双馈感应风电机组联网运行仿真及实证分析

随着风电并网规模的不断扩大,风电功率波动对所接入电力系统调峰、调频等运行性能的影响将越加显著。为获得双馈感应风电机组联网运行特性并校验所建模型的有效性,进行了接于实际电力大系统的风电场短路试验。通过对实测数据的分析辨识出风电机组的动态特性;基于所建模型对短路试验进行了仿真重现。实测结果与仿真结果相吻合,验证了所建模型的有效性。     

电网电压跌落时风电机组运行仿真与实证分析

采用同步旋转坐标系下的八阶双馈感应风电机组动态模型,在PSCAD/EMTDC平台上,建立了计及撬杠保护特性的双馈感应风电机组电磁暂态仿真模型,其中撬杠保护定值是由短路试验结果分析识别而得,对不同程度电网电压跌落时,某实际双馈感应风电机组联网运行动态过程进行了详尽地仿真分析,揭示了风电机组电磁暂态过程特性;对风电机组联网运行短路试验进行仿真重现,仿真波形与实测波形相吻合,验证了所建模型的有效性和分析结果的正确性.     

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。     

暂态稳定计算中双馈型风电机组模型与参数的实证分析

风力发电机模型与参数的准确性在研究风力发电对电网的影响时是至关重要的。为研究在系统发生大扰动时风力发电机的动态行为并获得反映实际情况的风电机组模型参数,华北电网公司在张家口地区进行了风电场35 kV母线三相短路试验。文章基于风电场短路试验数据对PSASP仿真平台的双馈风力发电机模型与参数进行了实证分析。首先提出了风机关键参数并对其进行了灵敏度分析,然后根据现场试验数据对相关参数进行了修正,使仿真曲线更加逼近实测曲线,提高了变速风电机组仿真模型的准确度。     

含高渗透率风电的送端系统电网暂态稳定研究

对含高渗透率风电的送端电网系统暂态稳定性进行了研究.从理论上分析了变速恒频机组模型结构及其对电网暂态稳定性的影响;应用风电场短路试验的实测数据验证了仿真模型及仿真数据的准确性:仿真分析了不同运行方式、不同故障位置、火电与风电不同配比条件下对系统暂态稳定性的影响,提出了针对送端系统外送线路稳定水平的影响,风电出力的影响要小于火电机组,而针对送端电网内部火电厂出口线路的稳定水平主要取决于火电厂本身,而风电出力对其的影响还要受网架结构、运行方式等因素影响.     

基于宽频振荡稳定约束的风电接入容量分析

风电的大规模接入可能引发严重的宽频振荡。宽频振荡与风电场的容量、接入点阻抗以及机组的运行工况等密切相关。文章采用阻抗模型方法分析风电并网系统的宽频振荡特性,明确宽频振荡约束下的风电接入容量与电网阻抗之间的关系。首先,建立了风电机组的全工况阻抗模型,该模型以风电机组端口工频电压和输出电流为变量;然后,基于全工况阻抗模型分析了风电机组输出功率、接入点短路比等对风电并网系统宽频振荡的影响;进而,分析了风电场容量与接入点之间的关系,为风电场的建设和运行提供参考;最后,通过时域仿真验证了全工况阻抗模型分析结果的准确性。结果表明,基于全工况阻抗模型可以确定在不同电网条件下考虑宽频振荡稳定时风电场的最大接入容量。     

基于运行数据的风电机组建模方法

为了准确分析风电机组的动态特性,针对定速风电机组,给出一种基于运行数据的风电机组建模方法。利用数理统计方法分析了风电场中风电机组的运行数据,得出风电机组的实测功率曲线,并给出利用实测功率曲线搭建定速风电机组的建模方法。利用该方法对额定容量为750 kW的风电机组进行建模,并与风电场的实测数据和利用厂家提供的标准功率曲线搭建的风电机组模型以及常用风电机组建模方法进行了比较分析。仿真结果表明,基于实测运行数据的风电机组建模方法是有效和实用的,该模型能准确反映风电机组的实际运行特性,从而提高仿真模型的精确性。     

基于运行数据的风电机组建模方法

为了准确分析风电机组的动态特性,针对定速风电机组,给出一种基于运行数据的风电机组建模方法.利用数理统计方法分析了风电场中风电机组的运行数据,得出风电机组的实测功率曲线,并给出利用实测功率曲线搭建定速风电机组的建模方法.利用该方法对额定容量为750 kW的风电机组进行建模,并与风电场的实测数据和利用厂家提供的标准功率曲线搭建的风电机组模型以及常用风电机组建模方法进行了比较分析.仿真结果表明,基于实测运行数据的风电机组建模方法是有效和实用的,该模型能准确反映风电机组的实际运行特性,从而提高仿真模型的精确性.     

