[发明专利]一种风电场电磁暂态实时仿真方法和装置

说明书

本发明提供了一种风电场电磁暂态实时仿真方法和装置，基于风电机组电磁暂态特征曲线确定风电机组的等值阻抗；使用所述等值阻抗对风电机组进行等值构建风电场等效模型；基于风电场等效模型对风电场进行电磁暂态仿真，本发明提供的技术方案容易实现，不仅提高了仿真精度，而且缩短了仿真时间，有效解决风电场建模仿真过程中的交流汇集线路解耦的问题。本发明建立的风电场等值模型将风电场等值为有限的几台风电机组，大大简化了风电场实际模型，实现了超大规模风电场或风电场汇集系统的仿真，大大提高了风电场的实时仿真能力。

技术领域

本发明涉及电磁暂态仿真技术领域，具体涉及一种风电场电磁暂态实时仿真方法和装置。

背景技术

随着风电机组的大规模接入，风力发电已经成为整个电网中除了同步机以外的另一类重要电源，因此对大规模风电场以及风电汇集系统的研究就越来越重要。但是由于风电场规模较大，通常有数十台甚至上百台机组构成，若采用对每台风电机组及其控制系统进行详细建模将极大的增加仿真的复杂度，导致计算时间过长、资源利用率极低，因此有必要对风电场进行等效建模。

现有技术中风电场电磁暂态仿真方法一般通过风电场等值建模实现，风电场等值建模一般归纳为以下4种：方法(1)把风电场模型等效成一台风电机组，其单台机组容量等于整个风电场总容量；方法(2)所有机组采用简化模型，风电场模型的等效功率为各机组电功率之和；方法(3)根据风速对风电机组进行分群，保留群内机组的气动模型、轴系模型、MPPT控制模型等，将所有分群机械功率总和作为等效发电机输入；方法(4)根据风速对风电机组进行分群，对同群的风电机组合并成一台风电机组，得到多台风电机组表征的风电场等效模型。上述4种风电场等值建模方法中，方法(1)不考虑风电场内线路阻抗、机组特性差异等，得到电磁暂态仿真仿真结果产生的误差较大，仿真精度低；方法(2)和方法(3)改变了原有机组模型的结构，使得风电场等值建模难以实现，进一步导致风电场电磁暂态仿真难以实现；方法(4)机群分组数随风速差异增大而增大，当风速差异较大时，等效风电机组数量可能较大，导致电磁暂态仿真时间较长。

发明内容

为了克服上述现有技术中仿真精度低、难以实现以及仿真时间长的不足，本发明提供一种风电场电磁暂态实时仿真方法和装置，基于风电机组电磁暂态特征曲线确定风电机组的等值阻抗；使用等值阻抗对风电机组进行等值构建风电场等效模型；基于风电场等效模型对风电场进行电磁暂态仿真，本发明提供的技术方案容易实现，不仅提高了仿真精度，而且缩短了仿真时间。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种风电场电磁暂态实时仿真方法，包括：

基于风电机组电磁暂态特征曲线确定风电机组的等值阻抗；

使用所述等值阻抗对风电机组进行等值构建风电场等效模型；

基于风电场等效模型对风电场进行电磁暂态仿真。

所述基于风电机组电磁暂态特征曲线确定风电机组的等值阻抗，包括：

基于所述风电场中风电机组模块挪出至解耦模块的电感值建立风电场实际模型；

基于所述风电场实际模型确定风电场中每条汇集线的首末端电压差，并基于所述首末端电压差确定电压变化步长；

基于所述电压变化步长对风电场进行低电压穿越，通过电网故障电压每次增加一个电压变化步长，得到所有风电机组的暂态响应特性曲线；

基于所述风电机组的暂态响应特性曲线确定风电机组的等值电压；

基于所述等值电压确定风电机组的等值阻抗。

所述基于所述首末端电压差确定电压变化步长，包括：

用所述汇集线的首末端电压差最大值除以汇集线上风电机组的数量，得到电压变化步长。