馈风机小扰动模型可以表示为图5所示。通过在原有阻抗基础上并联的受控电流源来反映风场控制与双馈风机间的动态耦合特性。进一步，并网点的电压电流与风电场内部结构有关，即场内每台风机和集电线路。因此，风电场并网点电压电流小扰动分量控制的电流源也反映了通过风场控制产生的风电机组间及其与集电线路间的动态耦合特性。
在一些实施方式中，包含风场控制动态的双馈风电场全动态阻抗模型的构建包括：
本实施例针对图2所示的含风场控制风电场构建全动态阻抗模型。风电场内共有10条馈线，每条馈线上接入多台双馈风机，假定整个风电场共含有n台双馈风机，每台双馈风机通过0.69/35kV的升压变压器接入风电场内集电线路，各条馈线汇集到场内35kV母线，经过输电线路在风电场并网点处送出，最终通过35/220kV的主变压器送至交流电网。
由于变压器的存在，整个风电场并网系统中存在多个电压等级，为了便于风电场阻抗推导，本实施例选择风电场集电线路的额定电压35kV作为基准电压。因此，需要将双馈风机的阻抗折算到35kV电压等级，折算后的双馈风机阻抗模型为:
(33)/>
其中k=35/0.69为双馈风机变压器变比。
根据对某区域数个风电场的调研结果，风电场内相邻风机间的集电线路的最长长度一般不超过1km，并且集电线路并联导纳对小扰动稳定性的影响也很小，可以忽略。因此，集电线路可以简单的采用集总参数R-L等效电路。因此，集电线路和变压器的阻抗模型可以表示为：
(34)
建立风电场中各元件的阻抗模型，并将其变换到风电场并网点处的统一dq坐标系。根据风电场拓扑结构构建阻抗网络模型，如图6所示。风电场共含有n台双馈风机，第i台双馈风机及其相连的变压器和集电线路的阻抗用下标i表示，由于双馈风机阻抗模型中风电场并网点电压电流小扰动分量控制的受控电流源的存在，该风电场的阻抗不能简单的通过阻抗串并联得到。
根据图6，整个风电场包括35kV汇集母线和风电场并网点在内共含有2n+2个节点，因此，可以建立风电场阻抗网络的节点电压方程：
(35)
其中，是节点电压矢量，风场并网点电流/>表示受控电流源的电流控制变量，等式左边的节点导纳矩阵主要由各双馈风机阻抗和集电线路阻抗构成，这个节点导纳矩阵的维数为4n+4，由/>个2维矩阵元构成，等式的右边是各个节点的注入电流源之和，对于双馈风机节点的注入电流源为风电场并网点电压电流小扰动控制的受控电流源。同时，对于风电场并网点，电网对该节点的影响也看作是一个数值为/>的注入电流源。
将风电场并网点电压小扰动控制的电流源移到方程左边，进行矩阵求逆计算即可得到风电场全动态阻抗模型，风电场并网点节点编号为k，那么风电场dq坐标系全动态阻抗模型（即双馈风电场全动态阻抗模型）为：
(36)
步骤102：将所述包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型结合集电线路阻抗和变压器阻抗进行阻抗网络聚合，获得所述双馈风电场全动态阻抗模型。
在一些实施方式中，所述构建方法实施流程还包括：
根据所述双馈风电场全动态阻抗模型确定风力发电系统的阻抗，并利用广义奈奎斯特稳定判据分析风电场并网系统的稳定性。
在一些实施方式中，分别从双馈风机和风电场两个层面对本专利所建全动态阻抗模型进行阻抗特性分析，并与现有简化阻抗模型进行比较。对于双馈风机层面主要分析转子转速动态对其阻抗特性的影响。对于风电场层面则主要关注风场控制的小扰动特性以及风场控制的不同功率PI参数对风电场阻抗的影响。
首先分析转子转速动态对双馈风机阻抗特性的影响：分析双馈风机阻抗特性时暂不考虑风场控制的小扰动特性。因此，可以假设图3的单台双馈风机直接接入电网。从而直接采用双馈风机全频段综合阻抗模型。双馈风机的基本参数如表1所示。风速为12m/s，双馈风机输出有功和无功分别为2.5MW和0MVar。
表1双馈风机参数
本申请所建的双馈风机综合阻抗模型与现有不考虑机械动态的简化阻抗模型的对比结果如图7所示。图7以及后面的图8、图9和图10的形式均为阻抗频率特性图，表示的是一个二维阻抗矩阵Z的四个元素随着频率变化的伯德图，即幅值和相角的频率变化图。二维阻抗矩阵Z的四个元素分别记作、/>、/>、/>。这4个元素均是频率的复变函数，随着频率的变化，其幅值和相角均发生变化，因此一个元素对应2个频率变化图。二维阻抗矩阵Z的阻抗频率特性图共有8个子图，如图7-图10所示的排列方式。4个元素按照/>排列，每个元素又包含上下排列的幅值频率变化图和相角频率变化图（即/>元素对应的相角频率变化图位于/>元素对应的幅值频率变化图的下方，/>元素对应的相角频率变化图位于/>元素对应的幅值频率变化图的下方，/>元素对应的相角频率变化图位于/>元素对应的幅值频率变化图的下方，/>元素对应的相角频率变化图位于/>元素对应的幅值频率变化图的下方）。