[发明专利]一种基于等效功角同调的双馈风电机动态等值方法

说明书

本发明公开了一种基于等效功角同调的双馈风电机动态等值方法，包括以下步骤：1、将风电场内各双馈风电机的定子、转子电压磁链方程进行处理，忽略定子压降，构造双馈风电机等效暂态内电势；2、将等效暂态内电势与机端电压之间的夹角作为双馈风电机的等效功角，并以此作为双馈风电机间同调的判别依据，通过比较任意双馈风电机之间等效功角的受扰轨线，确定风电场同调机组的划分；3、以双馈风电机输出的有功功率为权重得到等值机的等效暂态内电势，并将同群的双馈风电机暂态内电势母线分别通过复变比移相变压器连接到等值机的等效暂态内电势母线；4、计算各等值机的等效参数，通过等效双馈风电机阻抗将等值机等效暂态内电势母线连接到等值机。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术中的风电场等值建模领域，具体涉及一种基于等效功角同调的双馈风电机动态等值方法。

背景技术

随着现代电力工业的迅速发展，大规模交直流互联电力系统出现，多机(上千台机)、大电网(几千条线路、几千条母线)特征越来越突出，这使得电力系统规划设计和运行方式的计算变得异常的繁琐复杂。一方面，详细完成这些计算需要耗费大量的时间和空间，另一方面，受到仿真规模和硬件设备的限制，上述计算难以在实际中实现。为此需要对原始系统进行某种合理的简化，从而减小系统规模。实际中，对一个大电力系统的动态性能研究一般只对某一个区域最感兴趣，该区域称之为研究系统，而与此区域较远的区域，研究中只要计及其对研究区域的影响，其内部不必详细描写，往往可做降阶及简化，以节省研究的人力和物力，该拟作简化的区域称为外部系统。把不需要详细分析的外部系统进行等值化简十分必要。

风电作为最具发展潜力和规模化开发的新能源，从20世纪70年代起就受到了世界各国的广泛关注。随着风电的迅猛发展，风电场在规模和数目上都出现了爆发性的增长，因此，大规模风电场并网对电力系统的影响也与日俱增。在研究大规模风电接入对电力系统动态特性的影响时，需要一个能准确表征风电场整体动态特性的风电场模型。风电场通常由几十台甚至上百台风电机组组成，其中每一台风机的模型均达到十几阶，采用详细模型对风电场进行建模仿真效率将十分低下，因此有必要对大规模风电场进行简化聚合建模。

目前，大电网中通常将网络等值到较高的电压等级上，而把处于较低电压等级的风电场等值为一个有功功率为负的负荷，这样的处理忽略掉了风电场的动态特性。而随着风电技术的迅猛发展，单机容量已经达到兆瓦级，风力发电容量在电网总发电容量中所占比例越来越大，其动态特性对电网运行特性的影响也日益显著，当进行动态等值时，风电场集中的地区的特性已经不能再简单的忽略掉，因此，急需深入研究风电场的等值化简方法。

分群和参数聚合是风电场动态等值的重要内容。目前，如何对风电场同调特性进行判别的相关文献较少，相关文献提出按照特征量同调分群的方法，但是该类方法存在特征量的选取是否完备的问题，该方法是否存在普适性是阻碍其应用的瓶颈。基于受扰轨线的相似度分群是对多机系统分群常用的方法，常以发电机的功角作为观测量，而与同步电机不同的是，双馈风机中由于电力电子设备的存在，使得其对外的动态特性和传统同步发电机相差较大，因此在对风电机进行同调判别时，对于采用哪些变量的受扰轨线进行比较还没有形成共识。此外，由于双馈风机采用解耦控制，因此对外不体现惯量，其对系统的影响仅仅以发出功率的多少来表征，目前鲜有对于风电机参数聚合的方法研究的相关文献。因此，急需一种适用于风电场的同调判别以及参数聚合的动态等值方法，以满足含有大规模风电场的电力系统的动态等值需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于等效功角同调的双馈风电机动态等值方法，以实现风电场等值建模过程中双馈风电机同调机群的精确划分以及动态参数的合理聚合，能够大幅降低风电机组的规模并保留风电机组的动态特性。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种基于等效功角同调的双馈风电机动态等值方法，所述方法包括以下步骤：