[发明专利]基于机械及电气动态特性的变速双馈风电场分群等值方法

摘要

本发明公布一种基于机械及电气动态特性的变速双馈风电场分群等值方法。首先，对含风电场系统进行快速初始化，确定初始运行点，根据选用双馈风电机的型号，通过离线计算确定风电机暂态电动势动态特性发生显著变化的风速上、下界，将风电机分为3群。然后，将同群双馈风电机分别通过复变比变压器连接到一等效双馈风电机节点，将风电场中的联络母线、负荷母线、等值过程中增加的暂态内电势母线、移相变压器进行消去处理，得出等值网络。接着，根据风电机等效电路的连接关系及输出机械功率不变的原则，推导出等效风电机参数及等效风速。本发明综合考虑了双馈风力发电机的机电动态相似程度，特别适用于连接复杂、风速差异较大的风电场精确等值运算。

主权项

1.一种基于机械及电气动态特性的变速双馈风电场分群等值方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：（1）获取含DFIG风电场的电力系统网络参数；（2）进行风电场快速初始化，按照风电机注入风速及功率--转速特性，判断其所属工作区间，求解对应代数约束方程，获取风电机稳态转速、输出机械功率，将风电机节点视为功率因数角恒定的PQ节点，则该节点有功功率、无功功率分别为、，求解全网潮流，算出风电机机端电压，再求解风电机稳态等效电路，求出DFIG暂态内电势、转子励磁电压、转差率，得出风电机戴维南等效电路；（3）按照机械电气动态特性相似程度对DFIG风电机进行分群，DFIG的动态特性通过状态变量暂态内电势、转差率反映，DFIG端口功率响应曲线揭示了暂态内电势的动态相似程度，对同一型号DFIG风电机，从起步风速开始以0.1m/s步长增加注入风速，离线计算端口发生三相对地短路故障后的有功功率响应曲线，确定故障后有功功率振荡特征发生明显变化的风速下界、上界，据此将DFIG风电机划分为共3群；（4）同群DFIG发电机等值聚合，设等值群内共有台DFIG，定子电阻、定子电抗、转子电阻、转子电抗分别为，励磁电抗为，惯性时间常数为，变流器直流电容为，计算的DFIG暂态阻抗，输出机械功率为，，为自然数，将同群DFIG的暂态内电势节点分别通过复变比移相变压器连接到等效DFIG暂态内电势节点，其中，等效DFIG暂态内电势，等效DFIG机的暂态阻抗，通过将连接到等效DFIG机端母线；等效DFIG的惯性时间常数为，等效直流电容为，等效励磁电抗为，根据等效DFIG机的暂态阻抗、等效励磁电抗，并取等效DFIG机定转子电抗比为各台单机的容量加权平均和，求得等效DFIG定子电阻、电抗和转子电阻、电抗参数，再按照风机输出总功率不变原则，等效DFIG输出机械功率，取等效DFIG的功率-转速特性与群内风电机相同，由等效DFIG输出机械功率求出等效风速及等值发电机转速；（5）风电场网络等效化简，移相变压器是一种不对称连接，在实际仿真软件中对其作近似消去处理，等值过程中产生的附加节点、变压器与风电场内部网络合并，将风电场中的联络母线、负荷母线、等值过程中增加的暂态内电势母线、理想变压器等进行消去处理，余下仅含等效DFIG节点和公共接入点的等值网络；（6）风电场等效模型验证，根据第（4）、（5）步的等值结果，组建DFIG风电场等值模型，在风电场外部的电网中设置故障，计算等值前、后的故障响应曲线，若误差满足工程要求则输出风电场等效模型，否则，返回（3），增加分群数，重新进行等值计算。