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。     

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.     

风速波动时风电场动态特性分析

为了分析风速波动时风电场的电压特性,建立了考虑风机组尾流效应的风机输入风速模型及考虑风机输入风速不同的风电场动态模型,并对风电场采用不同模型时风电场的输出进行仿真比较,结果表明在分析风速波动风电场动态特性时,采用考虑风机间尾流效应和风电场内机组排列布置的风电场模型能够相对准确地反映实际风电场的动态特性,而采用不考虑风机尾流效应的风电场单机模型,夸大了风电场对系统的影响.同时对风电场分别采用恒速风电机组和双馈变速风电机组时的输出特性进行仿真,分析了以上两种风电机组的无功电压特性.     

一种新型的风电场机组配置方案

近年来建设的100MW风电场中,1.5MW以上的直驱风电机组与双馈风电机组是两大主力机型,其在风电场中的配置对并网后电网安全稳定运行有重要影响。本文根据直驱风电机组与双馈风电机组的各自特点以及不同的故障率,提出一种配置方案。     

PSCAD/EMTDC环境下双馈风力发电机组的建模与仿真

介绍了一种在PSCAD/EMTDC环境中建立双馈风电机组模型以用于电磁暂态分析的方法。分析了风力机风速与输出转矩的关系,建立了机侧换流器的定子磁链定向矢量控制模型、网侧换流器的电网电压定向矢量控制模型,并考虑了低电压穿越控制策略。最后在PSCAD/EMTDC环境中建立了双馈风电机组的模型,仿真验证了建模方法的有效性和正确性。仿真结果表明,在PSCAD/EMTDC环境中,双馈风机建模方法能够准确地描述风电机组的电磁暂态特性。     

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。     

基于风电场继电保护数字-物理动模闭环仿系统设计

文章研发了基于风电场并网的继电保护数字-物理动模闭环仿真系统检验平台,平台采用DDRTS电磁暂态仿真软件编程实现了对风电场电流实测数据进行波形动态回放的功能,同时利用仿真软件搭建了直驱、双馈风电机组模块,计算其风电场并网系统保护定值。构建了含微机保护装置、模拟断路器的硬件模拟系统,通过DDRTS输入输出连接完成闭环实时仿真系统。应用某地区风电并网系统对该动模仿真系统平台进行了试验验证,结果表明其能够进行正确检验。     

基于改进K-means聚类算法的风电场动态等值

提出一种基于改进K-means聚类算法的动态等值建模方法,将风速、输出功率及转差率作为聚类指标对风电机组进行动态分群,然后将群内的风电机组分别进行等值,可实现风电场的动态等值多机表征。利用算例系统进行验证,仿真结果表明该文所提出的等值方法能更准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性。     

风电机组的机舱振动位移极值模型与现场数据验证

针对风电机组的安全性评估，研究机舱振动位移极值模型和现场数据验证。基于某风电场1.5 MW风电机组的计算模型，仿真DLC1.1工况下的载荷数据，建立风电机组机舱振动位移外推极值模型，结合统计学原理和载荷统计外推原理，得到风电机组的机舱位移极值；同时，对该风场风电机组机舱振动实测数据进行特征极值分析，用这些特征极值拟合得到不同风速段的风速分布和机舱位移分布，建立风电机组机舱振动位移的联合分布极值模型，外推得到位移极值。提出利用李雅普诺夫稳定性理论，确定风电机组机舱振动安全阈值边界的方法，利用这些极值确定风电机组机舱振动安全阈值边界，并用实际运行时的机舱位移极值数据，对这几种极值模型进行现场数据验证，无论仿真数据的机舱振动极值，还是实际数据的振动极值，均未超出安全阈值边界。     

低风速风电场风电机组的粗糙度取值研究

基于风资源分析软件WAsP中的粗糙度理论,推导风电机组粗糙度的计算公式,通过与建立风电机组模型的结果比较验证公式有效性,据此分析低风速风电场中风电机组粗糙度的影响因素,结果表明,设置风电机组粗糙度和建立风电机组模型对发电量的影响机理不同,风电机组的粗糙度与风电场平均风速、叶轮直径和轮毂高度呈正相关,与风电机组额定风速和风电机组间距呈负相关。     

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。     

不同类型漂浮式风电场内机组塔基载荷研究

构建基于NREL 5 MW 风电机组的海上固定式风电场和不同类型的漂浮式风电场,考虑不同类型风电机组尾流特性、平台漂浮特性的差异,在不同工况下对风电场内机组动力学响应进行仿真计算。通过时域分析与箱线图分析,对风电场内各位置处机组在风、浪、尾流联合作用下的塔基载荷进行对比研究。结果表明：在相同工况下,Spar式风电场内机组风轮与平台位移值、塔基载荷在来流方向上最大;在中低风速下,风电场内机组塔基载荷相差较大;高风速时,塔基载荷相近;随着风速的增大,漂浮式机组塔基载荷呈先增大后减小的规律。     

并网双馈风电机组低电压穿越能力研究

详细分析了双馈风电机组LVRT功能的实现原理,并在电力系统仿真分析软件PSASP中建立双馈风电机组的LVRT功能模型,采用地理接线图直观地表示风电场外部系统发生短路故障瞬间对风电机组端电压的影响．并以我国某地区电网为例来分析在风电场接入方式不同的情况下系统短路故障对风电机组的影响。根据仿真结果给出风电机组LVRT能力的最低电压限值要求。最后提出了利用串联制动电阻来提高风电机组的LVRT能力的新方法。分析结果表明,串联制动电阻能够可观地提高风电机组的低电压穿越能力。具有较高LVRT能力的风电机组。可以节省一定的投资费用,在一定程度上降低了风电的上网电价。     

