基于聚类分析的双馈机组风电场动态等值模型的研究

针对大型双馈机组风电场,提出一种新的动态等效建模方法。该方法是一种基于双馈风力发电机暂态电压特性的聚类分群方法,即根据风电场内各双馈发电机受系统故障影响程度的不同,识别出电压的动态响应行为相近的风力发电机,并对分群后的双馈发电机及其电气接线系统进行等值聚合,实现了双馈机组风电场的动态等值多机表征。利用电力系统分析综合程序(PSASP 6.2),搭建了双馈机组风电场详细模型和等值模型,并与传统的单机等值模型进行了比较分析。结果表明,所建立的多机等值模型能够较准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性。     

基于滑差同调的风电场动态等值方法

大规模风电场发电机组的等值简化对风电场的研究具有重要意义。提出一种风电场动态等值方法,该方法以滑差变化曲线作为反应风电机组运行点的分群原则,通过提取能够反映风力发电机组滑差动态响应情况的指标,进行风电场机组的动态分群;对滑差同调的机组参数加权平均,得到同调机群的等值模型,进而将风电场等效为几台等值机模型;最后,利用Matlab/Simulink仿真平台搭建风电场的详细模型和等值模型,并进行仿真分析,分别验证分群指标的有效性和风电场等值模型的准确性。     

直驱式永磁同步风电机组的风电场等值建模

通过对直驱式风电机组运行状态的分析可知:在风电场中,桨距角大于0的机组运行于额定工作点,而其余风电机组的运行点可由电磁转矩、发电机转速这两个状态变量反映。由此,提出了一种以风电机组具有相同或相近运行点为分群原则的风电场等值建模方法:首先将桨距角大于0的机组归为一组,再以电磁转矩、发电机转速作为分群指标利用K-means聚类算法进行分群计算,最后采用容量加权法计算分群后等值机组的参数并考虑了风电场内集电系统的影响。为了进行对比分析,在Matlab/Simulink平台上搭建了风电场的详细模型、以状态变量分群的等效模型及以风速分群的等效模型,仿真结果验证了所提出的建模方法能更准确地反映风电场在风速波动及电网故障情况下的动态特性。     

基于等效风速的风电场等值建模

随着风电场联网规模的不断扩大,风电功率波动对电网影响愈加显著,风电场建模已成为一项重要研究课题。本文提出了用一台等值机来表征场内风电机组整体性能的风电场等值模型,该等值机组在等效风速作用下所产生的风电功率与所有机组输出功率相等,适用于含风电场的大规模电力系统仿真。构建了基于输出功率最大相关性原则的等效风速选取方法,提出...     

双馈风电机组动态等值模型仿真研究

大型风电场的动态等值和建模是研究多时空尺度风电场并网问题的基础,建立精度较高的等值模型是其中的关键问题.以双馈风电机组为研究对象,针对直接聚合等值成单机存在的动态误差较大的问题,建立了一种结合粒子群优化算法的等值模型来提高动态等值精度.首先采用先聚合后优化的思想,将风电场参数聚合等值成单机,分别对电气参数、无功参考值、有功控制器参数、有功直流电压控制器参数运用粒子群算法进行优化,对比各种等值模型与详细模型在三相短路故障时的动态等值误差.研究结果表明,对有功和直流母线电压控制器参数优化后的等值模型能够准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性.     

风电场风速等效方法研究--定风速等效研究

搭建由异步发电机构成的三行三列风电场仿真模型,通过加权聚合方法将九台风机有效地等值为一台风机。提出了加权平均法和利用风能利用系数Cp反推法两种风速等效方法,验证这两种等效方法在短期风速不造成桨距角动作情况下对风电场等值前后的影响。结果显示两种风速等效方法均能得出有效的等值风电场的等效风速,在输入短期恒定风速且不造成风场中桨距角动作的情况下对等值前后风电场输出功率所造成的误差均在允许范围内,且利用Cp反推法效果更为优越。     

一种处理风电场静态功率等值分散性的等效风速法

随着风电场规模不断的扩大,其输出功率的波动性对电网的安全经济运行带来的不利影响也越发明显。把握风电场输出功率波动特性是开展风电联网运行分析的迫切需求,直接关乎到分析结果的准确性、合理性。由于风电场输出功率取决于自然风速,各机组安装处所感受到风速存在时空差异性,直接导致了同一风电场内部不同位置的机组出力的差异,即输出功率的分散性。为描述风电场内各机组输出功率的分散性,本文提出一种处理风电场静态功率等值分散性问题的等效风速法。利用等效风速作为风电场等值模型的输入,解决了传统风电场静态等值模型无法解决风电场出力的分散性问题,提高了等值模型的精度,对准确评估风电场联网运行性能具有重要作用。有助于电网调度合理安排生产计划,减少系统备用容量,提高含大规模风电场电网运行安全性和经济性。     

