[發明專利]風電機組低電壓穿越特性聯合仿真模型及其聯合仿真方法

有效

• 申請號: 201210279998.4
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102819221A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 秦世耀;王瑩瑩;李慶;邵文昌;賀敬;張梅;張元棟;張利
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;中電普瑞張北風電研究檢測有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G05B17/00
• 分類號: G05B17/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及電力系統仿真與驗證領域，具體涉及一種風電機組低電壓穿越特性聯合仿真模型及其聯合仿真方法。

背景技術

風電在過去的十年中發展迅速，已經在世界范圍內成為電力供應重要的一部分。為了提高電網的穩定性，各國的電力系統運營商都制定了風電廠接入電網的技術要求，并采用經過驗證的風電機組模型，對風電廠滿足并網技術規定的程度進行仿真分析。中國從2010年開始已經躍升為全球風能裝機容量最大的市場，解決大規模風電并網的技術問題尤為迫切。基于近年來的國際通用做法，為了提高風電接入的電網穩定性，我國相繼出臺了國家電網企業標準Q/GDW392-2009《風電場接入電網技術規定》、能源局（2010）433號文《風電機組并網檢測管理暫行辦法》、國家標準GB/T19963-2011《風電場接入電力系統技術規定》，對風電機組及風電場并網提出了具體要求，也包含了對風電機組的電氣模型、風電場電氣模型的要求，通過仿真手段評估該風電廠是否具有并網技術規定所要求的并網特性。

風機制造市場情況較為復雜，整機制造商多達八十余家，市場主流的風電機組型號眾多，其主要零部件配置多種多樣，這些給低電壓穿越檢測工作帶來了很大壓力，《風電機組低電壓穿越能力一致性評估辦法》的試行有效的緩解了這一壓力。然而采用何種手段更為準確的通過仿真驗證反映風電機組低電壓穿越特性是一個亟需研究的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種風電機組低電壓穿越特性聯合仿真模型及其聯合仿真方法，本發明根據風電機組各主要部件對風機低電壓穿越特性的影響，抽象出風電機組機械模型和電氣模型，通過聯合仿真進行分析計算，評估風機主要部件變化對其低電壓穿越性能的影響。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

一種風電機組低電壓穿越特性聯合仿真模型，其改進之處在于，將所述風電機組解耦為機械模型和電氣模型；所述機械模型和電氣模型之間通過socket通訊接口進行通信。

其中，所述機械模型采用Bladed平臺進行搭建，包括葉片模型、輪轂模型、塔筒模型、傳動鏈模型、機艙模型、風機核心控制器模型和風速模型；

所述葉片模型、輪轂模型、塔筒模型、傳動鏈和機艙模型通過加載工程文件進行設置；

所述風機核心控制器模型利用Bladed提供的控制模塊進行設置，通過加載主控動態鏈接庫進行風機核心控制器模型的封裝；

所述風速模型包括恒風速模型、變風速模型和導入歷史風速模型。

其中，所述電氣模型采用Matlab電氣仿真平臺進行搭建，包括電網模型、風電機組發電機模型、變流器模型和電壓跌落模擬裝置；

所述電網模型由無窮大電源和短路電抗器組成；

所述電源跌落模擬裝置包括短路電抗器、限流電抗器及故障發生器。

其中，在所述電氣模型建模時采集的參數包括：風電機組發電機的電氣參數、變壓器的電氣參數、實際進行低電壓穿越測試的短路電抗器和限流電抗器阻抗值以及電網模型中的短路容量。

其中，所述風電機組發電機的電氣參數包括發電機定子阻抗、轉子阻抗和互感電抗值；所述變壓器的電氣參數包括勵磁電阻和勵磁電抗值。

本發明基于另一目的提供的一種風電機組低電壓穿越特性聯合仿真方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟：

A、初始化機械模型和電氣模型并設置仿真結束時間；

B、啟動機械模型Bladed平臺仿真計算，等待與Matlab電氣仿真平臺通訊握手；

C、判斷通訊握手是否成功；

D、Bladed平臺的單獨執行仿真；

E、判斷仿真是否超過所述仿真結束時間；

F、開始聯合仿真計算；

G、Bladed平臺開始計算發電機的力矩與轉速，等待Matlab電氣模型反饋數據；

H、Matlab平臺得到發電機的力矩與轉速指令，開始進行電氣模型仿真計算；

I、電氣模型仿真計算后將實際輸出的發電機的力矩與實際有功和無功功率反饋給Bladed機械模型；

J、Bladed機械模型得到發電機的力矩與有功和無功功率的反饋，調整發電機的力矩與轉速，進行下一步長的仿真，即返回步驟E；

K、仿真結束。

其中，所述步驟C中，若通訊握手成功，則進行步驟E；否則進行步驟D。

其中，所述步驟E中，若仿真超過所述仿真結束時間，則進行步驟K；否則進行步驟F；所述仿真結束時間在10-20s之間。