双馈风电场的轴系扭振特性与等值建模

为了研究双馈型风电场的轴系扭振特性,先建立双馈风力机的单机扭振和多机扭振小扰动模型,并基于多机系统状态方程提出一种适用于风电场多机扭振的等值简化模型。通过模态分析法分析多机小扰动模型的轴系扭振,发现多机组间存在扭振传递作用,说明风力机轴系扭振不仅仅是单机行为。以3台双馈风力机并联运行为例,通过时域仿真验证了该结论。最后,通过多机小扰动模型和多机等值简化模型的仿真结果比较证明了该等值模型保留了原风电场的扭振信息,降低了数据处理复杂度。     

含变速双馈风电机组风电场的等值问题

在研究含变速双馈风电机组的风电场对电网的影响时,需要建立合理的风电场模型.文章介绍了大型风电场的等值建模的主要特点,探讨了含变速双馈风电机组的风电场等值方法和在等值过程中应注意的问题,为今后变速双馈风电机组在大型并网风电场中的应用提供参考.     

基于改进型K-均值算法的双馈风电场暂态等值研究

针对DFIG风电场单机等值精度较差问题,建立了一种基于改进型K-均值算法的多机暂态等值模型,用来提高等值精度。首先选取能够反映风机暂态运行点的主导状态变量作为划分指标,并依此进行多机等值;然后,运用加权容量法对DFIG等值机相关参数进行计算。最后,对比了等值模型与详细模型在相同故障扰动时的特性曲线,结果验证了等值方案的有效性。     

基于Crowbar保护的双馈感应发电机组的低电压穿越研究

分析了双馈感应发电机组在电网电压跌落时Crowbar阻值变化对电网的影响。根据双馈感应发电机(Doubly-FedInduction Generator,DFIG)的数学模型,推导出在发电机机端发生对称故障时,定子、转子电流的表达式,通过故障期间的最大转子电流,给出Crowbar阻值估算值。在EPSCAD/EMTDC软件中仿真分析不同的Crowbar阻值对系统的影响,验证公式推导的正确性,并通过仿真试验确定合理的Crowbar切除出时间。     

双馈风机变流器Crowbar设计

为了满足国家电网"低电压穿越功能"的强制性要求,风电机组的核心部件变流器必须要设计保护装置Crowbar电路。文章主要结合电压跌落时双馈式风电系统工作过程和工作方式,以1.5MW双馈变流器为例,选择了主要的开关器件IGBT,设计了其主电路和驱动电路,并对设计结果进行了试验验证。     

双馈风电机组的建模仿真及其等值方法研究

文章分析了双馈风力发电机组的数学模型及控制模型,基于PSCAD/EMTDC平台搭建了双馈风力发电机组仿真模型,以阵风和渐变风为例,对风力发电机组并网运行端口的稳态特性和故障特性进行仿真,其结果实现定子侧有功、无功解耦控制及电压的恒定,验证了所建模型的正确性。在考虑尾流效应的情况下,研究了不同类型的双馈风电机组等值思路,搭建了等值模型,对其等值前后的稳态、暂态特性进行对比分析,结果表明了该等值方法的有效性,为大规模并网型双馈机组风电场进一步研究提供了有利条件。     

双馈风电场次同步振荡建模与分析

为了对双馈风电场经串联补偿线路外送风电时引起的次同步振荡现象进行分析,根据风电场实际运行情况,建立了基于IEEE第一标准型的次同步振荡模型。首先运用频率扫描法筛选出具有潜在谐振风险的系统运行状态,其次在数学模型的基础上,运用特征值法进行系统的小干扰稳定性分析,对风电场独有的次同步振荡形式,次同步控制相互作用的作用机理进行了阐述,最后利用时域仿真方法分别分析和验证了风速、串联补偿度以及控制器参数对风电场次同步振荡的影响。仿真和分析结果表明,风速越小、串补度越高、RSC电流控制环比例和积分增益参数越大,越容易引起次同步振荡。     

