[發(fā)明專利]風(fēng)電場動態(tài)無功補償容量優(yōu)化的仿真建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510031330.1
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN104538979B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫大南;李巖;趙香花;陳遠(yuǎn)華;王天宇
• 申請（專利權(quán)）人: 思源清能電氣電子有限公司;華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心;華能新能源股份有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31227
• 代理人: 韓松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電鄰域，更具體地說，是涉及一種風(fēng)電場動態(tài)無功補償容量優(yōu)化的仿真建模方法。

背景技術(shù)

在風(fēng)力發(fā)電的使用過程中，由于風(fēng)速等環(huán)境因素影響，風(fēng)電發(fā)電間歇性較為明顯，風(fēng)電場有功、無功功率及接入點電壓均會不斷變化，目前風(fēng)電場大都采用就地進(jìn)行動態(tài)無功補償方式，以解決風(fēng)電場無功功率波動帶來的電能質(zhì)量惡化影響。為基于風(fēng)電場實際運行情況，評估風(fēng)電場動態(tài)無功補償容量，需進(jìn)行風(fēng)電場系統(tǒng)建模，然后綜合模型的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)仿真結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

目前傳統(tǒng)的風(fēng)電場系統(tǒng)建模方法，均是在特定穩(wěn)態(tài)工況下進(jìn)行風(fēng)電場內(nèi)部風(fēng)機、箱式變壓器、電纜、主變壓器等各個無功負(fù)荷的潮流計算與組合建模，通過改變各個無功負(fù)荷模型參數(shù)的方式，在一定程度上模擬反映風(fēng)電場無功功率及電壓變化，但是這種方法與現(xiàn)場實際無功及電壓的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)變化仍存在較大差別，難以全面展現(xiàn)風(fēng)電場無功、電壓變化規(guī)律。

對于優(yōu)化分析風(fēng)電場動態(tài)無功補償容量，各個無功負(fù)荷自身的模型并非是最重要的，其對風(fēng)電場接入點表現(xiàn)出的電氣特性是最重要的，由于風(fēng)電場對系統(tǒng)的外部總體特性可近似為電流源，因此，為克服目前傳統(tǒng)風(fēng)電場系統(tǒng)建模方法的弊端，本發(fā)明采用基于現(xiàn)場實際錄波數(shù)據(jù)構(gòu)建風(fēng)電場無功負(fù)荷電流源模型的方法，并根據(jù)系統(tǒng)短路容量配置仿真模型電源負(fù)荷和短路阻抗，以模擬風(fēng)電場無功功率、電壓的變化，從而為風(fēng)電場無功補償容量的優(yōu)化設(shè)計提供參考指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)電場動態(tài)無功補償容量優(yōu)化的仿真建模方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種風(fēng)電場動態(tài)無功補償容量優(yōu)化的仿真建模方法，該方法的具體步驟為：

A.建立與實際風(fēng)電場現(xiàn)場相匹配的風(fēng)電場系統(tǒng)模型，所述風(fēng)電場系統(tǒng)模型采用PSCAD軟件；

B.在風(fēng)電場現(xiàn)場主變壓器高、低壓側(cè)，各集電線及選定風(fēng)機設(shè)置測點，利用電能質(zhì)量監(jiān)測儀器實時記錄風(fēng)電場現(xiàn)場測點的電氣變量數(shù)據(jù)，所述電氣變量數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換成無功電流數(shù)據(jù)導(dǎo)入到PSCAD仿真環(huán)境的FileRead模塊，輸出分別控制風(fēng)電場負(fù)荷等效無功電流源；其中，

所述電氣變量數(shù)據(jù)包括測點的電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)；

C.通過修正風(fēng)電場系統(tǒng)模型中的主變壓器兩側(cè)的線路等效電感參數(shù)，使得風(fēng)電場系統(tǒng)模型模型中的主變壓器兩側(cè)的電壓和風(fēng)電場現(xiàn)場實際錄波的數(shù)據(jù)相一致，以達(dá)到真實模擬風(fēng)電場現(xiàn)場無功、電壓變壓的目的。

所述步驟B中的電氣變量數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換成無功電流數(shù)據(jù)導(dǎo)入到PSCAD仿真環(huán)境的FileRead模塊，輸出分別控制風(fēng)電場負(fù)荷等效無功電流源的具體步驟為：

1)在Matlab中通過textread命令讀取各列數(shù)據(jù)；

2)通過str2num命令將字符型轉(zhuǎn)換為數(shù)值型；

3)將取出的各列數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)換成無功電流數(shù)值，另存為PSCAD仿

真軟件的txt格式數(shù)據(jù)；

4)錄波數(shù)據(jù)導(dǎo)入，通過PSCAD的File?Reader模塊直接讀取；

5)將錄波的電流數(shù)據(jù)作為風(fēng)電場系統(tǒng)仿真模型的無功負(fù)荷電流源。

還包括以下步驟：為進(jìn)一步模擬復(fù)現(xiàn)風(fēng)電場現(xiàn)場實際運行情況，在風(fēng)電場系統(tǒng)模型中，根據(jù)系統(tǒng)短路容量配置仿真模型電源負(fù)荷和短路阻抗，依據(jù)仿真模型電壓與現(xiàn)場實測錄波電壓有效值波動差異進(jìn)行調(diào)整修正，獲取與風(fēng)電場實際運行情況最為接近的負(fù)荷和短路阻抗數(shù)值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的一種風(fēng)電場動態(tài)無功補償容量優(yōu)化的仿真建模方法，風(fēng)電場系統(tǒng)模型完全根據(jù)風(fēng)電場現(xiàn)場實際運行數(shù)據(jù)建立，仿真結(jié)果與實際運行結(jié)果匹合度高，為進(jìn)一步進(jìn)行風(fēng)電場動態(tài)無功補償容量的優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的風(fēng)電場系統(tǒng)模型的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1所示基于現(xiàn)場實際錄波數(shù)據(jù)構(gòu)建的風(fēng)電場系統(tǒng)模型，模型中，E1為系統(tǒng)電源、L1，L2為模擬線路等效電感、T1為風(fēng)電場主變壓器、M1為主變壓器低壓側(cè)有功與無功功率測量模塊、Iabc，Uab，Ubc，Uca分別為主變壓器低壓側(cè)相電流和線電壓測量模塊、B1～B3為線路分線器、I1，I2，I3為風(fēng)電場系統(tǒng)等效負(fù)荷無功電流源、D1為風(fēng)電場現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入PSCAD仿真環(huán)境的無功電流數(shù)據(jù)文件，輸出三相無功電流Ifa、Ifb、Ifc分別控制負(fù)荷電流源I1、I2、I3。