双馈风电场等值阻抗模型在高频振荡研究中的适用性分析与评价

目前在对风电场高频振荡的研究中,风电场普遍采用等值阻抗模型,然而对于等值阻抗模型在高频段的适用性需要进一步分析与评价。针对这一问题,该文以双馈风电场为例,首先建立风电场中包含双馈风电机组、链路出口处电缆与风电机组间集电线路的链路详细高频阻抗模型。然后,采用常规等值方法聚合风电场,获得等值高频阻抗模型。进而,在同一链路不同风电机组之间控制延时、电流内环控制参数、网侧滤波器等关键参数存在差异的场景下,采用振荡频率相对误差、高频段相位均方根误差两个指标综合评价等值与详细风电场高频阻抗模型的一致性,并研究考虑与忽略风电机组间集电线路对等值高频阻抗模型适用性的影响。结果表明,风电机组间集电线路对风电场等值高频阻抗模型的适用性有较大影响;然而,在考虑风电机组间集电线路的影响后,同一链路不同风电机组的关键参数存在差异时对风电场等值高频阻抗模型的适用性影响较小。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建双馈风电场的仿真模型,通过仿真验证理论分析的正确性。文章所得结论可以为研究规模化风电场高频振荡现象提供等值模型的适用性参考依据。     

计及尾流效应的双馈机组风电场等值建模研究

针对双馈机组风电场内机组间尾流的相互影响,提出一种新的风电场等值建模方法。该方法考虑尾流效应,定义了"尾流影响因子"表征各台风电机组受其他风电机组尾流影响的程度,并以此作为风电场内风电机组的分组依据。将风向作为输入,从而进行风电机组的分组以及合并等值。同时给出了合并后等值模型参数的计算方法,得到风电场的多机等值模型。仿真结果表明,利用该方法建立的等值模型较之传统的等值模型能更准确地体现风电场的功率输出特性。     

一种基于节点导纳矩阵变换的并网风电场群实用等值方法

结合实际机电暂态仿真需求提出了一种新的风电机组群节点等值方法,该方法在等值过程中有效计及了风电场内部节点电压、导纳阻抗之间的关系和风电场内各节点与并网节点之间的电气特性联系。将该方法应用到电力系统综合仿真程序(PSASP)风电场群建模中,建立了含有风电场群等值模型的电力系统仿真分析系统。应用风电机组低电压穿越试验实测数据对模型参数进行了修正,应用风电场短路试验实测数据对仿真模型进行校核,进一步验证了模型的准确性,为后续的稳定控制研究奠定了仿真基础。     

基于风电机组输出时间序列数据分群的风电场动态等值

为了在保证精度的前提下降低含风电场仿真系统模型的复杂度,以风电场并网点输出特性一致为目标,提出一种风电场动态等值方法。利用风电机组输出时间序列数据,应用几何模板匹配算法刻画该时间序列曲线特征,使用属性阈值聚类算法来实现风电机组分群,适用于所选时间序列的时间段内的所有时刻。在各群内,按照风电机组功率输出特性不变的原则对风电机组参数进行等值,以电压差不变为原则对集电线路进行等值。最后,以宁夏某实际风电场为例,分别选择不同时刻的风电机组状态为初值进行仿真,并比较风电场详细模型和等值模型的输出特性。结果表明,等值前后风电场并网点输出特性均保持一致,分群方法可以反映风电机组在该时间段内各时刻的运行特性,等值方法合理有效,具有一定的工程应用价值。     

基于自适应变异粒子群算法的双馈风电机组等值建模

风电机组等值建模是风电并网研究的基础,文中提出一种基于自适应变异粒子群(AMPSO)算法的双馈风电机组等值建模方法。首先依据风力机型号进行机群划分,通过简化双馈风电机组控制策略,建立了双馈风电机组等值模型。根据模型中各参数对双馈风电机组运行特性的影响特点,将其分为暂态参数和稳态参数,采用收敛速度快、通用性强的AMPSO算法对稳态参数寻优,采用试测法辨识暂态参数。通过仿真,验证了所述等值方法精确、简便,适用于大规模风电场接入电网的分析计算。     

永磁直驱同步风电场多机动态等值模型

以提高仿真效率为目的,建立了一种适用于永磁直驱同步电机风电场的多机动态等值模型。该模型在同调等值法的基础上,选择能综合反映风电机组运行状态的变量矩阵作为分群指标,通过模糊聚类算法对指标矩阵进行处理,将具有相近运行点的风电机组划分到同一机群。并用一台风电机组并联一个电流源组成等值机组表征该机群,最后通过多个表征机群的等值机组的组合建立了风电场动态等值模型。在此基础上,利用电力系统电磁暂态ATP/EMTP软件平台进行实例仿真,仿真结果验证了该等值模型的有效性。     

