直驱风电机群仿真模型及其数据采集方法、系统技术方案

本发明专利技术提供一种直驱风电机群仿真模型及其数据采集方法、系统。该直驱风电机群仿真模型包括直驱风机、倍乘放大器、受控电流源、线路等值阻抗和电网；直驱风机分别与受控电流源和线路等值阻抗连接，用于输出风机电流信号至线路等值阻抗；倍乘放大器与受控电流源连接，用于根据预设的风机数量对来自外部系统的风机电流信号进行倍乘放大，输出经过倍乘放大的风机电流信号至受控电流源；受控电流源与线路等值阻抗连接，用于将经过倍乘放大的风机电流信号作为参考值以输出受控电流源信号至线路等值阻抗；受控电流源信号和风机电流信号经过线路等值阻抗接入电网。本发明专利技术适用于大规模风电接入的系统仿真分析，极大降低了仿真计算量，提高了工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
直驱风电机群仿真模型及其数据采集方法、系统
本专利技术涉及模型仿真
，具体地，涉及一种直驱风电机群仿真模型及其数据采集方法、系统。
技术介绍
近年来，新能源快速发展，全球风力发电装机容量持续增加。随着风电渗透率的不断提升，大规模风力机群的暂态特性将对电网的安全稳定运行产生重要影响。因此，需要建立能准确反映风力机群故障暂态特性的仿真模型，为电网运行与规划、事故预警与分析提供有力保障。目前，用于系统仿真研究的风力机群等值建模常采用详细建模方法，即建立每台风力发电机组的详细电磁暂态模型，由此构成风力机群全仿真模型。这种方法可以研究风力机群内部的一些故障特性，可考虑不同风力机组工况的差异以及风力机组之间的相互影响，但该仿真模型过于庞大，对仿真平台的计算能力要求高，不适用于大规模风电并联接入电网的情况。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提供一种直驱风电机群仿真模型及其数据采集方法、系统，适用于大规模风电接入的系统仿真分析，极大降低了仿真计算量，提高了工程应用价值。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种直驱风电机群仿真模型，包括：直驱风机、倍乘放大器、受控电流源、线路等值阻抗和电网；直驱风机分别与受控电流源和线路等值阻抗连接，用于输出风机电流信号至线路等值阻抗；倍乘放大器与受控电流源连接，用于根据预设的风机数量对来自外部系统的风机电流信号进行倍乘放大，输出经过倍乘放大的风机电流信号至受控电流源；受控电流源与线路等值阻抗连接，用于将经过倍乘放大的风机电流信号作为参考值以输出受控电流源信号至线路等值阻抗；受控电流源信号和风机电流信号经过线路等值阻抗接入电网。本专利技术实施例还提供一种如上所述的直驱风电机群仿真模型的数据采集方法，包括：断开开关，采集并网点的电压、电网的无功功率和电网的有功功率；其中，并网点为线路等值阻抗、系统阻抗和开关的连接点；在预设时间后闭合开关，采集并网点的电压、电网的无功功率和电网的有功功率。本专利技术实施例还提供一种如上所述的直驱风电机群仿真模型的数据采集系统，包括：开关控制单元，用于断开开关；在预设时间后闭合开关；采集单元，用于采集并网点的电压、电网的无功功率和电网的有功功率；其中，并网点为线路等值阻抗、系统阻抗和开关的连接点。本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现所述的直驱风电机群仿真模型的数据采集方法的步骤。本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现所述的直驱风电机群仿真模型的数据采集方法的步骤。本专利技术实施例的直驱风电机群仿真模型及其数据采集方法、系统适用于大规模风电接入的系统仿真分析，极大降低了仿真计算量，提高了工程应用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术中直驱风电机群仿真模型示意图；图2是本专利技术实施例中直驱风电机群仿真模型的示意图；图3是本专利技术实施例中倍乘等值机组的示意图；图4是本专利技术另一实施例中直驱风电机群仿真模型的示意图；图5是本专利技术又一实施例中直驱风电机群仿真模型的示意图；图6是本专利技术实施例中直驱风电机群仿真模型的数据采集方法的流程图；图7是单机模型与本专利技术的并网点电压波形的对比示意图；图8是单机模型与本专利技术的电网有功功率波形的对比示意图；图9是单机模型与本专利技术的电网无功功率波形的对比示意图；图10是本专利技术实施例中直驱风电机群仿真模型的数据采集系统的结构框图；图11是本专利技术实施例中计算机设备的结构框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本领域技术人员知道，本专利技术的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。鉴于现有的仿真模型过于庞大，对仿真平台的计算能力要求高，不适用于大规模风电并联接入电网的情况，本专利技术实施例提供一种直驱风电机群仿真模型，以适用于大规模风电接入的系统仿真分析，极大降低了仿真计算量，提高了工程应用价值。以下结合附图对本专利技术进行详细说明。图1是现有技术中直驱风电机群仿真模型示意图。图2是本专利技术实施例中直驱风电机群仿真模型的示意图。图3是本专利技术实施例中倍乘等值机组的示意图。如图1-图3所示，本专利技术的直驱风电机群仿真模型包括：直驱风机G、倍乘放大器5、受控电流源6、线路等值阻抗Zeq和电网8；其中，倍乘放大器5和受控电流源6属于倍乘等值机组。直驱风机G分别与受控电流源6和线路等值阻抗Zeq连接，用于输出风机电流信号至线路等值阻抗Zeq；其中，风机电流信号为三相电流iabc。倍乘放大器5与受控电流源6连接，用于根据预设的风机数量对来自外部系统的风机电流信号iabc进行倍乘放大，输出经过倍乘放大的风机电流信号至受控电流源6。例如，预设的风机数量为N，是需要等效的风机台数；则经过倍乘放大的三相电流为(N-1)iabc。因此，本专利技术适用于大规模风电接入的系统仿真分析，极大降低了仿真计算量，提高了工程应用价值。受控电流源6与线路等值阻抗Zeq连接，用于将经过倍乘放大的风机电流信号作为参考值以输出受控电流源信号ieq至线路等值阻抗Zeq；受控电流源信号和风机电流信号经过线路等值阻抗Zeq接入电网8。本专利技术采用受控电流源对直驱风电机群进行等值建模并采用当前时刻的直驱风机输出电流，可以避免采样快慢与一步延迟法的误差累积影响，保留单台风力机组的故障暂态特性。一实施例中，还包括：变压器7；变压器7的输入端与受控电流源6和直驱风机G连接，变压器7的输出端与线路等值阻抗Zeq连接的变压器7，用于对受控电流源信号和风机电流信号进行变压，输出经过变压的受控电流源信号和风机电流信号至线路等值阻抗Zeq。其中，图1虚框中的电路等效于线路等值阻抗Zeq，Zeq为变压器7与电网8之间线路的等值阻抗。如图3所示，倍乘等值机组还包括：与倍乘放大器5连接的低通滤波器，用于对来自外部系统的风机电流信号进行低通滤波。其中，低通滤波器为三相低通滤波器。本专利技术对风机电流信号(采样电流)进行低通滤波，可以消除谐波的不利影响。图4是本专利技术另一实施例中直驱风电机群仿真模型的示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直驱风电机群仿真模型，其特征在于，包括：直驱风机、倍乘放大器、受控电流源、线路等值阻抗和电网；/n所述直驱风机分别与所述受控电流源和所述线路等值阻抗连接，用于输出风机电流信号至所述线路等值阻抗；/n所述倍乘放大器与所述受控电流源连接，用于根据预设的风机数量对来自外部系统的风机电流信号进行倍乘放大，输出经过倍乘放大的风机电流信号至所述受控电流源；/n所述受控电流源与所述线路等值阻抗连接，用于将经过倍乘放大的风机电流信号作为参考值以输出受控电流源信号至所述线路等值阻抗；所述受控电流源信号和所述风机电流信号经过所述线路等值阻抗接入所述电网。/n

