[发明专利]基于桨距角动作情况的双馈机组风电场动态等值建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种准确反映并网点特性的大型双馈机组风电场动态等值建模方法，属风力发电技术领域。

背景技术

随着风电发电技术的快速发展，双馈机组已成为国内主流机型。在大型风电场并网系统的仿真分析中，若对每台双馈双馈风电机组及其控制系统进行详细建模将极大增加仿真的复杂度，导致计算时间长、资源利用率低。在实际的生产中，对于电网《国家电网公司风电场接入电网技术规定(试行)》中规定，风电场应及时提供双馈风电机组、风电场汇集系统的模型和参数，作为发电技术领域中风电场接入系统规划设计与电力系统分析计算的基础。2009年11月国家电网公司颁布的风电并网运行控制技术中规定，仿真计算中对单个风电场可根据计算目的采用详细或等值模型，风电场等值模型能反映风电场动态特性。但是，目前国内尚没有风电场能够向电网调度部门提供风电场集总模型。而且，现有的风电场等值建模方法在等值精度上和实际应用上受到一定的制约。因此有必要进一步研究新的风电场动态等值建模方法。

目前，双馈机组风电场等值建模方法可大致归纳为四种：①把风电场模型等值成一台双馈风电机组，其容量等于所有双馈风电机组容量之和；②所有机组采用简化模型(忽略桨距角控制，用一阶方程近似描述转速特性，风能利用效率取最大值)，风电场模型的等值功率为各机组的电功率之和；③根据风速对双馈风电机组进行分群，保留群内风机的气动模型、轴系模型、桨距角模型以及最大风能追踪控制模型，将所有分群的机械功率总和作为等值发电机的输入；④根据风速对双馈风电机组进行分群，对同群的双馈风电机组进行合并等值成一台双馈风电机组，从而得到多台双馈风电机组表征的风电场等值模型。对于大型风电场，由于尾流效应以及风电场内双馈风电机组的位置不同，双馈风电机组的风速分布不均匀，各双馈风电机组处于不同的运行点，因此方法①中使用一台双馈风电机组的风电场等值模型通常会产生一定的误差；方法②、③的双馈风电机组等值模型由于改变了原有双馈风电机组模型的结构，使得该方法难以实现；方法④的机群分类数随风电场内风速差异的增大而增加，因此当风速差异较大时，等值双馈风电机组的数量可能较大，导致仿真时间较长。

发明内容

本发明为了解决现有双馈机组风电场动态等值建模方法所构建的模型在实际生产工作中所存在的精度低和难以实现的问题，而提出了一种基于桨距角动作情况的双馈机组风电场动态等值建模方法。

本发明的基于桨距角动作情况的双馈机组风电场动态等值建模方法的步骤如下：

步骤一：采集待建立模型的风电场中的所有双馈风电机组的故障前有功功率、故障前机端电压和故障前风速；

步骤二：根据待建立模型的风电场中的所有双馈风电机组的故障前有功功率、故障前机端电压和故障前风速提取反映桨距角动作的特征向量输入支持向量机分类器，并对所有双馈风电机组进行动态机群分类；将所有双馈风电机组分成三个机群，第一机群为故障前桨距角已动作的双馈风电机组；第二机群为故障前桨距角不动作，且故障期间桨距角动作的双馈风电机组；第三机群为故障前和故障期间桨距角都不动作的双馈风电机组；

步骤三：把三个机群分别等效成三台等值双馈风电机组，并计算出每台等值双馈风电机组的各参数以及等值电缆参数，从而得到一个表征三台等值双馈风电机组的风电场等值模型。

本发明以双馈机组的桨距角控制动作情况为机组分群原则的双馈机组风电场的三机表征动态等值建模方法，与现有分群等值方法相比，三机表征法的分群更为合理，它是一种等值风电机组数目较少、实现较方便、更能准确地反映风电场并网点动态特性的双馈机组风电场动态等值建模方法。适用于大容量风电场的动态等值建模以及大容量风电场对电力系统的影响分析，具有重要的工程应用价值。利用本发明得到的风电场等值模型可应用于风电场并网问题，如风电场低电压穿越能力、风电场离线暂态稳定性、包含风电场的在线动态安全分析、风电场电压稳定分析、风电场故障事后分析、风电场的短路电流计算、风电场的保护配置以及风电场接入系统的规划与设计。

附图说明