[發明專利]一種基于轉子動能的風電機組等效轉動慣量在線評估方法

有效

• 申請號: 202011420485.1
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112600199B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 孫曉彥;孫剛;時伯年;瞿艷霞;肖遠清;徐剛;秦紅霞
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保工程技術有限公司;北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 趙卿

1.一種基于轉子動能的風電機組等效轉動慣量在線評估方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：對風電機組輸出電磁功率、風機轉子角速度、風機一次調頻動作信號進行采樣，獲得其離散采樣信號；

步驟2：確定故障前時刻t0，和故障后風機純慣性響應時間段內的任意兩個時刻，即第一慣性響應時刻t1、第二慣性響應時刻t2，其中t1＜t2；

步驟3：取所述故障前時刻t0的故障前風電輸出電磁功率P₀、第一慣性響應時刻t1到第二慣性響應時刻t2時間段內的風電輸出電磁功率P_t，及第一慣性響應時刻t1風機轉子的第一角速度ω_t1以及第二慣性響應時刻t2風機轉子的第二角速度ω_t2實時數據；

步驟4：根據風機額定有功功率、風機有功輸出功率為20％P_n時對應的風機角速度和額定角速度，對步驟3獲取的所述故障前風電輸出電磁功率P₀、風電輸出電磁功率P_t、第一角速度ω_t1、第二角速度ω_t2進行有效性檢查，合格則執行步驟5，否則返回步驟1；

所采集的故障前風電輸出電磁功率P₀、風電輸出電磁功率P_t、第一角速度ω_t1、第二角速度ω_t2同時滿足以下公式則合格，否則不合格：

0.2P_n≤P₀≤P_n；

0.2P_n≤P_t≤1.2P_n；

ω_min≤ω_t1≤ω_n；

ω_min≤ω_t2≤ω_n；

其中P_n為風機額定有功功率，ω_min為風機有功輸出功率為20％P_n時對應的風機角速度；ω_n為額定角速度；

步驟5：計算第一慣性響應時刻t1到第二慣性響應時刻t2時段內風機輸出能量的增量；

步驟6：根據步驟5的計算結果、第一角速度ω_t1、第二角速度ω_t2，計算風電機組的等效轉動慣量；

步驟7：根據步驟6的計算結果，即風電機組的等效轉動慣量，計算風機等效慣性時間常數H。

2.根據權利要求1所述的基于轉子動能的風電機組等效轉動慣量在線評估方法，其特征在于：

在所述步驟2中，純慣性響應時刻在擾動發生后到機組一次調頻動作信號變位時刻t_gov之前時段內選取任意時刻，或者取經驗值T_gov；

其中，所述純慣性響應是指擾動發生后的最初時刻，一次調頻未發生作用之前，發電機將轉子中儲存的動能轉化為電磁功率向系統釋放或吸收，從而對系統頻率產生慣性的過程。

3.根據權利要求1所述的基于轉子動能的風電機組等效轉動慣量在線評估方法，其特征在于：

在所述步驟3中，所述風電輸出電磁功率P_t為一組數據，包括從第一慣性響應時刻t1到第二慣性響應時刻t2時間段內的多個時刻的電磁功率。

4.根據權利要求1所述的基于轉子動能的風電機組等效轉動慣量在線評估方法，其特征在于：

在步驟5中，根據以下公式計算第一慣性響應時刻t1到第二慣性響應時刻t2時段內風機輸出能量的增量：

其中，ΔE為第一慣性響應時刻t1至第二慣性響應時刻t2時段內風機輸出能量的增量。

5.根據權利要求1所述的基于轉子動能的風電機組等效轉動慣量在線評估方法，其特征在于：

步驟6中，根據以下公式計算風電機組的等效轉動慣量：

其中，J為轉動慣量。

6.據權利要求1、4或5任意一項所述的基于轉子動能的風電機組等效轉動慣量在線評估方法，其特征在于：

步驟7中，根據以下公式計算風電機組的等效慣性時間常數H：

其中，S為風電機組容量，J為轉動慣量，ω_n為風機額定角速度。