[发明专利]基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及风电场等值建模技术领域，具体涉及一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法。

背景技术

随着大规模、高集中、远距离风电场并网形式的快速发展，对大规模风电场进行电磁暂态仿真计算遇到了巨大的困难，开发风电场电磁暂态等值模型已成为风电接入系统故障数值计算、分析风电接入电力系统对现有保护装置影响的当务之急。

现代的同步发电机等值理论体系主要有三种：同调等值法(Coherency-Based Equivalent)、模态等值法(Modal Equivalent)，以及估计等值(Estimation Equivalen)。

同调等值法主要用于分析系统在大扰动情况下的暂态稳定性问题。首先将具有相似转子摇摆曲线的机组划分为一个同调机群，然后在频域或者时域求取同调机组的等值机聚合参数。

模式等值法主要用于电力系统小干扰稳定离线分析。主要的思想是根据特征根的性质，对线性化的系统模型进行降阶。

估计等值法主要用于在线动态安全分析。该方法不需要知道外部系统的完整结构及参数，将外部系统看作一个黑箱，并根据其动态特征建立相应的模型，然后利用系统内外区间边界处及内部系统变量信息，通过一定的优化算法确定外部系统模型参数。

人们对变速恒频式风电场等值模型的研究仍然停留在用于潮流计算的稳态模型与用于系统暂态稳定性分析的机电暂态模型，而上述模型仍然难以胜任风电机组电磁暂态过程研究的需要，必须在全面考察变速恒频式风机、风场的故障特征之上，才能提出有效的电磁暂态等值方案，计算其暂态过程中输出的电压、电流波形。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目在于提供一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统及方法，为大规模风能电磁暂态数值仿真计算及其接入电力系统对现有继电保护的影响研究提供基础条件。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模系统，包括依次连接的风机运行信息提取单元、机组分群单元以及等值机参数计算单元；所述风机运行信息提取单元实现从风场控制中心提取风场内部所有双馈式风机的运行状态信息；所述机组分群单元的功能是根据各风机的转速信息将各机组分成若干个机群；所述等值机参数计算单元的功能是计算每个机群的等值机的参数，以此实现利用若干台等值机等值整个风场电磁暂态过程的目的。

一种基于转速分群的双馈机组风电场等值建模方法，包括如下步骤：

步骤一：风机运行信息提取单元从风场控制中心提取所有待等值风机故障初始时刻的转速、机械功率信息，用于后续计算；

步骤二：机组分群单元将故障初始时刻机组的转速相近的机组划分到同一机群，即同群的风机必须满足式（1）所示的分群指标

|ω_i(0_)-ω_j(0_)|<ε    （1）

其中：ω_i(0_)和ω_j(0_)分别为第i台和第j台风机故障前的初始转速，ε为单个机群内风机故障前最大转速差的门槛值；

具体分群实现方法如下：

a.步骤一得到全部DFIG风机的转速数据样本集合为N，机组分群单元首先估计需要分成的机群数目K，并从N中选择任意K个机组的转速样本作为初始聚类中心；

b.分别计算每个DFIG风机的转速与各聚类中心的距离并将该DFIG风机归类到距离其最近的聚类中心所在机群中；

c.计算当前每个机群的DFIG风机的转速平均值a_i与准则函数E，计算公式如式（2）和式（3）；

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