[發(fā)明專利]一種基于轉(zhuǎn)子動能的風(fēng)電機(jī)組等效轉(zhuǎn)動慣量在線評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011420485.1
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112600199B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫曉彥;孫剛;時(shí)伯年;瞿艷霞;肖遠(yuǎn)清;徐剛;秦紅霞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京四方繼保工程技術(shù)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(wù)所(普通合伙) 11689
• 代理人: 趙卿

一種基于轉(zhuǎn)子動能的風(fēng)電機(jī)組等效轉(zhuǎn)動慣量在線評估方法，包括以下步驟：采集風(fēng)電機(jī)組輸出電磁功率、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子角速度，獲得其離散采樣信號；確定故障前時(shí)刻、故障后風(fēng)機(jī)純慣性響應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的任意兩個(gè)時(shí)刻；提取故障前時(shí)刻的風(fēng)電輸出電磁功率、兩個(gè)慣性響應(yīng)時(shí)刻時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)電輸出電磁功率，兩個(gè)慣性響應(yīng)時(shí)刻的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子角速度數(shù)據(jù)，并對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性檢查；根據(jù)有效合格的數(shù)據(jù)最終計(jì)算出風(fēng)機(jī)有效慣性時(shí)間常數(shù)。該方法依據(jù)能量守恒原理和慣量定義，在風(fēng)機(jī)純慣性響應(yīng)過程中，建立風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨動能變化的能量關(guān)系模型，從風(fēng)機(jī)輸出能量增量的角度實(shí)現(xiàn)對其等效轉(zhuǎn)動慣量的估計(jì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于轉(zhuǎn)子動能的風(fēng)電機(jī)組等效轉(zhuǎn)動慣量在線評估方法。

背景技術(shù)

隨著新能源裝機(jī)與發(fā)電占比不斷攀升，大量電力電子裝置投入電網(wǎng)。這些電力電子器件的投入造成了電網(wǎng)側(cè)與發(fā)電側(cè)電氣解耦，使得存儲在發(fā)電側(cè)諸如風(fēng)機(jī)齒輪箱、葉片中的慣量無法傳遞到電網(wǎng)，電力系統(tǒng)的慣量水平持續(xù)下降，電網(wǎng)頻率脆弱性問題凸顯。因此，高比例新能源接入下電力系統(tǒng)的慣量評估，對于系統(tǒng)新能源接入、調(diào)度策略優(yōu)化配置具有重要的指導(dǎo)作用。

新能源電力系統(tǒng)的等效慣量由傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)和采用虛擬慣量控制技術(shù)的新能源發(fā)電機(jī)共同提供。雖然部分風(fēng)機(jī)設(shè)備銘牌參數(shù)標(biāo)記了其轉(zhuǎn)動慣量的試驗(yàn)值或設(shè)計(jì)值，但在運(yùn)行中，風(fēng)電機(jī)組實(shí)際的等效轉(zhuǎn)動慣量將受控制參數(shù)和運(yùn)行工況的影響而改變，因此需要進(jìn)行在線辨識和評估。

通常所指的風(fēng)機(jī)虛擬慣量，是機(jī)組通過附加控制的手段，吸收或釋放葉輪、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)動能，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)降低或提高發(fā)電功率，最終參與電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)。風(fēng)電機(jī)組的附加慣量控制雖然反映電網(wǎng)的頻率波動，但仍是以電力電子變流器為功率傳輸環(huán)節(jié)，通過調(diào)節(jié)控制參數(shù)，模擬風(fēng)機(jī)有功輸出與電網(wǎng)頻率之間的聯(lián)系。因此，基于經(jīng)典的同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程的慣量辨識方法已經(jīng)不適用于求解風(fēng)機(jī)的虛擬慣量。風(fēng)電機(jī)組的等效轉(zhuǎn)動慣量評估，缺少有效的方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提出了一種基于轉(zhuǎn)子動能的風(fēng)電機(jī)組等效轉(zhuǎn)動慣量在線評估方法。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。

一種基于轉(zhuǎn)子動能的風(fēng)電機(jī)組等效轉(zhuǎn)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(fēng)電機(jī)組輸出電磁功率、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子角速度、風(fēng)機(jī)一次調(diào)頻動作信號進(jìn)行采樣，獲得其離散采樣信號；

步驟2：確定故障前時(shí)刻t0，和故障后風(fēng)機(jī)純慣性響應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的任意兩個(gè)時(shí)刻，即第一慣性響應(yīng)時(shí)刻t1、第二慣性響應(yīng)時(shí)刻t2，其中t1＜t2；

步驟3：取所述故障前時(shí)刻t0的故障前風(fēng)電輸出電磁功率P₀、第一慣性響應(yīng)時(shí)刻t1到第二慣性響應(yīng)時(shí)刻t2時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)電輸出電磁功率P_t，及第一慣性響應(yīng)時(shí)刻t1風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的第一角速度ω_t1以及第二慣性響應(yīng)時(shí)刻t2風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的第二角速度ω_t2實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

步驟4：對步驟3獲取的所述故障前風(fēng)電輸出電磁功率P₀、風(fēng)電輸出電磁功率P_t、第一角速度ω_t1、第二角速度ω_t2進(jìn)行有效性檢查，合格則執(zhí)行步驟5，否則返回步驟1；

步驟5：計(jì)算第一慣性響應(yīng)時(shí)刻t1到第二慣性響應(yīng)時(shí)刻t2時(shí)段內(nèi)風(fēng)機(jī)輸出能量的增量；

步驟6：根據(jù)步驟5的計(jì)算結(jié)果、第一角速度ω_t1、第二角速度ω_t2，計(jì)算風(fēng)電機(jī)組的等效轉(zhuǎn)動慣量；

步驟7：根據(jù)步驟6的計(jì)算結(jié)果，即風(fēng)電機(jī)組的等效轉(zhuǎn)動慣量，計(jì)算風(fēng)機(jī)等效慣性時(shí)間常數(shù)H。

本發(fā)明還進(jìn)一步采用以下優(yōu)選技術(shù)方案：