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。     

电网故障下永磁直驱风电机组机电暂态全过程等值建模方法

随着风电渗透率的增加,大规模风电并网对电网暂态的影响越来越大,亟需建立可用于大型电力系统暂态稳定分析的永磁直驱风电机组机电暂态模型.目前,永磁直驱风电机组的建模已有较深入的研究,但忽略了电网故障下风电机组运行工况的多状态性,难以通过简化等值的方式准确模拟风电机组在机电暂态过程的外特性,严重制约了含新能源发电的电力系统机电暂态分析.为此,文中考虑了变流器控制响应特性以及低电压穿越措施的影响,分析了电网故障下永磁直驱风电机组的多状态性特征,提出了永磁直驱风电机组机电暂态全过程建模思想;然后建立了多种状态下永磁直驱风电机组的机电暂态等值模型,进而通过推导状态切换条件,建立了永磁直驱风电机组故障全过程的机电暂态等值模型.最后通过仿真验证等值模型的有效性.     

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.     

福建风电仿真的外网等值

近年来,风电发展迅速。单一风电机组对电网的影响有限,然而大规模风电接入地区电网对电网电压的影响就不可忽略。风电机组内部动态特性较为复杂,用电网分析常用的机电暂态仿真程序(BPA)不能仿真其内部的详细动态,而电磁暂态仿真程序(PSCAD)则可以详细描述风电机组的特性,但由于我国缺少电磁暂态仿真数据,对于外部电网需进行BPA到PSCAD模型转换,这部分建模工作量巨大,且意义不大。本文提出一种基于实际电网BPA数据的外网等值结合PSCAD进行地区电网详细建模仿真风电接入影响的方法,可简单有效地仿真外部电网对地区电网的影响,解决了仿真准确度和工作量的矛盾。该方法应用于福建电网风电接入项目分析,取得了很好的效果。     

内蒙古电网完成首台风电机组机电暂态模型实测工作

<正>近日,由内蒙古电力调控中心牵头,内蒙古电力科学研究院继电保护及综自研究所联合中国电科院、阿拉善地区调度、北控公司、上海电气风电集团有限公司在北控厢和图50 MW风电场首次开展蒙西电网风电机组电力系统机电暂态模型建立与参数实测工作。测试团队在试验过程中采集了被测风机阶跃响应及低电压过渡过程中的几十组波形,用于后期仿真过程中的模型参数辨识,最终的精确风机机电暂态模型将纳入电力系统仿真分析。随着试验的逐步开     

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。     

基于实测数据的双馈风电机组外特性研究及简化建模

基于机理建模的双馈风电机组模型复杂,且未考虑电压跌落期间变流器控制策略的改变,难以分析双馈机组电压跌落对系统暂态稳定的影响。双馈风电机组机端电压跌落过程持续时间较短,机组的输出主要受变流器控制策略的影响,不同双馈机组的外特性存在较大差异。由于变流器在电压跌落期间的控制策略为企业机密,一般难以获取,给机理建模带来较大的障碍。非机理建模根据输出的外特性构建简化双馈机组的暂态模型,避免了双馈机组建模的复杂性。对比两种1.5 MW双馈机组电压跌落的实测数据,分析机组的输出特性,并据此构建了双馈机组在电压跌落和恢复过程的简化等值模型。在PSASP软件中利用自定义建模,构建简化模型,进行仿真对比,和测试机组的实际输出具有较高的符合度。基于风电机组外特性的简化模型降低了模型的复杂度,适用于分析双馈风电机组电压跌落对系统暂态稳定的影响。     

基于测试数据的直驱永磁风电机组简化等值建模和参数辨识

风电机组工作状态可以分为正常、故障和故障恢复过程,故障期间和故障恢复过程中变流器的控制策略会改变.分析直驱永磁风电机组电压跌落测试数据,机组外特性存在逻辑判断、限幅等强非线性环节,难以进行机理建模.对机组进行非机理建模,根据机组输出的外特性构建其简化模型,其中阻抗反映机组短路电流特性,电流源控制回路反映机组功率输出特性.电流源控制回路根据直驱永磁风电机组定功率、定电压的控制特性构建,其考虑了控制目标、时间常数、限幅以及逻辑等环节.简化模型中的参数通过电压跌落实测数据辨识获得.仿真结果表明所提模型能准确反映机组在电压跌落过程中的特性,满足暂态稳定分析的要求.     

基于电力系统仿真软件DIgSILENT的双馈异步风力发电机建模与仿真研究

从基本构成、运行特性、控制方式等方面阐述了双馈异步风力发电机的工作原理,介绍了在DIgSILENT电力系统仿真软件平台上建立双馈异步风力发电机动态模型的方法,并以此模型进行了机电暂态仿真,验证了在该软件平台上建立双馈异步风力发电机模型及其控制模型的正确性和有效性.     

