[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

说明书

本申请涉及一种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，该方法通过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，降低了风电场仿真模型构建阶数，提高仿真效率的同时保留了建模灵活性；采用流水线算法构建风电场功能性模型实现风电场大量风电机组的高效仿真，利用基于风机变流器控制器硬件在环实测和参数辨识的扰动试验数据对风机功能性的单机功能性模型进行修正；利用风电场的主接线拓扑和电气参数对功能性场站的风电场功能性模型进行改造，得到实际风电场场站精细化实时仿真模型，构建实际风电场场站精细化实时仿真模型不需要占用大量硬件资源、过高的投资、平台开发和维护成本。

技术领域

本申请涉及风电场技术领域，尤其涉及一种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。

背景技术

我国风电机组单机以及风电场装机容量不断增加，其高频、非线性电力电子化的复杂特性给电力系统带来的振荡问题愈发不可忽视，近年来国标、行标、企标对此给出了相应的技术规范和指导意见。其中，标准GB 38755-2019《电力系统安全稳定导则》和DL/T1870-2018《电力系统网源协调技术规范》规定，集中接入短路比较低电力系统或近区存在直流整流站的新能源场站应开展次/超同步振荡计算分析；存在次/超同步振荡风险的新能源场站及送出工程，应采取抑制和监测措施。

在新能源场站中，大量实践及研究表明，宽频振荡(包括次/超同步振荡) 是由风电场的变流器、逆变器、SVC/SVG(静止无功发生机也被称为静止同步补偿器)等电力电子设备引发的。为了评估新能源场站接入的振荡风险， NB/T 10651-2021《风电场的阻抗特性评估技术规范》已公布且规定了风电场阻抗评估建模方法和阻抗扫描方法。对此，电网重要新能源场站要求开展宽频振荡阻抗特性频率扫描，尽量实现在2.5Hz-1000Hz频率范围内不存在负阻抗和不产生负阻尼，若存在振荡风险，应优化控制参数或改进控制策略实现阻抗重塑来抑制振荡，并给出振荡抑制措施。

如图12所示，大型风电场场站包含众多一次设备，主拓扑通过集电线路、变压机、海缆连接数十台风电机组，在并网点安装电抗机、一至数台动态无功补偿装置(SVG)以增强风电场的无功支撑能力，因此大型风电场在实时仿真方面时，需要建立数十台的包含电力电子元件的风电机组和动态无功补偿装置模型，仿真机资源和系统规模会受到限制从而造成建模上的困难。根据NB/T 10651-2021《风电场的阻抗特性评估技术规范》的要求，风电场的阻抗特性评估技术第一步是建立适当的风电场模型。该标准要求的风机模型应采用电磁暂态模型，且目前对单台风电机组主要是采用实际风机变流器的控制机硬件在环或者动态链接库的实时仿真方式进行阻抗扫描测试，最接近工程实际且对仿真机资源配置要求不高；然而，在评估风电场场站的阻抗特性时，NB/T 10651-2021规定要“建立与实际风电场电气结构和参数相同的场站级详细仿真模型”，若每台机组采用风机控制机硬件在环或者动态链接库的方式进行建模，包含数十台、甚至上百台风机的详细风电场的实时仿真，将占用大量的仿真机硬件资源、过高的投资、平台开发和维护成本，难以适用不同大型风电场的准确高效的场站级建模及阻抗特性测试评估。

发明内容

本申请实施例提供了一种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，用于解决现有构建风电场仿真模型需要占用大量硬件资源、过高的投资、平台开发和维护成本的技术问题。

为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

一种风电场场站实时仿真模型的构建方法，包括以下步骤：

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；