[发明专利]风电场场站实时仿真模型的构建方法和阻抗特性评估方法

权利要求书

1.一种风电场场站实时仿真模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用FPGA仿真机与CPU仿真机之间的接口变量交替方式构建风电场中风电机组的单机功能性模型；

基于所述单机功能性模型采用流水线算法构建风电场功能性模型；

通过扰动试验获取风电场中实际风机变流器控制器的大扰动数据和小扰动数据；将所述大扰动数据和所述小扰动数据输入所述单机功能性模型中，得到单机实用化实时模型；

获取风电场的主接线拓扑和电气参数并将其输入所述风电场功能性模型中，以及将所述风电场功能性模型的单机功能性模型替换为单机实用化实时模型后，得到实际风电场场站精细化实时仿真模型。

2.根据权利要求1所述的风电场场站实时仿真模型的构建方法，其特征在于，采用FPGA仿真机与CPU仿真机之间的接口变量交替方式构建风电场中风电机组的单机功能性模型包括：

获取风电场中一个风电机组的拓扑结构图，确定风电机组的开关类设备和动态类设备；

通过FPGA仿真机的建模环境对风电机组的开关类设备进行建模，得到PSS模型；

通过CPU仿真机的建模环境对风电机组的动态类设备进行建模，得到SPS模型；

采用所述PSS模型与所述SPS模型之间的接口变量数据交互交替方式构建风电机组的单机功能性模型。

3.根据权利要求2所述的风电场场站实时仿真模型的构建方法，其特征在于，所述PSS模型与所述SPS模型之间的接口变量数据交互交替方式包括：根据每个所述开关类设备的电路将其电路分为工频电路和高频电力电子电路，并将所述工频电路和所述高频电力电子电路转换为工频等效电路和高频等效电路；在上一个仿真计算时步中通过FPGA仿真机的PSS模型仿真高频等效电路，得到高频等效电路的三相电压和直流电流，同时在该仿真计算时步中通过CPU仿真机的SPS模型仿真工频等效电路，得到工频等效电路的三相电流和直流电压并将三相电流和直流电压传送至FPGA仿真机的PSS模型仿真高频等效电路中。

4.根据权利要求3所述的风电场场站实时仿真模型的构建方法，其特征在于，基于所述单机功能性模型采用流水线算法构建风电场功能性模型包括：

获取风电场的风电机组数量，记为n；

基于所述单机功能性模型的PSS模型和SPS模型采用流水线算法对风电场的n台风电机组进行仿真，构建得到风电场功能性模型。

5.根据权利要求4所述的风电场场站实时仿真模型的构建方法，其特征在于，基于所述单机功能性模型的PSS模型和SPS模型采用流水线算法对风电场的n台风电机组进行仿真过程包括：通过单机功能性模型的SPS模型获取一个仿真计算时步内每台风电机组端口的直流电压；将每台风电机组端口的直流电压串行输入至所述单机功能性模型的PSS模型中，计算获得与直流电压对应风电机组端口的直流电流，以完成所述风电场功能性模型在一个仿真计算时步内对所有风电机组的仿真计算。

6.根据权利要求1所述的风电场场站实时仿真模型的构建方法，其特征在于，通过扰动试验获取风电场中实际风机变流器控制器的大扰动数据和小扰动数据包括：采用并网扰动试验对风电场中实际风机变流器控制器在大扰动工况下故障穿越能力进行测试，得到大扰动数据；以及在小扰动工况下的阻抗特性进行测试，得到小扰动数据。

7.一种实际风电场场站精细化实时仿真模型的阻抗特性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取基于如权利要求1-6任意一项所述风电场场站实时仿真模型的构建方法构建的实际风电场场站精细化实时仿真模型，以及获取风电场场站实际并网点电网的并网阻抗特征曲线；

通过在所述实际风电场场站精细化实时仿真模型上进行扰动测试，得到不同扰动频率下测试的电流数据和电压数据；

对每次扰动频率的电流数据和电压数据采用FFT分析计算，得到该扰动频率下的阻抗幅值和阻抗相位；

根据所有扰动频率的阻抗幅值和阻抗相位绘制该风电场的阻抗特性曲线，所述阻抗特性曲线包括阻抗幅值曲线和阻抗相位曲线；

根据所述阻抗特性曲线和所述并网阻抗特征曲线，并通过奈奎斯特判据判断该风电场是否存在稳定风险。