基于单机等值与选择模态分析的风电场等值建模方法

随着风电接入电网容量的不断增加,风电接入对系统稳定性的影响愈发明显。因此构建合理的风电场并网模型对研究含风电场电力系统的动态特性具有重要意义。针对风电场的详细建模常常带来模型阶数过高、仿真时间过长等问题,提出了一种基于单机等值与选择模态分析的风电场等值建模方法。该建模方法首先对多台风机进行聚合等效,然后在单机等值聚合模型基础上,应用选择模态分析的方法,进一步降低模型阶数。数值仿真结果表明,该动态等值方法不仅可实现不同风速下多台风机的等值,还能够近似还原多风机系统原始的稳态与暂态行为,从而在风电场并网分析中可显著减小模型阶数,提高计算速度。     

基于低电压穿越控制策略的风电场等值方法

风电场通常包括多台同类型的风电机组,在大电网仿真计算中需要将风电场等值,以减小仿真规模并保证仿真的准确性。提出了基于风电机组低电压穿越特性的风电机组倍乘等值台数确定方法,该方法主要考虑了实际风电场中各风电机组出力不同对风电场等值的影响,基于双馈、全变流类型风电机组在低电压穿越期间的有功、无功控制策略,确定比较合理的等值机组台数,最后将风电场等值为多台出力相同的风电机组。通过对实际风电场的仿真分析表明,在不同控制方式下,综合考虑不同电压跌落水平的有功、无功最佳等值台数是一个范围,进而可以综合确定一个等值台数,以兼顾准确性和保守性。一般情况下,离线仿真可选择最小可能台数,在线仿真可选择有功最佳台数范围内的最小台数。     

基于分裂层次半监督谱聚类算法的风电场机群划分方法

在谱聚类技术的基础上,面向风电场动态等值建模,提出一种基于分裂层次半监督谱聚类算法的风电场机群划分方法。首先根据风电机组的实测运行数据,构造一个可以体现原始数据结构且能为分类提供更多有效信息的特征向量矩阵Y。进而利用获取的部分样本组的先验信息,采用自顶向下的簇分裂策略,对Y中的样本组进行半监督聚类划分,得到风电机组的机群划分结果 ,采用容量加权法计算各机群等值风电机组的参数,建立风电场的动态等值模型。以某实际风电场为例进行仿真验证,结果表明,采用所提方法建立的动态等值模型与详细模型较接近,能够较准确地反映风电场的动态响应特性。     

考虑实际运行数据的风电场稳态建模

为建立准确的风电场稳态模型,该文分区域分析了风电机组的稳态运行特性,提出一种基于实测数据的三机等效风电场稳态建模方法。首先,分析了风电机组在4个不同运行区域的稳态输出特性;然后,根据风电场内各风电机组的实测风速,采用改进型最大树法将其分类,并建立各类机群的实际风速-功率特性曲线;最后,由风电机组各区域稳态输出特性建立各类机群的风速-功率分段函数关系。在此基础上,计算各类机群的等值风速,从而建立三机等效风电场稳态模型。仿真结果表明三机等效模型可有效提高风电场稳态建模的精度。     

风电场等值建模研究

基于风电场内部构成,研究了风电机组单机聚合和多机聚合等值建模方法,对多机聚合等值模型条件下风电机组的分群判据指标以及聚合等值建模存在的问题进行分析和总结。然后,考虑到传统等值模型参数计算方法的不足,阐述了系统参数辨识技术在风电机组和风电场内部静态模型参数优化中的应用,进一步提出聚合等值与参数辨识相结合的风电场建模思想。为了检验风电场等值模型的有效性,给出了基于数字仿真和试验录波数据的模型验证方式。最后,对风电场等值建模的下一步研究方向进行了展望。     

适用于系统次同步振荡分析的风电场等值建模方法综述

近年来,风电并网系统次同步振荡事故在全球多地均有报道发生,严重威胁了电力系统安全稳定运行。由于风电机组单机容量较小,一个风电场内通常具有数十台甚至数百台风电机组,造成风电场模型阶数高,风电机组之间耦合复杂,合理有效地对风电场进行等值建模,是研究风电并网系统振荡机理、特性与抑制的基础。本文在现阶段对风电接入引发电力系统次同步振荡原因认识的基础上,分析了现有较为成熟的风电场动态等值方法用于风电并网系统振荡稳定性分析的优势与不足,总结了现有风电场动态等值研究成果中的遗留问题,以期为未来针对风电汇集系统小干扰等值与风电并网系统次同步振荡展开进一步研究提供参考和借鉴。     

异步风力发电机等值及其短路特性研究

研究了风电场联络线路接地故障时风电场提供的短路电流,从理论上分析了影响风电机组短路特性的主要因素。结合风电场风电机组的布置、接线情况将风电场等值为多台风电机组,利用Jensen模型计算等值风速,并以张家口某风电场为算例,验证了上述等值方法的合理性。针对风电场典型运行方式,以PSCAD/EMTDC为平台仿真研究了风电场投入运行的机组数、输出有功功率,故障类型、故障点对故障特性的影响,仿真结果与理论分析相吻合。     