【技术特征摘要】
1.一种直驱风电机群仿真模型，其特征在于，包括：直驱风机、倍乘放大器、受控电流源、线路等值阻抗和电网；
所述直驱风机分别与所述受控电流源和所述线路等值阻抗连接，用于输出风机电流信号至所述线路等值阻抗；
所述倍乘放大器与所述受控电流源连接，用于根据预设的风机数量对来自外部系统的风机电流信号进行倍乘放大，输出经过倍乘放大的风机电流信号至所述受控电流源；
所述受控电流源与所述线路等值阻抗连接，用于将经过倍乘放大的风机电流信号作为参考值以输出受控电流源信号至所述线路等值阻抗；所述受控电流源信号和所述风机电流信号经过所述线路等值阻抗接入所述电网。


2.根据权利要求1所述的直驱风电机群仿真模型，其特征在于，还包括：与所述倍乘放大器连接的低通滤波器，用于对来自外部系统的风机电流信号进行低通滤波。


3.根据权利要求1所述的直驱风电机群仿真模型，其特征在于，还包括：分别与所述线路等值阻抗和所述电网连接的电网故障模拟发生器，用于模拟电网故障。


4.根据权利要求3所述的直驱风电机群仿真模型，其特征在于，所述电网故障模拟发生器包括：系统阻抗和短路阻抗；
所述系统阻抗的一端连接所述线路等值阻抗和所述短路阻抗，所述系统阻抗的另一端连接所述电网；
所述短路阻抗的一端连接所述线路等值阻抗和所述系统阻抗，所述短路阻抗的另一端接地。


5.根据权利要求4所述的直驱风电机群仿真模型，其特征在于，所述电网故障模拟发生器还包括：开关；
所述开关的一端连接所述线路等值阻抗和所述系统阻抗，所述开关的另一端连接所述短路阻抗。


6.根据权利要求1所述的直驱风电机群仿真模型，其特征在于，还包括：变压器；
所述变压器的输入端与所述受控电流源和所述直驱风机连接，所述变压器的输出端与所述线路等值阻抗连接，用于对所述受控电流源信号和所述风机电流信号进行变压，输出经过变压的受控电流源信号和风机电流信号至所述线路等值阻抗。


7.根据权利要求1所述的直驱风电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：程雪坤，刘辉，宋鹏，孙大卫，吴林林，刘京波，李蕴红，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国家电网有限公司，国网冀北电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11