[發(fā)明專利]直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)等值方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610015797.1
• 申請(qǐng)日: 2016-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN105576654B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊金玲;金小明;晁璞璞;李衛(wèi)星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司;哈爾濱工業(yè)大學(xué);中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;G06F17/50
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司44224
• 代理人: 周清華,崔春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)仿真建模技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)等值方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，風(fēng)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響范圍也從局部逐漸擴(kuò)大到整個(gè)電網(wǎng)。由于風(fēng)能的隨機(jī)性、風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行無人現(xiàn)場(chǎng)職守和電力系統(tǒng)運(yùn)行高可靠性的要求，建立風(fēng)電場(chǎng)仿真模型是十分必要的。在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組數(shù)量眾多，且運(yùn)行工況各異，如果對(duì)每臺(tái)機(jī)組進(jìn)行詳細(xì)建模將使得風(fēng)電場(chǎng)模型階數(shù)十分龐大，也會(huì)帶來諸如計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)、占用內(nèi)存大等嚴(yán)重問題。因此，建立合適的動(dòng)態(tài)模型，準(zhǔn)確地模擬風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)行為是仿真研究的基礎(chǔ)。

目前，直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)的等值方法主要有單機(jī)表征法和多機(jī)表征法。單機(jī)表征法是將整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)等值為一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，等值機(jī)的功率是所有機(jī)組功率的代數(shù)和。對(duì)于大型風(fēng)電場(chǎng)，風(fēng)電機(jī)組之間運(yùn)行工況各異，單機(jī)表征法必然存在難以兼顧風(fēng)電機(jī)組之間運(yùn)行狀態(tài)差異的問題，會(huì)產(chǎn)生較大的等值誤差。多機(jī)表征法是根據(jù)不同的分群原則，將風(fēng)電場(chǎng)等值為幾臺(tái)風(fēng)電機(jī)組。相比于單機(jī)表征法，多機(jī)模型更能體現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)中機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的差異性，此方法中合理分群是關(guān)鍵。目前，分群方法主要有：(1)按機(jī)組位置和組網(wǎng)方法分群，即：根據(jù)風(fēng)電機(jī)組位置，將連接在一起、電氣距離較近的同排機(jī)組劃分到同一群。這種方法保證了群內(nèi)機(jī)組具有相近的機(jī)端電壓，對(duì)電網(wǎng)故障具有相近的響應(yīng)，但對(duì)風(fēng)向沒有適應(yīng)性，且分群數(shù)隨風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的增大而增多，等值模型不夠簡(jiǎn)化。(2)借助聚類算法，按機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行分群。風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行控制區(qū)域、風(fēng)電機(jī)組實(shí)測(cè)有功數(shù)據(jù)以及由風(fēng)速、機(jī)組有功、電壓、電流在故障前的初值組成的綜合聚類指標(biāo)均被提出。然而，現(xiàn)有的多機(jī)表征法在進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)等值研究時(shí)，大多未能充分考慮實(shí)際風(fēng)場(chǎng)中由連接線路造成的風(fēng)電機(jī)組機(jī)端電壓差異這一問題，鮮少有針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)在不同電壓跌落情況下等值方法的研究。事實(shí)上，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)生故障的地點(diǎn)不同或電網(wǎng)中由于某種因素引起的電網(wǎng)電壓低于正常值，對(duì)于并網(wǎng)型風(fēng)電場(chǎng)均會(huì)反映為風(fēng)電場(chǎng)整體呈現(xiàn)不同的電壓水平。因此，為使風(fēng)電場(chǎng)等值更加貼合實(shí)際情況，有必要針對(duì)這一問題展開研究。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)等值方法和系統(tǒng)。

一種直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)等值方法，包括以下步驟：

對(duì)單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行故障仿真試驗(yàn)，根據(jù)全風(fēng)速運(yùn)行區(qū)域內(nèi)不同電壓跌落深度下風(fēng)電機(jī)組出口處的有功功率響應(yīng)曲線建立各個(gè)電壓跌落深度下的離線數(shù)據(jù)庫；

根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量的電壓跌落深度，從所述離線數(shù)據(jù)庫中為風(fēng)電場(chǎng)中的每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組選擇匹配的離線數(shù)據(jù)庫，根據(jù)每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速為每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組從匹配的離線數(shù)據(jù)庫中匹配相應(yīng)的有功功率響應(yīng)曲線，并對(duì)獲得的有功功率響應(yīng)曲線進(jìn)行聚類分群；

根據(jù)聚類分群結(jié)果將所述風(fēng)電機(jī)組劃分為若干個(gè)機(jī)組群，計(jì)算每個(gè)機(jī)組群的等值參數(shù)，根據(jù)分群結(jié)果和等值參數(shù)建立直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)等值模型。

一種直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)等值系統(tǒng)，包括：

第一建立模塊，用于對(duì)單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行故障仿真試驗(yàn)，根據(jù)全風(fēng)速運(yùn)行區(qū)域內(nèi)不同電壓跌落深度下風(fēng)電機(jī)組出口處的有功功率響應(yīng)曲線，建立各個(gè)電壓跌落深度下的離線數(shù)據(jù)庫；

聚類模塊，用于根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量的電壓跌落深度，從所述離線數(shù)據(jù)庫中為風(fēng)電場(chǎng)中的每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組選擇匹配的離線數(shù)據(jù)庫，根據(jù)每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速為每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組從匹配的離線數(shù)據(jù)庫中匹配相應(yīng)的有功功率響應(yīng)曲線，并對(duì)獲得的有功功率響應(yīng)曲線進(jìn)行聚類分群；

第二建立模塊，用于根據(jù)聚類分群結(jié)果將所述風(fēng)電機(jī)組劃分為若干個(gè)機(jī)組群，計(jì)算每個(gè)機(jī)組群的等值參數(shù)，根據(jù)分群結(jié)果和等值參數(shù)建立直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)等值模型。

上述直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)等值方法和系統(tǒng)，通過建立各個(gè)電壓跌落深度下的離線數(shù)據(jù)庫，從所述離線數(shù)據(jù)庫中為風(fēng)電場(chǎng)的每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組選擇匹配的離線數(shù)據(jù)庫，并對(duì)匹配的離線數(shù)據(jù)庫中的有功功率響應(yīng)曲線進(jìn)行聚類分群，根據(jù)聚類分群結(jié)果將所述風(fēng)電機(jī)組劃分為若干個(gè)機(jī)組群，計(jì)算每個(gè)機(jī)組群的等值參數(shù)，根據(jù)分群結(jié)果和等值參數(shù)建立直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)等值模型，充分考慮了機(jī)端不同電壓跌落情況對(duì)等值結(jié)果的影響，精確度高。

附圖說明

圖1為一個(gè)實(shí)施例的直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)等值方法流程圖；

圖2為風(fēng)電場(chǎng)詳細(xì)模型示意圖；

圖3是風(fēng)電場(chǎng)中每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速和機(jī)端電壓跌落情況示意圖；

圖4是從離線庫中提取的相應(yīng)狀態(tài)下風(fēng)電機(jī)組有功功率暫態(tài)響應(yīng)曲線圖；

圖5是聚類樹形圖；

圖6(a)是故障1時(shí)的有功功率對(duì)比圖；

圖6(b)是故障1時(shí)的無功功率對(duì)比圖；