基于数值等效建模的双馈风电场次同步振荡研究

针对双馈型风电场并网引发次同步振荡的问题,对涉及的次同步控制相互作用进行研究分析。基于PI控制环节数值等效电路,建立了双馈电机转子侧变流器的等效电路模型,并通过对内外环参数的灵敏度分析进行了模型简化。在此基础上,对全系统的等值电路模型进行了阻抗频率扫描,得到了系统的阻抗频率曲线,并基于此分析了双馈型风电场并网次同步振荡的影响因素。通过时域仿真分析验证了对次同步振荡影响因素分析的正确性和所建模型的适用性。     

双馈风电机组Crowbar保护电阻阻值优化整定

电网发生故障导致双馈感应发电机转子绕组经Crowbar保护电阻Rcb短接后,将引发风电机组后续的暂态过程。在后续的暂态过程中,如果Rcb阻值不当,一方面将危及转子侧变流器运行安全,另一方面将导致风电机组电磁转矩和机械转矩不能达到新的平衡,引起转子加速,可能触发超速保护动作,致使风电机组发生超速脱网。仅考虑保障转子侧变流器运行安全整定Rcb阻值,将使风电机组存在超速脱网风险。分析Rcb阻值对Crowbar保护动作后双馈风电机组转矩平衡关系的影响,推导双馈风电机组发生超速脱网的边界条件。在此基础上,提出综合考虑保障转子侧变流器运行安全和降低超速脱网风险的Rcb阻值优化整定方法。仿真结果表明方法的有效性。     

大规模并网型风电场等值建模研究现状

风电场等值模型的建立有助于对含有大规模风电接入的电网进行稳态运行以及各种稳定性问题的分析研究。介绍了风电场等值建模的基本思想,基于国内外关于大规模并网型风电场等值建模的研究现状,对风电场稳态和动态的各种等值建模法进行了简要的分析和综述。     

大型风电场失速型机组等值建模的研究

对于风电场中失速型机组的多机等值,采用异步发电机的机电暂态模型求解发电机组的等值电气参数,利用基于传递函数概念的参数辨识方法及最小二乘法求解发电机组的动态等值参数。利用系统等值得结果对一实例进行仿真,结果表明了等值方法的有效性和正确性,为今后研究风电场与电网之间的相互影响提供了良好的模型基础。     

基于实测数据的风电场稳态等值建模研究

针对大型风电场仿真模型复杂,计算量大的特点,提出一种利用实测数据建立大型风电场稳态等值模型的新方法。通过粒子滤波算法对原始风速数据进行预处理,消除噪声干扰对真实数据的影响;考虑到风电场内风机的风况差异问题,采用K-均值聚类算法提取反映风电机组风况差异的特征风速,以简化建模过程;选择特征风速和实测风电功率为输入、输出信号,应用BP神经网络拟合风电场稳态等值模型。该模型考虑了风电场地形地貌、机组分布因素,利用实测数据对模型进行泛化能力分析和精度验证,仿真结果表明,该方法具有一定的准确性与合理性。     

内置Crowbar电路的双馈风电机组短路特性研究

风电装机容量在电网中所占的比例不断增高,当电网运行出现故障时,不能忽略风电机组短路电流对继电保护装置所造成的影响。当电网电压大幅度跌落时,撬杠保护(Crowbar)动作使风力发电机组的拓扑结构发生变化,影响风电送出线路继电保护装置的整定计算。文章在推导撬杠保护动作时风电机组等值模型的基础上,分析得到双馈感应风力发电机组的短路特性以及用于短路电流计算的模型,最后在PSCAD平台下验证了模型进行线路保护装置整定时的有效性。     

双馈风电场群LVRT研究及与低电压保护配合仿真

针对目前缺少研究风电场容量不断扩大和数量日益增多下风电场低电压穿越（LVRT）的问题,以双馈风电场群为例,基于DIgSILENT/PowerFactory软件,采用与电压跌落幅度相关的无功控制策略,研究风电场运行方式、拓扑结构对风机LVRT能力的影响及不同风机对相同点故障的LVRT能力,为考虑LVRT的风电场群输电组网的拓扑优化研究奠定了基础。同时,提出与风电场LVRT要求相配合的分段式低电压保护判据,运用独特的DSL编程语言嵌入风机转子侧保护模块中,实现该保护逻辑和动作功能,最后进行仿真验证。结果证明该保护能很好地满足LVRT的要求。     

