[發明專利]一種直驅風電機組通用電磁暫態建模方法

有效

• 申請號: 202110297032.2
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112910006B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 李衛星;齊金玲;劉新元;晁璞璞;徐式蘊;鄭惠萍;雷達;張一帆;薄利明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;國網山西省電力公司電力科學研究院;中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

一種直驅風電機組通用電磁暫態建模方法，涉及電力系統仿真建模技術領域。本發明通過對多個直驅風電機組進行低電壓穿越能力測試，得到實際直驅風電機組的電壓、電流、有功功率和無功功率響應，根據響應得到直驅風電機組故障穿越全過程的通用電磁暫態響應曲線，根據該曲線解析有功功率和無功功率的動態行為，并對該行為進行描述；然后解析電流有功分量的參考值和電流無功分量的參考值，將得到的參考值輸入到直驅風電機組通用電磁暫態仿真模型的網側變流器的電流控制器中；采用分步辨識對直驅風電機組的故障穿越控制參數和網側變流器參數進行辨識。主要用于直驅風電機組通用電磁暫態建模。

技術領域

本發明涉及一種直驅風電機組通用電磁暫態建模方法，屬于電力系統仿真建模技術領域。

背景技術

不斷增長的能源需求和日益嚴峻的環境問題極大地促進了風力發電的發展。直驅風電機組具有能量密度高、控制方法簡單等優點，在陸上和海上風電場的應用越來越普遍。然而，隨著風電機組的滲透率不斷提高，風電并網給電力系統的安全運行帶來了嚴重挑戰，建立能準確反應實際直驅風電機組在電壓跌落情況下的故障穿越特性的電磁暫態模型，來正確評估大規模風電并網可能對電網產生的影響具有重要意義。

然而，由于涉及保密信息，風機廠家建立的電磁暫態模型一般為“黑箱”形式，無法獲知其內部控制策略及控制參數，嚴重阻礙相關研究的開展。因此，亟需建立通用的電磁暫態模型。已有研究中建立的直驅風電機組的通用電磁暫態模型多集中在對故障持續期間的建模，而未能對故障清除后的恢復過程以及不同故障階段之間(包括故障發生前的穩態階段，故障持續階段，故障清除至有功功率和無功功率均恢復至穩態值的恢復階段以及恢復階段后的穩態階段)的切換暫態進行完整且詳細的建模。同時，由于未對直驅風電機組電磁暫態模型在故障穿越全過程的控制參數(包括故障穿越控制參數和變流器控制參數)進行準確的辨識，導致模型輸出與實測數據存在明顯偏差，工程使用具有較大的局限性。

發明內容

本發明是為了解決現有缺少能夠對直驅風電機組的故障穿越全過程進行通用電磁暫態建模的問題。現提供一種直驅風電機組通用電磁暫態建模方法。

一種直驅風電機組通用電磁暫態建模方法，包括以下步驟：

步驟1：對多個直驅風電機組進行低電壓穿越測試，得到在不同電壓跌落情況下多個直驅風電機組的電壓、電流、有功功率和無功功率響應，根據電壓、電流、有功功率和無功功率的響應，得到直驅風電機組故障穿越全過程的通用電磁暫態響應曲線；

步驟2：根據步驟1得到的直驅風電機組故障穿越全過程的通用電磁暫態響應曲線，解析有功功率和無功功率在故障穿越全過程的動態行為，并對有功功率和無功功率在故障穿越全過程的動態行為進行描述；

步驟3：根據步驟2得到的有功功率和無功功率在故障穿越全過程的動態行為公式解析出電流有功分量的參考值和電流無功分量的參考值，將得到的參考值輸入到直驅風電機組通用電磁暫態仿真模型的網側變流器的電流控制器中，利用網側變流器的電流控制器的跟蹤作用，自動調節直驅風電機組通用電磁暫態仿真模型的動態行為；

步驟4：采用分步辨識對直驅風電機組的故障穿越控制參數和網側變流器參數進行辨識。

進一步地，步驟1中所述的故障穿越全過程包括故障發生前的穩態階段，故障持續階段，故障清除至有功功率和無功功率均恢復至穩態值的恢復階段以及恢復階段完成后的穩態階段；得到直驅風電機組在故障穿越全過程的通用電磁暫態響應曲線包括電壓、瞬時有功功率和瞬時無功功率的響應曲線。

進一步地，步驟2中，所述有功功率在故障穿越全過程的動態行為的描述如下：