[发明专利]一种适用于次同步研究的风电场等值建模方法

说明书

本发明公开了一种适用于次同步研究的风电场等值建模方法，具体步骤为：设定风电场内风机台数n，通过计算这n台等值为单台机组和其出线端变压器的等值参数；然后根据系统的接线方式计算风电场内集电系统的串联等值阻抗参数；然后在串联等值阻抗参数的基础上计算集电系统的并联等值阻抗参数；根据计算出的发电机组等值参数，变压器等值参数和集电系统串并联等值参数建立风电场的简化等值模型。该发明应用于风电场次同步等值建模分析中。应用该等值模型进行风电场次同步特性分析时，在达到详细模型的精度下能减少时域仿真计算量，缩短仿真分析时间。提高了风电场次同步特性分析的效率。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及一种适用于次同步研究的风电场等值建模方法。

背景技术

近年来，风电已经成为世界上发展最快的新能源发电方式。截止至2016年底，我国新增风电装机容量达23GW，累计装机容量达168.7GW，居世界第一位。由于我国的风能资源远离负荷中心，采用串联电容补偿输电技术是提高大规模、远距离风电输送能力的有效措施。但是,大型风电场通过串联电容线路输电存在次同步振荡威胁。面对复杂的大规模电力系统，建立全系统详细电磁暂态模型进行实际工程研究，无疑是理论上最为精确的方法。由于风机的详细数学模型是多变量的微分方程组，其求解过程复杂。且大规模的电磁暂态仿真不仅在时间消耗上难以忍受，而且小步长的迭代误差积累也会使仿真结果失去参考价值。

风电机组之间联络通过架空线路或是电缆线路连接。由于大多数风场的主风向都相对集中，在盛行风向上一般要求机组间相隔5～9倍风轮直径，在垂直于盛行风向上要求机组间相隔一般3～5倍风轮直径。一个大型的风电场通常拥有数十甚至数百台兆瓦级的风电机组，其内部集电系统对风电场输入电网的功率振荡特性会有较大影响。

据已有的参考文献《Equivalencing the collector system of a large windpower plant》提出了集电系统功率等值的思想，通过求解集电系统所消耗的有功和无功等值出集电系统的内部阻抗。但该文献提出的等值模型仅仅考虑了每台风电机组出线端电流相同的情况，没有计及其电流幅值或相位不同的情况，缺乏更深程度的说明。文献《Methodof equivalencing for a large wind power plant with multiple turbinerepresentation》也是通过功率等值的思路求解其集电系统的阻抗值，但在假设风电机组出线端电压均相同的情况下，推导出线路电流不符合实际，存在问题。

目前，还没有一种方法可以计及电流幅值和相位的同时直接计算出风电场集电系统等值中的阻抗值。

发明内容

为了解决以上不足，本发明将提出一种适用于次同步研究的风电场等值建模方法。本发明提出了一种同时考虑机组出线端电流幅值和相位的适用于次同步研究的风电场等值建模方法。首先求解风电场内串联等值部分集电系统阻抗参数和等值风电机组相关参数建立串联部分等值模型，然后在串联等值模型的基础上，通过并联等值计算求解集电系统的并联阻抗参数和风电机组等值参数。最后根据并联等值相关参数和机组等值参数建立整个风电场的简化等值模型，并对比该模型与实际详细模型在次同步振荡下的模态阻尼，验证了等值模型的有效性以及分析仿真的效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种适用于次同步研究的风电场等值建模方法，包括如下步骤：