按照这种排列方式，同一水平线的两个子图纵坐标名称一致，同一垂直线上的四个子图横坐标名称一致。因此，为了阻抗频率特性图表示的清晰性与简洁性，只在图的左侧和底部标注了坐标轴名称。从图7中可以看出，在超同步以上频段这两种阻抗模型几乎相同，而在10Hz以下频段二者有明显差别。这主要是因为双馈风机的机械动态时间尺度较慢。因此，转子转速动态主要会对双馈风机阻抗的低频特性产生影响。同时，这也表明考虑转子转速动态的双馈风机阻抗模型在低频段的精度更高，而/>分量在全频段范围差别较小的原因可以解释为：在双馈风机阻抗建模时，转速动态/>的有效量只出现在d轴相关的位置上。因此/>分量几乎不受到转子转速小扰动的影响。
为了简化分析同时又不失一般性，将图1所示风电场简化为10台双馈风机各自经0.69/35kV变压器和集电线路接入35kV汇集母线，并经输电线路送至风电场并网点。风电场的基本参数如表1和表2所示。10台双馈风机的风速依次为12m/s，11m/s，12m/s，11m/s，10m/s，10m/s，11m/s，12m/s，12m/s，12m/s。风场控制PI参数为，/>。风电场并网点有功和无功的调度指令值分别为20MW和0MVar。
表2风电场参数
按照本申请介绍的风电场全动态阻抗建模方法，推导包含风场控制动态的风电场全动态阻抗。并将其与仅采用双馈风机阻抗通过阻抗串并联得到的风电场简化阻抗进行对比，如图8所示。从图8中可以看出风场控制动态会影响风电场在全频段的阻抗特性。这是因为风场控制对双馈风机阻抗的影响通过风电场并网点电压电流小扰动分量控制的附加受控源来表示，直接参与到风电场阻抗的推导过程中，同时风电场并网点的电压电流取决于场内的所有电气元件。因此风场控制加深了风电机组间及其与集电线路的耦合，从而进一步导致风电场阻抗的全频段变化。
保证风电场输出功率的调度指令值和各台风机的风速不变，改变风场控制的功率PI参数分析其对风电场阻抗特性的影响。图9给出了不同风场控制PI参数下的风电场全动态阻抗的幅频特性和相频特性。从图9中可以看出，随着PI参数的增大，风电场全动态阻抗的和/>分量呈负电阻特性的频段越宽。这表明过大的风场控制PI参数会使风电场并网系统更易于失稳。
在一些实施方式中，基于MATLAB/Simulink中搭建的风电场仿真模型验证所提全动态阻抗模型以及相关分析的有效性。风电场仿真模型仍为10台双馈风机各自通过变压器和集电线路接入风电场并网点。风电场的基本参数参考表1和表2，10台双馈风机的风速依旧设为12m/s，11m/s，12m/s，11m/s，10m/s，10m/s，11m/s，12m/s，12m/s，12m/s。本节将通过频率扫描测量验证风电场全动态阻抗模型的正确性，并通过广义奈奎斯特稳定判据分析全动态阻抗模型在风电场并网系统小扰动稳定性判断上的表现，同时通过时域仿真验证了风场控制PI参数对系统小扰动稳定性的影响。
首先进行风电场全动态阻抗模型扫频验证：
依次注入谐波频率从1Hz到1000Hz的电压扰动。扰动的幅值设置为0.02pu，对于维持系统稳定来说足够小，同时对于阻抗测量来说足够大。测量风电场并网点处的电压和电流响应可以计算对应扰动频率下的风电场阻抗值。风电场输出有功和无功分别为15MW和0MVar下的频率扫描测量结果与理论推导的全动态阻抗的对比如图10所示。两者具有较好的一致性，证明了本申请所提风电场全动态阻抗模型的正确性，同时这也可以从侧面反映包含转子转速动态的双馈风机阻抗模型的正确性。
风电场并网系统小扰动稳定性分析：
应该注意的是，电网阻抗会对风电并网系统稳定性有较大的影响。因此，考虑电网阻抗采用本申请提出的风电场全动态阻抗模型分析系统稳定性。风电场并网点以外的电网侧采用RL等效，电网阻抗模型可以表示为，通过广义奈奎斯特稳定判据分析风电场并网系统的小扰动稳定性，即风电场并网系统的阻抗比/>的特征值是否满足奈奎斯特判据。
设置电网阻抗参数，使并网系统短路比为2.5，对应弱电网情况，风电场并网点功率调度指令值设置为15MW和0MVar。采用申请所提供的全动态阻抗模型的风电场并网系统阻抗比的特征轨迹如图11（a）所示。特征轨迹包围(-1, 0)点，表明系统不稳定。同样的，采用不考虑转速动态和风场控制的风电场串并联简化阻抗判断并网系统稳定性，相应的广义奈奎斯特图为图11（b），特征轨迹不包围(-1, 0)点，表明系统稳定。这一结论也与图9中全动态阻抗的和/>分量比简化阻抗具有更宽的负电阻特性的现象一致。