DFIG风电场短路电流计算影响因素分析

随着双馈风电发电机组并网容量的不断增加,研究双馈型风电场的短路电流特性具有重要意义。文章建立了双馈型风电场的短路电流计算模型,基于该模型分析了可能影响双馈型风电场短路电流的因素。利用DIg SILENT仿真软件建立了并网运行的双馈型风电场,仿真分析了风电场风速、集电阻抗、Crowbar阻值、故障点位置、故障类型、控制方式等因素对双馈型风电场短路电流的影响。为进一步全面研究双馈型风电场的短路电流特性提供参考。     

变速恒频无刷双馈风力发电机的建模与仿真

建立了包括风速、风力机和风力机机械控制部分、变速恒频无刷双馈风力发电机的整体动态数学模型：应用MATLAB软件中的SIMULINK环境,以建立的数学模型为基础搭建了变速恒频无刷双馈风电机组仿真模型。以渐进风和随机风为例．对仿真模型进行分析。仿真结果表明了变速恒频尤刷双馈风力发电机良好的运行特性及模型的正确性,并为无刷双馈电机在风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据。     

基于邻比模型分析的风电机组传感器监测研究

以风速计为例,提出基于邻比模型的风电机组传感器监测方法。风资源相似的多台风电机组(邻比机组)的运行工况和传感器测量值存在较强的相关相似性。采用多台风电机组风速计正常测量数据和非线性状态估计方法来建立多个风速计横向之间的邻比模型,该模型反映了邻比机组风速之间的相关相似关系。模型建立后,将风速计实时测量风速作为模型的输入。当某台机组的风速计出现测量异常时,其与其他邻比机组风速计之间原有的相关相似关系被破坏,邻比模型对该机组风速的预测残差将会显著增大,预示该风速计出现故障。该方法能够实现风电机组传感器状态的实时监测。通过某风电场实际运行数据,验证了该方法的有效性。     

双馈风电机组电能质量特性联合仿真建模分析

建立双馈风电机组（DFIG）联合仿真精细化模型——GH Bladed-Matlab模型。在GH Bladed中搭建机组主要机械部件模型,在Matlab中搭建机组的主要电气部件。选取2.2 MW的双馈风电机组搭建模型,根据现场测试数据修正GH Bladed-Matlab模型,使仿真得到的机组闪变外特性、谐波外特性、功率控制外特性与其现场测试波形外特性基本保持一致,确保研究得到的联合仿真模型高精确性。所建立的模型在针对机组电能质量特性因素定性研究的基础上,结合数据进行定量分析,为同系列机组电能质量特性优化提供参考。     

基于变距系统的风电机组并网运行特性的研究

依据风电机组的变桨距控制原理和风电机组的运行特性,建立了转速环和功率环控制的风电机组变桨距控制系统,结合双馈风电机组各部分数学模型,在PSCAD/EMTDC中搭建了风电机组的并网仿真模型。对不同风速段湍流风况条件下的风电机组并网运行特性进行仿真,实现了不同运行阶段下风电机组运行特性的优化控制,并在此基础上分别仿真了阵风干扰和电网故障扰动下风电机组的动态运行特性。仿真结果分析表明,双环变桨距控制系统可以较好地优化风电机组的功率输出特性,在电网发生故障时桨距角的快速动作也可以有效地抑制故障暂态响应的进一步恶化,有利于电网的迅速恢复。     

考虑地形因素的风电场动态同调分群方法研究

针对传统风电场动态等值方法因不考虑复杂地形影响而出现的等值精度偏低的问题,文章提出了一种基于双馈风电机组同调判别的风电场动态分群方法。首先,分析了地形因素对风电场输入风速及风电机组动态特性的影响,其中包括风速分布的影响、尾流效应的影响、机组不规则排布造成的集电线路阻抗影响等;然后,通过分析双馈风电机组多阶模型的特征量对其主导模式的影响作用,提出了以机组转子电流作为观测量进行同调性判别,并根据风电场内各台机组的转子电流动态受扰轨线相似度,利用层级聚类算法完成对场内机组的分群聚类。仿真结果验证了文章所提出方法的有效性。     

适用于全故障类型的双馈风电场送出线负序电流纵联保护方案

随着双馈风电机组（DFIG）并网容量的增加,给风电场送出线继电保护的整定带来新的挑战,保护动作性能下降甚至会出现拒动和误动的风险。为此,首先分析双馈风电机组负序电流分量特征;然后进一步分析风电场经交、直流并网时交流送出线两侧电流的特征差异,提出一种适用于双馈风电场送出线的负序电流分量纵联保护新方法。该方法利用双馈风电场送出线两侧负序电流的幅值比和相位差构成保护动作判据,同时,利用数据延时在对称故障下构造出负序分量,使其能适用于风电场送出线的各种故障类型,且具有灵敏度高、耐受过渡电阻能力强等优点。最后,在Matlab/Simulink和PSCAD/EMTDC中搭建双馈风电机组电磁暂态仿真模型,仿真分析保护方案在交直流送出线上的适应性。