双馈风电场群LVRT能力及其与低电压保护配合的研究

针对目前缺少研究风电场容量不断扩大和数量日益增多下风电场低电压穿越(LVRT)的问题,以双馈风电场群为例,基于DIgSILENT/PowerFactory软件,采用与电压跌落幅度相关的无功控制策略,研究风电场运行方式、拓扑结构对风机LVRT能力的影响及不同风机对相同点故障的LVRT能力,为考虑LVRT的风电场群输电组网的拓扑优化研究奠定了基础。同时,提出与风电场LVRT要求相配合的分段式低电压保护判据,运用独特的DSL编程语言嵌入风机转子侧保护模块中,实现该保护逻辑和动作功能,最后进行仿真验证。结果证明该保护能很好地满足LVRT的要求。     

Crowbar优化控制策略下的双馈风机无功调节能力研究

在分析双馈风机(DFIG)无功调节原理的基础上,根据最新的低电压穿越要求,建立优化的Crowbar控制策略,进而提出在电网严重故障期间内,Crowbar投入时由网侧变流器充当STATCOM为电网提供无功,Crowbar退出时无功输出继续由转子侧变流器励磁调节控制,推导出DFIG网侧及定子输出无功功率极限的表达式,结合优化的Crowbar控制策略研究DFIG的无功调节能力,最后利用RTDS平台进行仿真验证。结果表明,DFIG的无功调节能力与理论分析一致,在电网故障期间,应用此控制策略的DFIG可连续提供最大无功支持,且能帮助恢复电网电压。     

计及模型鲁棒性的有源配电网动态等值建模方法研究

在分析有源配电网与大电网相互作用时,准确的有源配电网模型至关重要。由于有源配电网内部可再生能源具有随机性和时变性,基于有源配电网某些特定运行点处系统动态特征所建立的传统等值模型,存在鲁棒能力差的问题。针对这个问题,文章提出了一种计及模型鲁棒性的有源配电网动态等值建模方法。首先建立能够表征有源配电网不同运行状态的系统特征数据库,并采用two-step聚类法和Fisher判别方法对有源配电网运行状态进行分类;然后,基于关键参数辨识方法消除参数辨识过程中的多解问题;最后,通过Elman神经网络,获得能够适应于系统不同运行状态的等值模型鲁棒性参数解。通过仿真算例验证了该方法的有效性。     

双馈风电场有功频率分层控制

风电场有功频率控制是风电场接入电网运行的关键技术。在分析双馈风力发电机组减载运行控制策略及超速法下双馈风力发电机组的减载运行调节能力的基础上,提出了提高双馈风电场的有功调节能力及接入电网后系统频率稳定性的有功频率分层控制策略。该策略根据不同风速区风电机组的减载运行调节能力差异,设计了风电场层分配策略及风电机组层控制策略,在满足有功控制要求的前提下,尽可能提高风电场对电力系统暂态频率稳定的支持。仿真结果表明,该控制策略在系统稳定运行时尽可能存储转子动能,当出现功率扰动后,能够通过快速释放转子存储的动能响应系统频率变化,从而提高了双馈风电场接入电网后的系统频率稳定性。     

基于RTDS的风电场等值建模与验证分析

针对风电场运行条件复杂、运行工况动态变化导致风电场输出功率的分散性问题,采用数理统计方法对风电场外特性进行稳态等值,考虑到大型风电场所处地形复杂、机群分布不规则带来的风速差异性问题,以风电场内长时间尺度实测风速数据作为特征变量,采用改进动态聚类算法进行机群划分,进而基于风电场参数对等值机模型的参数进行聚合辨识。基于RTDS实时数字建模及仿真试验分析结果表明,建立的风电场等值模型能够准确地反映风电场在不同风速及电网侧短路故障下的动态特性,可用于含双馈风电机组风电场接入电力系统稳定性分析。     

基于优化HAC算法的风电场等值建模方法

采用合适的风电场等值建模方法可以准确地分析风电场的相关特性。介绍了一种基于优化HAC算法的风电场等值建模方法,该方法兼顾建模简易与等值精度高2个方面,通过选取一般性指标与决定性指标这2种聚类指标,并采用优化的凝聚层次聚类(HAC)算法改进现有风电场等值建模方法。最后通过仿真验证及对比分析,证明了该方法在风电场等值建模中的有效性和优越性。