保持风电场并网系统主电路参数以及功率调度指令值不变，减小风场功率控制PI参数为，/>。因为风电场简化阻抗模型不考虑风场控制，并且系统稳态运行工作点没有发生变化，所以简化阻抗对应的广义奈奎斯特图不变，而风电场全动态阻抗模型对应的广义奈奎斯特图如图12所示。可以看到，减小场控PI参数后，特征轨迹不再包围(-1, 0)点，系统变为稳定。这与风场控制PI参数对风电场阻抗特性影响的分析一致。
通过仿真验证上述风电场并网系统小扰动稳定性分析结果。风电场初始状态输出功率为12MW和0MVar，系统保持稳定运行。仿真运行到第10s,增大风电场有功调度指令值为15MW。仿真结果如图13所示。从图中可以看到，有功功率增大后，系统出现振荡。这与全动态阻抗模型的广义奈奎斯特判定结果一致，也进一步验证了风电场全动态阻抗模型的正确性。同时也表明风电场全动态阻抗模型在稳定性分析上具有更优越的表现，可以提高稳定性分析的准确度。在仿真的第11s，减小风场控制PI参数。从图13中可以看出，减小风场控制PI参数后，系统逐渐恢复到稳定运行状态。这与图12中的广义奈奎斯特分析结果一致，验证了过大的风场控制PI参数会使风电场并网系统更易于失稳的结论的正确性。
通过上述技术方案，解决了目前风机阻抗建模忽略风场控制动态的不足，而且，通过分别融合机械动态和风场控制动态构建的双馈风电场阻抗模型，可以全面反映风电场多种动态耦合特性对系统小扰动稳定性的影响，提高了全频段范围内阻抗的准确性。
参阅图14所示，为本发明实施例提供的一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建系统的结构示意图，包括：
第一构建模块140：用于预先构建包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗模型，其中所述双馈风机阻抗模型包括空气动力学模型、转子侧变流器阻抗模型以及网侧变流器阻抗模型；
第二构建模块141：用于根据风电场并网点电压和电流的小扰动分量，对所述双馈风机阻抗模型进行重构，获得包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型；
融合模块142：用于将所述包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型结合集电线路阻抗和变压器阻抗进行阻抗网络聚合，获得所述双馈风电场全动态阻抗模型。
通过双馈风电场全动态阻抗模型的构建系统中各模块之间的协同作用，解决了目前风机阻抗建模忽略风场控制动态的不足，而且，通过融合模块分别融合机械动态和风场控制动态构建的双馈风电场阻抗模型，可以全面反映风电场多种动态耦合特性对系统小扰动稳定性的影响，提高了全频段范围内组阻抗的准确性。
另一方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上进行运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一实施例所述的构建方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种双馈风电场全动态阻抗模型的构建方法，其特征在于，包括：
预先构建包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗模型，其中所述双馈风机阻抗模型包括空气动力学模型、转子侧变流器阻抗模型以及网侧变流器阻抗模型；
根据风电场并网点电压和电流的小扰动分量，对所述双馈风机阻抗模型进行重构，获得包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型；
将所述包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型结合集电线路阻抗和变压器阻抗进行阻抗网络聚合，获得所述双馈风电场全动态阻抗模型；
其中，所述包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗模型为：
式中，/>表示双馈风机主电路的定子电压，/>表示双馈风机的并网电流，Zdfig表示机械动态和电磁动态下的双风机阻抗，Z1, Z2, Z3, Z4,Z5, Z6为双馈风机阻抗推导过程中产生的子阻抗，表示为：
所述包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型为：