双馈风力发电机组全运行工况与快速启动电磁暂态建模

随着高比例新能源风电机组渗透率的不断提高,其接入电力系统对电网的安全稳定运行具有重要的影响,故建立精确的电磁暂态仿真模型对研究风电机组本身和并网系统的静暂态稳定特性尤为重要。基于现场低电压穿越实验实测数据,结合实际曲线确定双馈风电机组的动作特性及控制策略,采用改进的遗传算法对双馈风力发电机本体参数、风机功率控制参数以及低电压穿越保护装置Crowbar的电阻值进行参数辨识,并结合风机生产厂商提供的电气参数,建立了中国蒙西某风电场实际双馈风电机组的全运行工况下快速启动的精确电磁暂态仿真模型,可实现在全风速范围内,风电机组启动后1 s内快速进入稳定运行状态。最后通过数据比对验证了所提出的参数识别方法能够反映实际风电的关键特性,所建立的电磁暂态仿真模型准确无误,具有较好的实际应用价值。     

短路故障和风速突变情况下双馈风力发电机组模型研究

针对风力发电系统动态仿真模型在风电测试中的重要性,在分析风力机、变流器、双馈风电机组等数学模型的基础上,进行风力发电系统通用的定子磁链定向和电网电压定向控制系统设计.采用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了变速恒频双馈风电系统的动态仿真模型,针对并网点短路故障和风速变化时风力发电系统的暂态运行特性进行了仿真研究;最后基于所建模型进行了试验验证,实测结果与仿真结果相吻合,验证了所建动态模型的有效性.     

电网约束下变速风电机组的限负荷控制策略

为适应目前电网限制风电场上网发电量的要求,风电机组需要具备全程风速范围内的功率限发调节能力。对变速风力发电机的限负荷控制策略进行了研究,建立了风电机组功率对象的数学模型,分析了可实现机组功率调节的桨距角控制模式和转矩控制模式,并建立了仿真模型,针对多种典型工况进行详细的仿真对比。结果表明,转矩控制模式下风电机组调节过程具有更好的动态特性,更适合于实现电网限发条件下的变速风电机组功率控制。     

漂浮特性对风力发电机塔基载荷性能的影响

为研究漂浮特性对风力发电机塔基载荷性能的影响,使用仿真技术进行分析.将漂浮平台和波浪载荷考虑到已建好的风力发电机组模型中,形成漂浮式风力发电机组分析模型.以NREL 5 MW数据为基础,利用FAST软件对漂浮式和基础固定式风电机组涉及的各典型工况进行载荷性能仿真,并将2种风电机组的仿真结果进行对比.研究结果表明：漂浮特性对风电机组塔基载荷的波动及极限载荷的影响显著,通过对比2种风电机组各典型工况下的仿真结果,得出漂浮式风电机组塔基极限载荷相比基础固定式机组结果呈现规律分布,并对规律分布的原因作出了分析.     

基于实测参数辨识的双馈风机机电暂态建模研究

目前南方电网仿真中风电机组模型主要采用CE模型,与实际情况存在差异,急需开展基于实测数据辨识的风电机组机电暂态建模技术研究。本文主要介绍了PSD-BPA双馈风电机组详细控制模型,并结合现场实测数据完成了东风电气1.5 MW风电机组机电暂态建模与仿真,通过仿真与实测的比较验证了辨识模型的准确性和实用性。     

不同撬棒保护投入时刻下双馈风电机组短路电流计算分析

双馈感应风电机组故障特性不同于传统同步电机,对电网继电保护的整定与配合产生不利影响,需从解析的角度揭示双馈感应风电机组的故障暂态机理。以双馈感应发电机空间矢量模型为基础,结合电路动态响应理论,建立了双馈风电机组三相短路电流解析计算模型。所建模型考虑了定、转子电阻的影响,从理论上证明了衰减时间常数的由来及与频率分量的对应关系。考虑到控制作用的影响,撬棒的投入会有延时,解析模型计及了不同的撬棒保护投入时刻。与仿真和现场试验结果对比验证了所建模型的准确性,并从仿真角度分析了转子电压、双馈风电机组运行状态及转子侧控制策略对故障电流的影响。最后运用解析模型定量评估了定转子电阻、短路发生时刻及DFIG的运行工况等因素对短路电流的影响。     