双馈风力发电机组快速电磁暂态仿真模型

双馈风电机组含变换器等电力电子设备,电磁暂态仿真步长小、速度慢。为实现双馈风电机组的快速电磁暂态仿真,利用开关函数平均化的思想,建立了考虑Crowbar保护电路投切、变换器闭锁暂态过程的受控源型变换器统一简化等效模型,并提出一种预测校正的调制量计算方法,基于该等效模型构建了完整的双馈风电机组快速电磁暂态仿真模型。最后,以1.5 MW双馈风力发电机组为例,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型,从正确性、仿真步长适应性和仿真速度三方面对快速电磁暂态仿真模型进行验证。通过仿真结果比对分析,证明了该快速电磁暂态仿真模型不同应用场合的适用性。     

基于实测数据的双馈风电机电暂态仿真模型参数识别方法

双馈风电的机电暂态仿真模型具有比较复杂的结构和较多的控制参数,根据实测数据建立实际机组的模型参数是实际应用的重要前提和基础。根据双馈风电模型的基本结构特点以及不同模型参数对输出特性的影响程度,提出了基于参数影响程度的分类确定方法。首先根据双馈风电的基本原理和模型结构,分析不同部分参数变化对风电机组输出有功、无功特性的影响程度,指出正常控制方式、低电压穿越期间控制方式及参数具有较大影响;之后基于实际数据条件,针对不同参数提出了分别采用厂家获取、典型参数、实测拟合的分类处理方法;最后采用实际双馈风电机组介绍了方法的流程、参数拟合的结果和效果。实践证明该文提出的参数识别方法能够反映实际风电的关键特性,具有较好的实际应用价值。     

针对双馈感应风力发电机的PSASP与PSS/E仿真一致性分析

风电大规模并网对电力系统数值仿真提出了更高的要求。含风力发电机组的系统动态行为仿真一致性对电网运行控制和安全决策产生重要影响。构建了仿真一致性评估指标体系,提出了一种基于蒙特卡洛模拟的仿真一致性评估方法;从模型构造上对PSASP和PSS/E中的双馈感应风力发电机模型进行对比分析;通过典型算例,详尽评估了两种软件在不同风力发电机渗透率情况下的机电暂态仿真一致性。研究表明,随着风力发电机渗透率的提高,两种软件的仿真一致性逐步变差。     

改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性研究

提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)功能。目前，大部分基于双馈感应发电机的变速风电机组不具有故障情况下的暂态电压支持能力，当电网侧发生严重短路故障时，风电场的暂态电压稳定能力会影响到电网安全稳定。该文在DIgSILENT/PowerFactory中建立了具有暂态电压支持能力的变速风电机组转子侧变频器控制模型及用于故障后稳定控制的桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对风电机组和电网暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明，当电网侧发生三相短路故障时，风电机组转子侧变频器暂态电压控制能够控制风电机组发出无功功率支持电网电压；桨距角控制能有效降低变速风电机组机械转矩，避免出现风电机组超速及电压失稳。得出结论：采用变频器暂态电压控制及桨距角控制能够改善基于双馈感应发电机的并网风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组低电压穿越(LVRT)功能的实现及电网安全稳定。     

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。     

含风电的电力系统不对称故障后机电恢复特性修正方法研究

在发生不对称故障情况下,风电系统机电暂态仿真结果与电磁暂态仿真结果间存在较大的差异,严重影响了仿真系统稳定性评估的准确性。为减少在不对称故障情况下风电系统机电暂态仿真与电磁暂态仿真间的误差,文中提出了一种基于数据挖掘的风电系统机电暂态仿真恢复特性曲线修正方法,并给出了其机电仿真的主要误差评价指标。最后,以PSCAD/EMTDC上风电系统的电磁暂态仿真曲线为标准响应曲线,以PSASP上风电系统机电暂态仿真曲线为目标,通过构造相应的样本库和修正算例进行验证,仿真结果说明了所提出方法的有效性和评价指标的合理性。     

大型风电场对电力系统暂态稳定性的影响

对大型风电场接入后的电力系统暂态稳定性进行了研究.从理论上分析了基于双馈感应电机的风电机组的暂态稳定机理;基于双馈风电机组的动态数学模型,通过仿真计算研究了大型风电场并网对电力系统暂态稳定性的影响,分析比较了在同一接入点接入双馈风电机组与接入同步发电机组对电力系统稳定性的影响,仿真计算进一步验证了理论分析的结果;最后得出结论:基于双馈风电机组的风电场对电力系统暂态稳定性的影响要好于在同一接入点接入相同容量的同步发电机组.     

Integrated DFIG‐based wind turbine model with direct power control

This paper is focused on the model development of doubly fed induction generator (DFIG)‐based wind turbines. The model integrates mechanical and electrical systems. In the mechanical system, the aerodynamic properties are calculated in every section and every angle of attack by using a finite element analysis software, and the dynamic structure analysis is performed by using the Fatigue, Aerodynamics, Structures, and Turbulence (FAST) code. On the other hand, the electrical system includes DFIG modeling, the grid side converter (GSC) with DC bus voltage control, and the rotor side inverter (RSI) with direct power control (DPC). By using the direct power control strategy, the active power, reactive power, and power factor from the DFIG can be controlled to meet the requirements of the grid code. Moreover, the actual measured wind speed data are used in this work to simulate the outputs from the DFIG in order to confirm the feasibility of the wind turbine modeling. According to the simulation results, the proposed model is useful and can provide a reference for further studies about wind turbine technology. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

大规模双馈型风电场的小扰动稳定分析

探讨了大规模双馈型风电场并网后对电力系统小扰动稳定性的影响。在双馈型风力发电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)动态建模中,建立基于定子磁链定向控制策略的双馈风机实用机电暂态模型;在转子侧换流器建模中,引入定子磁链定向控制策略实现定子有功、无功功率的解耦控制;并在此基础上推导了含大型风电场接入的电力系统小扰动稳定特征值分析的状态矩阵;最后以新英格兰10机39节点系统为算例,对大型风电场接入的电力系统小扰动稳定性的影响进行了全面的仿真分析,得出了一些初步的结论。