式中，表示双馈风机主电路的定子电压，/>表示双馈风机的并网电流，/>表示双馈风电场并网点电压，/>表示双馈风电场的并网点电流，Ydfig表示包含机械动态和电磁动态的双馈风机导纳，Zdfig表示包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗，Yvccs为双馈风电场并网点电压控制电流源的控制阻抗系数，Ycvccs为双馈风电场并网点电流控制电流源的控制阻抗系数；Z7, Z8为双馈风机阻抗推导过程中由于风场控制动态产生的子阻抗，表示为：
根据风电场中包含的多台双馈风机、与每台双馈风机相连的变压器和集电线路形成的拓扑结构，构建阻抗网络模型，其中，所述每台双馈风机通过连接变压器接入风电场的所述集电线路；
建立所述阻抗网络模型各节点的节点电压方程，并对所述节点电压方程进行矩阵求逆计算，获得包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型；
所述包含风场控制动态的双馈风电场阻抗模型为：
式中，Zwindfarm表示包含风场控制动态的双馈风电场阻抗，YINn表示双馈风电场阻抗网络的节点导纳矩阵，YINu表示双馈风电场阻抗网络中各节点的电压控制电流源的控制阻抗系数矩阵，YINi表示双馈风电场阻抗网络中各节点的电流控制电流源的控制阻抗系数矩阵，k表示双馈风电场并网点的节点编号。
2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，根据以下公式构建所述空气动力学模型：
式中，是空气密度, r是桨叶长度，/>是风速，/>是转矩系数，/>是叶尖速比，/>是机械角速度，/>是桨距角。
3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述转子侧变流器阻抗模型表示为定子电压、定子电流和并网点电流三者之间的阻抗关系，所述网侧变流器阻抗模型表示为定子电压、定子电流和网侧变流器电流三者之间的阻抗关系。
4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述构建方法还包括：
根据所述双馈风电场全动态阻抗模型确定风力发电系统的阻抗，并利用广义奈奎斯特稳定判据分析风电场并网系统的稳定性。
5.一种应用于权利要求1-4任一项所述的双馈风电场全动态阻抗模型的构建方法的双馈风电场全动态阻抗模型的构建系统，其特征在于，包括：
第一构建模块：用于预先构建包含机械动态和电磁动态的双馈风机阻抗模型，其中所述双馈风机阻抗模型包括空气动力学模型、转子侧变流器阻抗模型以及网侧变流器阻抗模型；
第二构建模块：用于根据风电场并网点电压和电流的小扰动分量，对所述双馈风机阻抗模型进行重构，获得包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型；
融合模块：用于将所述包含风场控制动态的双馈风机阻抗模型结合集电线路阻抗和变压器阻抗进行阻抗网络聚合，获得所述双馈风电场全动态阻抗模型。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上进行运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-4任一项所述的构建方法的步骤。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109120001A (zh) * 2018-09-29 2019-01-01 华中科技大学 基于虚拟电阻的双馈风电场并网系统次同步振荡抑制方法
CN109449958A (zh) * 2018-11-29 2019-03-08 云南电网有限责任公司 一种双馈风机并网系统稳定性分析方法
CN113435134A (zh) * 2021-06-23 2021-09-24 山东大学 基于全动态阻抗模型的风电并网稳定性判定方法及系统
CN113541190A (zh) * 2021-07-21 2021-10-22 东北电力大学 用于双馈风电场低电压穿越的模型预测转子电流控制方法
CN114282353A (zh) * 2021-11-25 2022-04-05 广东电网有限责任公司 双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质
CN115905781A (zh) * 2023-01-06 2023-04-04 北京市首发工贸有限责任公司 一种双馈风电场等值方法、系统及设备
