一种直驱风电机组的等效惯量分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直驱风电机组的等效惯量分析方法及系统，涉及电力系统技术领域。所述方法包括：向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；获取风电系统中风电并网点的电网参数，对电网参数进行派克变换；计算低电压穿越时风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流值；根据电网参数，得到换流器有功功率，并根据有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；根据电网侧有功功率实际值、换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。本发明专利技术通过准确评估考虑低电压穿越的虚拟惯量控制直驱风电等效惯量，能够提高含风电并网系统频率稳定控制水平。

【技术实现步骤摘要】
一种直驱风电机组的等效惯量分析方法及系统
本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种直驱风电机组的等效惯量分析方法及系统。
技术介绍
随着风电技术的不断发展，在电力系统中风力发电的占比越来越大，常规直驱风电机组所采用的最大功率跟踪控制使转子中储存的动能与输出电磁功率相对解耦，无法响应电网的频率变化，不能为电网提供频率支撑，替代系统同步机时会降低系统的等效惯量。然而，通过采用附加虚拟惯量控制，可以实现直驱风电机组响应电网的频率变化，参与系统的惯量响应。然而电网故障等引起的风电并网点电压跌落会导致大量的风电机组进入低电压穿越状态，风电机组需要向电网注入无功电流支撑电压恢复，从而造成风电机组有功出力受限，从而影响风电虚拟惯量控制参与系统的频率支撑，使得系统等效惯量下降，降低了风电并网系统的频率稳定性。因此如何低电压穿越状态下采用虚拟惯量控制的直驱风电机组的等效惯量进行准确评估，进而确定风电并网系统的等效惯量要求成为亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于，提供一种直驱风电机组的等效惯量分析方法，通过准确评估考虑低电压穿越的虚拟惯量控制直驱风电等效惯量，提高含风电并网系统频率稳定控制水平。为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种直驱风电机组的等效惯量分析方法，包括：向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息；其中，所述电网参数包括电压、电流和频率；计算低电压穿越时所述风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。优选地，所述获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息，包括：获取所述风电系统中风电并网点的电网参数中的电压和电流，对所述电网参数中的电压和电流分别进行派克变换，得到所述电网参数中的电压和电流的d轴分量和q轴分量。优选地，所述根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值，包括：采用如下表达式计算所述有功电流限制值：其中，imax为所述换流器限制的最大电流值，iqref为所述无功电流参考值，idmax为所述换流器的有功电流的限定值。优选地，所述根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值，包括：采用如下表达式计算换流器有功功率限制值：其中，Ug为风电并网点的电压，Pmax为电网侧换流器有功功率的限制值，idmax为所述换流器的有功电流的限定值。优选地，所述根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数，包括：采用如下表达式计算所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数：其中，Kw为有功变化量与频率变化率的比例系数，ΔPw为风电机组有功功率的变化量。优选地，所述根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数，包括：当0≤P+ΔPw≤Pmax时，所述风电机组的等效惯性常数Jw为Kw；当P+ΔPw>Pmax时，ΔPw＝Pmax-P，所述风电机组的等效惯性常数当P+ΔPw<0时，ΔPw＝-P，所述风电机组的等效惯性常数其中，Pmax为换流器有功功率的限制值，ΔPw为风电机组有功功率的变化量，Kw为有功变化量与频率变化率的比例系数。本专利技术实施例还提供一种直驱风电机组的等效惯量分析系统，包括：低电压穿越模块，用于向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；派克变换模块，用于获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息；其中，所述电网参数包括电压、电流和频率；无功电流获取模块，用于计算低电压穿越时所述风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；有功电流获取模块，用于根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；有功功率获取模块，用于根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；比例参数获取模块，用于根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；等效惯量获取模块，用于根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。优选地，所述派克变换模块，还用于获取所述风电系统中风电并网点的电网参数中的电压和电流，对所述电网参数中的电压和电流分别进行派克变换，得到所述电网参数中的电压和电流的d轴分量和q轴分量。本专利技术实施例还提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一实施例所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法。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，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开的直驱风电机组的等效惯量分析方法，包括：向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息；其中，所述电网参数包括电压、电流和频率；计算低电压穿越时所述风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。本专利技术通过准确评估考虑低电压穿越的虚拟惯量控制直驱风电等效惯量，能够提高含风电并网系统频率稳定控制水平。...

【技术保护点】
1.一种直驱风电机组的等效惯量分析方法，其特征在于，包括：/n向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；/n获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息；其中，所述电网参数包括电压、电流和频率；/n计算低电压穿越时所述风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；/n根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；/n根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；/n根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；/n根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。/n

【技术特征摘要】
1.一种直驱风电机组的等效惯量分析方法，其特征在于，包括：
向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；
获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息；其中，所述电网参数包括电压、电流和频率；
计算低电压穿越时所述风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；
根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；
根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；
根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；
根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。


2.根据权利要求1所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法，其特征在于，所述获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息，包括：
获取所述风电系统中风电并网点的电网参数中的电压和电流，对所述电网参数中的电压和电流分别进行派克变换，得到所述电网参数中的电压和电流的d轴分量和q轴分量。


3.根据权利要求1所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法，其特征在于，所述根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值，包括：
采用如下表达式计算所述有功电流限制值：



其中，imax为所述换流器限制的最大电流值，iqref为所述无功电流参考值，idmax为所述换流器的有功电流的限定值。


4.根据权利要求1所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法，其特征在于，所述根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值，包括：
采用如下表达式计算换流器有功功率限制值：



其中，Ug为风电并网点的电压，Pmax为电网侧换流器有功功率的限制值，idmax为所述换流器的有功电流的限定值。


5.根据权利要求1所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法，其特征在于，所述根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数，包括：
采用如下表达式计算所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数：



其中，Kw为有功变化量与频率变化率的比例系数，ΔPw为风电机组有功功率的变化量，df/dt为低电压穿越过程中电网频率变化率。

【专利技术属性】
技术研发人员：苗璐，杨诚，杨文佳，易杨，吴国炳，龙霏，樊玮，刘宇，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：广东;44