[发明专利]一种风电场双要素等值模型构建方法

权利要求书

1.一种风电场双要素等值模型构建方法，其特征在于，该方法具体步骤包括：

步骤一、根据风力发电场中n台风电机组的实际功率，对每台风电机组进行等值拆分，使拆分后的每台风电机组的功率相同，获得N台等值风电机组；其中，N＞n＞0；

步骤二、对N台等值风电机组的数学模型进行聚合化简，获得等值风电机组A1的模型参数；

步骤三、构建等值风电机组A2的模型与等值风电机组A1并联，根据输入阻抗不变和能量守恒定律，获得等值风电机组A2的参数；完成风电场双要素等值模型的构建。

2.根据权利要求1所述的一种风电场双要素等值模型构建方法，其特征在于，步骤一中所述对每台风电机组进行等值拆分的方法：

对第i台风电机组，进行等值拆分的得到N_i台等值风电机组的具体方法为：

步骤一一、设风力发电场中n台风电机组中第i台风电机组的输入风功率为P_i，对第i台风电机组进行等值拆分，获得：

P_i＝N_iP₀(i＝1,2,3...n) (1)

其中，P₀为拆分后的每台等值风电机组的功率，P₀使得N_i为正整数成立；

步骤一二、当风电场内n台风电机组型号参数相同，根据容量加权等值法的反过程，将风力发电场内第i台风电机组等值拆分，得到的N_i台等值风电机组的参数、状态完全一致，获取每台等值风电机组的等值参数；具体为：

式中，为由第i台风电机组等值拆分的N_i台等值风电机组的阻抗参数；P_Ni为N_i台等值风电机组的功率，P_i是原风电场第i台风电机组的实际功率；为由第i台风电机组等值拆分的N_i台等值风电机组的惯性时间常数；H为原风电场风电机组惯性时间常数；Z为原风电场内风电机组的阻抗参数；参数量上角标eq代表等值机。

3.根据权利要求2所述的一种风电场双要素等值模型构建方法，其特征在于，步骤二所述对N台等值风电机组的参数模型进行聚合化简，获得等值风电机组A1的模型参数的具体方法为：

步骤二一、把每台拆分后的风电机组数学模型相加取平均值，得到等值拆分后的风力发电场详细数学模型：

其中，R_sk^eq为第k个等值风电机的定子电阻，I_sk为第k个等值风电机的定子电流，ω_mk第k个等值风电机转子角速度，e′_k第k个等值风电机的暂态电势，X_0k^eq为第k个等值风电机的定子电抗，为第k个等值风电机的定子暂态电抗，是第k个等值风电机转子绕组时间常数，u′_rk是折算后第k个等值风电机的转子暂态电压，P_w0是等值风电机的风功率，P_e0是等值风电机的电磁功率，H_k^eq是第k个等值风电机组的惯性时间常数；角标k代表等值拆分后得到的N台等值机组的序号，k从1到N取值，其中，所有机组拆分后功率均相等，P_wi为原风电场第i台风电机组的风功率，P_ei是原风电场第i台风电机组的电磁功率；

步骤二二、根据拆分后功率相等和并联关系电压相等，对等值拆分后的风力发电场数学模型进行简化，获得：

其中，e′^eq为聚合后等值风电机的暂态电势，为聚合后等值风电机的定子电流，表示对聚合后等值风电机的暂态电势求导数,为聚合后等值风电机风功率，为聚合后等值风电机电磁功率，为等值风电机转子角速度,表示对等值风电机转子角速度求导数；

步骤二三、根据简化后的风力发电场详细数学模型，将N用Ni和P_i的关系替代，经过推导获得等值风电机组A1的参数为：

其中，表示等值风电机组A1的定子电阻，表示等值风电机组A1的定子暂态电抗，表示等值风电机组A1的转子绕组时间常数，H_A1^eq表示等值风电机组A1的惯性时间常数。由于等值风电机组A1由原风电场内所有机组拆分后聚合获得，所以等值风电机组A1的输入功率

4.根据权利要求3所述的一种风电场双要素等值模型构建方法，其特征在于，步骤三中所述根据输入阻抗不变和能量守恒定律，获得等值风电机组A2的参数的具体方法为：

步骤三一、根据等值前后风力发电场的输入阻抗不变，获取对应的输入阻抗关系式为：

式中，为等值风电机组A2的定子电阻，为等值风电机组A2的暂态电抗。

步骤三二、对步骤三一所述对应的输入阻抗关系式进行简化获得：

步骤三三、风电机组的暂态电压方程变形为：

步骤三四、提取出步骤三三中暂态电压量e′的分母以及(X₀-X′)作为特性阻抗值，并在风电机群中，令其有着和输入阻抗一样的并联关系，同理求得等值风电机组A2的相应参数：

步骤三五、根据能量守恒，惯性时间常数H具有求和关系，进而获得等值风电机A2的全部等值参数：

由于等值风电机组A1已经输入了原风电场系统的总功率，所以等值风电机组A2的输入功率为0，即