[發明專利]高電壓穿越能力仿真評估模型及基于其的仿真評估方法

有效

• 申請號: 201711192186.5
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107944142B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 褚景春;陳文超;王曉丹;焦沖;謝法;杜雯;姜德旭;藺雪峰;王千
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/06
• 代理公司: 11303 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 朱麗華<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種高電壓穿越能力仿真評估模型，包括依次連接的風電機組氣動模型、轉矩控制模型、變流器模型及高電壓故障發生設備模型；風電機組氣動模型，用于計算空氣氣流輸入功率；轉矩控制模型，用于根據空氣氣流輸入功率計算轉子電磁轉矩；高電壓故障發生設備模型，用于模擬高電壓故障并輸出變壓器低壓側給定電壓；變流器模型，用于根據空氣氣流輸入功率、轉子電磁轉矩及變壓器低壓側給定電壓，計算在高電壓故障過程中風電機組的定子無功電流、有功功率和無功功率。本發明還公開了一種基于上述模型的高電壓穿越能力仿真評估方法。本發明能夠模擬出高電壓故障，評估風電機組故障過程中的運行狀態，驗證風電機組是否具備高電壓穿越的能力。

技術領域

本發明涉及風力發電機組技術領域，特別是涉及一種高電壓穿越能力仿真評估模型及基于該模型的仿真評估方法。

背景技術

此前，中國電力科學研究院牽頭提出了風力發電機組故障穿越能力測試規程(工作討論稿)，以下是該規程中對風電機組高電壓穿越能力的具體要求：

風電機組在規定的電壓和時間范圍內應具備不脫網連續運行的能力，并在電壓恢復正常后快速實現功率恢復，在故障期間，風電機組應提供感性無功電流支撐協助電網電壓恢復。具體要求如下：

A)風電機組在機組并網點電壓升高至1.3pu時，應具備不脫網連續運行200ms的能力；

B)風電機組在機組并網點點電壓升高至1.25pu時，應具備不脫網連續運行1s的能力；

C)風電機組在機組并網點點電壓升高至1.2pu時，應具備不脫網連續運行2s的能力；

D)風電機組在機組并網點電壓升高至1.15pu時，應具備不脫網連續運行10s的能力；

E)風電機組在機組并網點點電壓升高至1.1pu時，應具備長時間不脫網連續運行的能力。

即當電力系統發生三相短路時，電壓在虛線范圍以下，實線以上正常發電的風電機組原則上在故障期間需要不脫網連續運行，詳見圖1。現有技術中主要采用高電壓穿越移動測試設備車，在現場對風電機組的高電壓穿越能力進行測試，測試過程復雜，成本較高。在現有技術中有對風電機組低電壓穿越能力仿真評估方法，但并未記載高電壓穿越能力仿真評估方法。

因此，如何創設一種高電壓穿越能力仿真評估模型及基于其的仿真評估方法，使其能夠模擬出高電壓故障，并能夠評估風電機組在故障過程中的運行狀態，以實現驗證風電機組是否具備高電壓穿越能力的目的，成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種高電壓穿越能力仿真評估模型及基于其的仿真評估方法，使其能夠模擬出高電壓故障，并能夠評估風電機組在故障過程中的運行狀態，以實現驗證風電機組是否具備高電壓穿越能力的目的。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高電壓穿越能力仿真評估模型，包括依次連接的風電機組氣動模型、轉矩控制模型、變流器模型及高電壓故障發生設備模型；所述風電機組氣動模型，用于根據輸入的初始化評估參數計算空氣氣流輸入功率；所述轉矩控制模型，用于根據所述空氣氣流輸入功率計算轉子電磁轉矩；所述高電壓故障發生設備模型，用于根據輸入的初始化評估參數模擬高電壓故障，并輸出變壓器低壓側給定電壓；所述變流器模型，用于根據所述空氣氣流輸入功率、轉子電磁轉矩及變壓器低壓側給定電壓，計算在高電壓故障過程中風電機組的定子無功電流、有功功率和無功功率。

作為本發明的一種改進，所述空氣氣流輸入功率P_m計算公式如下：其中，P_m為空氣氣流輸入功率，π為圓周率，r_b為風電機組葉片長度，v_w為風速，ρ為空氣密度，λ為葉尖速比，即葉片頂端線速度與風速的比值，w_b為風電機組葉片角速度，β為葉片槳距角，c_p為風能可利用率。