适用于电力系统全过程动态仿真的风电机组典型模型

风电的随机波动性给电网的规划运行带来了不利的影响。针对目前国内在风电仿真分析时使用的模型所存在的问题,包括机电暂态特性仿真不够准确且缺乏中长期动态仿真等,建立了适用于电力系统全过程动态仿真的典型风电机组模型。该模型包括反映风电机电暂态特性的发电机和换流器控制模型、低电压穿越控制策略和保护模型,以及反映风电中长期动态特性的风速波动和有功控制模型。该模型能够对风电机组机电暂态特性,特别是低电压穿越过程的运行特性进行准确地仿真;通过设置风速波动输入,能够较准确地模拟风电机组出力的长时间变化过程及其对电网造成的影响。通过与大电网实测数据的仿真对比,验证了风电机组模型在机电暂态和中长期动态仿真中的有效性。     

联网风电机组风速-功率特性曲线的研究

介绍了变速恒频风力发电机的基本运行机理及其PSASP/UPI仿真模型的开发原理。采用统计学方法分析了风电场中风电机组的实测运行数据,并在此基础上重新建立了适用于联网风电机组仿真模型的风速–功率特性曲线。仿真结果表明,该曲线更接近于风电机组的实际运行情况,在变速恒频风力发电机的仿真模型中,采用上述曲线能显著提高仿真的精确性。     

并网异步风电机组有功功率的振荡频率分析

为了准确研究影响并网风电机组功率波动因素及规律,提出了不同运行工况以及不同风力机模型和参数对异步风电机组有功功率的振荡频率研究。首先,采用等效集中质量法,结合异步发电机电磁暂态模型,建立了不同风力机传动链等效的异步风电机组数学模型。其次,在风速扰动下,对不同传动链模型、传动链刚度系数以及不同风速扰动频率时机组有功功率振荡的频率进行仿真分析。最后,在电网三相短路故障情况下,针对等效两个质量块传动链模型,对不同传动链刚度系数和故障持续时间的机组有功功率振荡频率进行仿真。研究结果表明相同振荡频率下的有功功率幅值与风力机模型、传动链刚度系数以及故障持续时间密切相关。     

并网异步风电机组有功功率的振荡频率分析

为了准确研究影响并网风电机组功率波动因素及规律,提出了不同运行工况以及不同风力机模型和参数对异步风电机组有功功率的振荡频率研究.首先,采用等效集中质量法,结合异步发电机电磁暂态模型,建立了不同风力机传动链等效的异步风电机组数学模型.其次,在风速扰动下,对不同传动链模型、传动链刚度系数以及不同风速扰动频率时机组有功功率振荡的频率进行仿真分析.最后,在电网三相短路故障情况下,针对等效两个质量决传动链模型,对不同传动链刚度系数和故障持续时间的机组有功功率振荡频率进行仿真.研究结果表明相同振荡频率下的有功功率幅值与风力机模型、传动链刚度系数以及故障持续时间密切相关.     

计及运行工况的风电机组停运模型

根据风电机组停运的特点,把其分为电磁系统和机械系统。考虑电网运行工况对风机停运的影响建立了基于电网电压和频率的电磁系统的故障率模型;考虑天气对风机停运的影响建立了基于风速的机械系统的故障率模型,综合上述两方面,得到计及运行工况的风电机组故障率模型。在Matlab中对某1.5 MW风机进行仿真,给出了不同运行工况下风电机组的故障率。此模型能够反映电网运行条件和外界风速对风电机组故障率的影响,能够如实表征风电机组实时运行的安全可靠性水平。     

基于厂用电负荷修正模型的火电机组进相能力仿真

为了解决传统机组进相能力确定方法偏差较大、试验工况单一的问题,提出一种基于厂用电静态负荷模型的火电机组进相能力仿真方法。首先基于实际电厂运行数据,采用参数辨识方法提出厂用电静态负荷的修正模型;然后在PSD-BPA软件平台中搭建厂用电模型,仿真测试不同运行工况下,厂用电达到电压限值或机组达到静态稳定极限时的发电机进相深度。算例采用某百万机组2013年6月至2015年6月的实测数据,仿真计算了该机组的进相能力,并与进相试验实测数据进行了比较,结果表明了所提方法的有效性和合理性。