[发明专利]一种高渗透率风电场的实时数字仿真建模的方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种高渗透率风电场的实时数字仿真建模的方法。

背景技术

近年来风力发电快速发展，随着风力发电装机容量的不断扩大，风力发电系统对电网的影响也越来越大，所以研究风力发电这种新型能源对电力系统的影响就显得十分必要。在仿真软件上进行风力发电的仿真研究是一种低成本并且十分有效的手段。如何在仿真工具上更好地模拟大规模风电场的真实情况，比如机群之间相互影响、风速和低电压穿越特性等，成为了大家十分关注的问题。

机群之间的相互影响成为现在风电场遇到的一个大问题。当部分风电机群因为故障脱网运行时，剩余风电机群可能会因为并网点电压波动脱网。除此之外，低电压穿越问题也是风力发电领域的研究热点。当电网发生电压跌落时，如果风机的低电压穿越能力不达标，就会发生大量风机切机事故，会导致系统潮流的大幅变化，甚至会引起大面积停电。所以研究具有低电压穿越能力的风电场不同机群之间的相互影响等重要问题就需要一种有效的基于大规模风电场的建模方法。

发明内容

本发明一种高渗透率风电场的实时数字仿真建模的方法，所述风电场包括至少两个风电机群，每个所述风电机群包括风速模型1、风力发电机2、网侧变流器3、转子侧变流器4、变流器控制电路5、转子保护电路6、转子电路启动电路7、故障期间控制电路8、撬棒电路10、定子断路器11和接口变压器12；

所述风速模型1靠近风力发电机2，模拟不同的风况；

所述故障期间控制电路8一端与馈线电压连接，另一端连接所述交流器控制电路5和所述撬棒电路10，监测所述风电机群内的所述馈线电压，控制所述风电机群故障期间的运行；

所述转子保护电路6一端与所述风力发电机2相连，另一端通过所述转子保护电路启动电路7与所述馈线电压连接；

所述交流器控制电路5控制连接所述网侧变流器3和所述转子侧变流器4；

所述转子侧变流器4和所述撬棒电路10与所述风力发电机2的转子连接；

所述定子断路器11与所述风力发电机2的定子连接；

所述接口变压器12与定子断路器11和电网连接。

本发明提供的第一优选实施例中：所述风力发电机2的类型包括双馈型、鼠笼型和直驱型。

本发明提供的第二优选实施例中：所述风速模型1模拟的风况包括：基本风、阵风、渐变风和随机风。

本发明提供的第三优选实施例中：所述转子保护电路启动电路7和所述故障期间控制电路8的一端均与所述馈线电压连接，以所述馈线电压作为启动信号，故障期间控制电路8持续监控所述馈线电压，所述馈线电压为35KV馈线电压，

故障期间的控制过程包括：

所述故障期间控制电路8实时监测馈线电压跌幅：

所述跌幅超过门槛值一时，关闭所述转子侧变流器4，提高所述网侧变流器3发出的无功功率；

所述跌幅超过门槛值二时，关闭所述转子侧变流器4，提高所述网侧变流器3发出的无功功率，所述转子保护电路启动电路7启动所述转子保护电路6，分担转子侧的有功过剩，防止所述风力发电机2转速过高；

所述跌幅超过门槛值三时，关闭所述转子侧变流器4，提高所述网侧变流器3发出的无功功率，所述转子保护电路启动电路7启动所述转子保护电路6，所述故障期间控制电路8发出控制信号控制所述定子断路器11断开，将所述风力发电机2的定子与电网通过电阻元件保持连接，使得故障期间的定子电流迅速衰减。

本发明提供的第四优选实施例中：所述转子保护电路6包括不可控桥式整流电路、可关断晶闸管和电阻。

本发明提供的第五优选实施例中：通过编程实现倍乘接口变压器12的电网侧电流，从而改变风电机群送出功率的大小。

本发明提供的第六优选实施例中：所述故障期间控制电路8实时监测馈线电压跌幅，所述跌幅不超过门槛值一时，检测所述故障期间控制电路8是否恢复，是，无操作，否，恢复所述故障期间控制电路8。

本发明提供的第七优选实施例中：所述恢复所述故障期间控制电路8的过程包括：切除所述转子保护电路6，发出控制信号闭合所述定子断路器11，恢复正常状态。

本发明提供的第八优选实施例中：所述风电机群还包括与直流母线相连的直流母线制动电路，所述跌幅超过所述门槛值二或所述门槛值三时，操作可以替换为：投入所述直流母线制动电路限制所述直流母线电压升高。