适用于电网规划的风电场短路电流计算模型

在风电场短路电流特性及风电机组控制原理分析的基础上,探讨了一种风电场短路电流计算模型。首先分析不同类型的单台风电机组短路电流计算模型,并针对场内风电机组类型不同的情况,给出等值电抗的计算方法;然后针对集电系统的影响,推导出集电线路等值阻抗的求取方法;最后综合考虑场内机组类型不同和集电系统影响等因素,建立整个风电场的短路电流计算模型。仿真结果表明:与详细模型对比,采用所建立的模型时计算出的短路电流值偏大,在电气设备选型、导体的选择时有利于系统安全稳定运行,且所研究模型的误差能够满足风电场短路电流计算的工程应用精度要求。     

含不同风电机组的风电场暂态运行特性仿真研究

随着大容量风电场集中接入电网,有必要研究含不同风电机组参数和类型的风电场暂态特性及对电网的影响。在分析笼型异步和双馈异步风电机组暂态模型的基础上,分别建立了含不同风电机组的风电场容量加权等值模型。从风电机组不同容量比、风电场不同短路容量比以及电网联络线不同阻抗比角度,对含不同风电机组的风电场暂态运行特性进行仿真。仿真结果表明：在电网接受风能容量一定的条件下,双馈异步风电机组装机容量比例提高以及风电场短路容量比和联络线阻抗比的降低,都可以提高和改善风电场出口处电压和机组的暂态稳定性。     

崇明风电场并网过程对系统影响的分析

以崇明风电场(2期)实体为研究对象,建立其相应的风电机组的数学模型.利用EMTP仿真软件对崇明风电系统进行等值计算,建立风电系统模型,并对风电场并网过程对系统的影响进行仿真分析,以此分析结果作为风电场及网架结构设计的参考依据.     

考虑空间相关性的风电场等值方法

由于大规模风电场的复杂性,对风电场的每台风电机组建立详细的模型将大大增加仿真的计算量,因此需要对风电场进行等值化简。在分析了风电场风电机组之间尾流效应、海拔高度、空间遮挡和机组停运等相互作用的基础上,推导出能够表征风电机组空间相关性的相关性系数,并以此为分群指标运用K-means聚类算法对风电机组进行分群。K-means聚类算法需要事先给出聚类个数,针对此问题对K-means聚类方法进行了改进,提出了有效性指标来确定最优分群数,并给出了等值模型的参数计算方法,得到了风电场的多机等值模型。通过算例仿真表明,该方法具有较高的精度,对K-means方法的改进也具有一定的有效性。     

用于小信号稳定性分析的风电机群单机等值模型

针对风电并网系统小信号稳定性分析,基于线性化状态空间模型,推导了风电机群单机等值模型的表示形式,并进一步推广至多风电场并网系统、得到其动态等值表示形式.为此,首先对各风电机组采用详细模型,建立了风电机群全阶线性化状态空间模型.然后,在风电机群内风电机组型号相同、且运行状态相似的条件下,假设各风电机组线性化状态空间模型相...     

基于PSCAD的双馈风电机组暂态等值模型研究

随着接入电网的风电场规模日益增大,电力系统暂态过程研究对风电场准确简洁建模的需求愈发迫切。本文研究了一种基于PSCAD仿真平台的降阶双馈风电机组等值模型。该等值模型保留了原双馈风电机组(DFIG)详细模型中的风力机模型、轴系模型以及发电机模型,同时采用两组独立可控电流源及其对应配套控制策略,替代了由电力电子装置构成、仿真计算资源需求大、精度要求高的背靠背PWM变流器组及配套控制系统。基于PSCAD的仿真分析对所搭建的双馈风电机组等值模型的基础控制特性、暂态响应特性,以及仿真计算效率进行了验证,证明了该模型既可以有效保持双馈风电机组的暂态响应特性,同时又大幅度提高了仿真计算效率。     

含不同风电机组的风电场暂态运行特性仿真研究

随着大容量风电场集中接入电网,有必要研究含不同风电机组参数和类型的风电场暂态特性及对电网的影响.在分析笼型异步和双馈异步风电机组暂态模型的基础上,分别建立了含不同风电机组的风电场容量加权等值模型.从风电机组不同容量比、风电场不同短路容量比以及电网联络线不同阻抗比角度,对含不同风电机组的风电场暂态运行特性进行仿真.仿真结果表明:在电网接受风能容量一定的条件下,双馈异步风电机组装机容量比例提高以及风电场短路容量比和联络线阻抗比的降低,都可以提高和改善风电场出口处电压和机组的暂态稳定性.