大型风力发电场等值建模研究综述

着重介绍了大型风电场等值建模的主要特点和发展过程,并对动态等值模型和稳态等值模型进行了分析比较,同时对当今研究的关键问题进行了简要分析。     

考虑励磁和调速器系统的水电机群等值建模

对中小水电机群进行等值建模是对含水电的电网进行动态分析时的一种实用方法,励磁和调速器系统对等值模型的精度具有突出影响.提出了含励磁和调速系统的中小水电机群等值建模方法,该方法以传统的基于同调法的水电机群等值模型为基础,考虑励磁与调速器系统的等值,采用PLPF法得到励磁系统的等值参数,采用加权平均法得到原动机及调速器的等值参数.算例表明该方法在动态过程的误差较小,能够提高仿真精度.在此基础上,进一步分析了励磁和调速器系统对动态特性的影响.     

基于MMBN分群算法和容量加权参数聚合方法的风电场等值模型研究

为提高风速分布不均匀时风电场等值模型的精度,提出了一种适用于双馈式风电场和鼠笼式风电场动态等值的方法。提出基于谱聚类的改进最大最小距离算法对风电场进行分群,该算法可以自动确定风电场最恰当的分群数量,避免传统算法分群数量的设置对仿真时间和精度的影响,提出一种可以无需改变变流器控制器参数的参数聚合方法,避免繁琐PI调整过程。通过PSCAD算例仿真及结果对比,表明该方法所建立的双馈式风电场和鼠笼式风电场等值模型的输出在稳态和故障情况下都能很好地表示详细模型。     

含双馈感应电机风电场的动态等值

实际风电场包括多台风电机组,对其机械和机电特性动态建模,需要引入大量微分方程,计算量较大。文章提出并实现了一种双馈感应风机机电暂态过程的等值算法。对风力机、传动系统、感应发电机、变流器及控制系统分别进行合并。考虑了风速在额定值以下或以上时,风力机采取速度控制和功率控制策略,分两种情况等值风速和风能利用系数。分别考虑电网故障和风力机风速扰动,比较等值前后风电场出口电压和功率,以及电网中同步发电机功角和频率。仿真结果表明,所提等值算法误差小,计算效率高,对风电系统暂态稳定分析具有良好的应用效果。     

同步发电机组戴维南等值模型

为了解决电网机电暂态仿真中利用高阶发电机实用模型和梯形法而引起的机网方程"维数灾"和迭代求解问题,基于戴维南等值原理,利用梯形积分法建立了线性发电机组的离散时域d-q轴和x-y轴戴维南等值模型.使得在仿真中发电机可以选择高阶实用模型,而不影响机网方程的维数.该模型在一段时间内与原发电机组模型等值,而非一个积分步长,从而减少了修正模型的计算量.功角计算取决于相应变量的过去时间值,从而解决了利用梯形法求解机网方程所造成的迭代求解问题.仿真结果表明,模型具有较高的仿真精度和数值计算稳定性.     

基于WAMS的同步发电机组动态等值研究

广域测量系统(WAMS)可对广域分布的电力系统的电气量进行实时测量,为大型电力系统的安全分析和稳定控制提供了新的技术途径。提出了应用WAMS信息进行动态等值的思想。具体研究了一个发电厂的动态等值,并应用非线性最小二乘法来辨识等值模型的参数。最后应用某一省级电网的系统模型进行了动态等值数字仿真研究,结果表明该方法具有很好的准确性和可信度。     

基于哈密顿原理的新能源并网逆变器小信号等值建模方法

作为新能源并网的重要接口,逆变器在新能源场站中得到大量应用。然而,由于逆变器控制复杂,对大规模的并网逆变器群难以直接进行理论分析与仿真计算。为了便于分析多逆变器系统的动态特性与稳定机理,有必要在保留逆变器主导特性的前提下研究并网逆变器的等值建模方法。基于哈密顿作用量的同调等值方法可实现逆变器群的模型聚合,且具有明确的物理意义。利用哈密顿原理,推导出了基于逆变器传递函数的同调判据,并将判据简化为基于幅频响应的小信号等值判据。该判据具有较好的解析性和实用性,可为大规模逆变器系统的稳定性分析提供模型简化依据。最后,针对5台逆变器组成的并网系统,基于所提出的传递函数判据实现了分群等值,通过对比等值前后的模型响应特性,验证了所提方法的有效性。     