CN116191374A (zh) * 2022-12-30 2023-05-30 国网伊犁伊河供电有限责任公司 基于频域阻抗模型的双馈风电场纵联保护方法和系统
CN116402017A (zh) * 2023-06-02 2023-07-07 华北电力大学 一种用于电力系统频率动态分析的双馈风机简化建模方法
CN116663431A (zh) * 2023-07-28 2023-08-29 山东大学 基于分段仿射的风电场阻抗确定方法、系统、设备及介质
CN116738636A (zh) * 2023-06-15 2023-09-12 安徽新力电业科技咨询有限责任公司 考虑阻抗特性及同步机制的双馈风电场站的多机等值方法
CN117077374A (zh) * 2023-07-17 2023-11-17 贵州电网有限责任公司 一种适用于风电场谐振特性分析的阻抗扫描方法及系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103032265B (zh) * 2012-12-12 2014-11-05 天津市电力公司 一种基于极值搜索的风电机组最大出力追踪控制方法
CN112671006A (zh) * 2020-12-18 2021-04-16 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 一种评估海上风电场柔性直流输电系统谐振稳定性的方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109120001A (zh) * 2018-09-29 2019-01-01 华中科技大学 基于虚拟电阻的双馈风电场并网系统次同步振荡抑制方法
CN109449958A (zh) * 2018-11-29 2019-03-08 云南电网有限责任公司 一种双馈风机并网系统稳定性分析方法
CN113435134A (zh) * 2021-06-23 2021-09-24 山东大学 基于全动态阻抗模型的风电并网稳定性判定方法及系统
CN113541190A (zh) * 2021-07-21 2021-10-22 东北电力大学 用于双馈风电场低电压穿越的模型预测转子电流控制方法
CN114282353A (zh) * 2021-11-25 2022-04-05 广东电网有限责任公司 双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质
CN116191374A (zh) * 2022-12-30 2023-05-30 国网伊犁伊河供电有限责任公司 基于频域阻抗模型的双馈风电场纵联保护方法和系统
CN115905781A (zh) * 2023-01-06 2023-04-04 北京市首发工贸有限责任公司 一种双馈风电场等值方法、系统及设备
CN116402017A (zh) * 2023-06-02 2023-07-07 华北电力大学 一种用于电力系统频率动态分析的双馈风机简化建模方法
CN116738636A (zh) * 2023-06-15 2023-09-12 安徽新力电业科技咨询有限责任公司 考虑阻抗特性及同步机制的双馈风电场站的多机等值方法
CN117077374A (zh) * 2023-07-17 2023-11-17 贵州电网有限责任公司 一种适用于风电场谐振特性分析的阻抗扫描方法及系统
CN116663431A (zh) * 2023-07-28 2023-08-29 山东大学 基于分段仿射的风电场阻抗确定方法、系统、设备及介质

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Brushless Doubly Fed Machine with Separated Field and Armature Windings in Dual Stators;Zhang Zhiwei;《2019 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC)》;20190805;全文 *
双馈风机的小信号阻抗模型与稳定性;苏勋文 等;《黑龙江科技大学学报》;20200530(第03期);全文 *
双馈风电场串补送出系统次同步振荡及参数调整分析;肖仕武 等;《现代电力》;20200610(第03期);全文 *

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