基于系统等值和频率扫描的复杂大系统多串补SSR风险快速评估

针对含多个串补的大规模交直流输电系统,为了保障电网安全稳定运行,需要对其发生次同步谐振(SSR)的风险进行快速有效的评估.以2009年南方电网迎峰度夏阶段的实际情况为例,将计及电阻的两点等值法和频率扫描法相结合,实现了对复杂大电网多个串补SSR风险的快速评估,然后针对有发生SSR风险的汽轮机组采用PSCAD/EMTDC程序搭建详细的电磁暂态模型(包括轴系模型),并进行了故障仿真验证.分析结果表明,该快速评估方法效果很好,具有很强的实用性.     

互连电力系统自适应紧急控制 I：等值模型的多步递归最小二乘辨识

本文提出一种互连电力系统紧急状态等值模型的多步递归最小二乘辨识方法。只需要局部测量，该方法就能估计互连电力系统等值两机模型参数（惯性常数、阻尼系数、内电势、相对功角和相对角速度）和联络线电抗．换言之，在线估计紧急状态下互连电力系统的平衡点和系统状态是可能的．所估计的模型能用于各种紧急状态控制和别的方面．用一个四机系统的仿真计算证明了多步最小二乘辨识的有效性．     

一种风电机组的故障预测算法

提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM,least squares support vectormachine)理论的故障预测算法,利用该理论方法的回归预测算法进行分析,选用径向基核函数(RBF)作为预测模型核函数,通过MATLAB建模仿真,验证了对风力发电机组故障的较准确的实时预测。针对某风电场某台风机高速端轴承的振动数据进行特征参数预测研究,有效降低了模型的复杂度,且运算简单、精度高、收敛速度快。仿真结果表明,文中所提模型在预测精度和运算速度上都在很大程度上优于其他模型。     

HVDC换流器交流等值谐波阻抗研究

高压直流(HVDC)输电换流器交流等值谐波阻抗的计算对交直流系统谐波不稳定的研究和HVDC系统交流滤波器的设计具有重要意义。基于开关函数法,计及换流器直流侧谐波电流调制到交流侧产生的两种主导谐波电流的影响,同时考虑这些谐波经换流器的反复多次调制,提出了新的换流器交流等值谐波阻抗模型。通过分析换流器谐波对其交流等值谐波阻抗的影响,提出了基于时域仿真计算换流器交流等值谐波阻抗的方法并给出了具体的计算步骤,该方法消除了换流器自身是一个谐波源对仿真结果的影响。最后,以宜华直流工程为算例,将换流器交流等值谐波阻抗数学模型计算结果与时域仿真结果进行对比,表明新的换流器交流等值谐波阻抗模型较当前主流数学模型的准确性有较大改善并且在低频范围内有较高的准确度。     

基于VSC-HVDC并网的海上风电场无功补偿控制策略

随着规模的扩大和并网距离的增加,海上风电场对电网电压稳定性影响愈加显著。针对经VSC-HVDC并网的双馈型海上风电场,逐一分析双馈机组(Double-fed induction generators,DFIG)特性和VSC-HVDC系统结构特征以及控制模型。在此基础上提出利用风电场侧换流站、风机网侧变流器和转子侧变流器三者相协调的无功控制策略,以提高系统电压稳定性。最后以CIGRE B4-39系统为例,运用DIgSILENT软件进行建模仿真,分析海上风电场出口母线电压发生跌落事故时并网点电压、各无功电源输出功率和风电场有功功率波动曲线,验证该控制策略的有效性。     

RBF-NN与RBF-SVM组合的风电功率预测研究

针对单一预测模型无法全面利用历史数据对风电场风电功率预测问题,本文提出了基于径向基神经网络(RBF-NN)与径向基-支持向量机(RBF-SVM)组合的风电场风电功率预测模型,通过固定综合权系数将2个模型融合在一起,同时采用最小二乘法来求取各子模型的权系数,实现2个子模型的优势互补,并对实际某风电场的功率数据进行预测仿真和测试。仿真结果表明,2个模型组合后,平均绝对误差为11.63%,分别比子模型降低0.87%和0.76%,证明所提出的组合预测模型能有效提高预测精度。该研究满足实际的调度预测要求。