一种适用于短路电流分析的直驱风机仿真模型修正方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于短路电流分析的直驱风机仿真模型修正方法，涉及电力系统技术领域，通过建立直驱风机仿真控制模型，对所述直驱风机仿真控制模型进行风场近区单相/三相短路故障时域仿真，分析故障电流特性，分析直驱风机机端出口短路电流分量的正序电流分量，分析直驱风机换流器出口电流正序无功分量大小，分析是否短路电流分析精度需求，迭代调整风场直驱风机同短路电流相关计算参数，以实现风场近区短路电流的精细化分析。风场近区短路电流的精细化分析。风场近区短路电流的精细化分析。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于短路电流分析的直驱风机仿真模型修正方法


[0001]本专利技术属于电力系统
，尤其涉及一种适用风场近区短路电流分析的直驱风机仿真模型控制系统修正方法。

技术介绍

[0002]在电力系统运行中，短路故障是最常见的故障之一，其产生的短路电流会对电力系统的安全稳定运行造成严重影响和后果。目前我国受端电网普遍面临着短路电流超标风险，在电网短路电流水平整体较低时，新设备并网主要关注其对电网稳定特性的影响，其对短路电流的助增效果仅需简单评估。随着电网短路电流水平逐步接近或达到开关额定遮断容量，新设备特别是大容量风力发电设备并网时需重点关注其对短路电流水平的影响。从应用场景来看，以提高系统效率和效益、提高电能供给质量、支撑新的能源交易模式等为代表的海上风电、分布式风电系统等多集中于我国受端电网。上述电网已经面临严峻的短路电流超标问题，往往通过分区互联、电磁环网解环等方式降低运行风险。随着储能系统容量占比不断提高，对交流系统短路电流影响不容忽视，亟需提出适合短路电流研究的风机仿真建模方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出的一种适用于短路电流分析的直驱风机仿真模型修正方法，能够通过时域故障仿真分析，迭代调整风场直驱风机同短路电流相关计算参数，以实现风场近区短路电流的精细化分析。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种适用于短路电流分析的直驱风机仿真模型修正方法，包括以下步骤：建立直驱风机仿真控制模型；对所述直驱风机仿真控制模型进行风场近区单相/三相短路故障时域仿真，分析故障电流特性，判断是否需要对直驱风机换流器控制环节调整；分析直驱风机机端出口短路电流分量的正序电流分量，判断是否需要对直驱风机换流器电流控制环节调整；分析直驱风机换流器出口电流正序无功分量大小，判断是否符合低穿无功支撑能力要求；判断所述直驱风机仿真控制模型是否满足短路电流分析精度需求，若不满足，则更换风场近区单相/三相短路故障时域仿真中的短路故障条件设置及故障位置，迭代仿真分析，直到满足短路电流分析精度需求，完成直驱风机电磁暂态建模。
[0005]优选地，建立直驱风机仿真控制模型包括：建立直驱型风力发电机典型电磁暂态仿真模型，并设置所述直驱型风力发电机典型电磁暂态仿真模型的直驱风机典型控制方式和故障穿越策略；建立直驱风机风场接入电网近区电磁暂态仿真典型数据模型。
[0006]优选地，分析故障电流特性，判断是否需要对直驱风机换流器控制环节调整，具体包括：判断故障电流存在负序分量，当故障电流存在负序分量时，在直驱风机换流器电流控制环节中增加负序抑制环节，以抑制单相/三相故障期间出现的负序电流分量，反之进入下一步骤。
[0007]优选地，分析直驱风机机端出口短路电流分量的正序电流分量，判断是否需要对直驱风机换流器电流控制环节调整，具体包括：若正序分量大于设定倍数的风机换流器额定电流时，则在直驱风机换流器电流控制环节中增加正序限幅环节，以抑制故障期间出现的非正常电流峰值，反之进入下一步骤。
[0008]优选地，设定倍数的风机换流器额定电流的倍数为1.1倍。
[0009]优选地，在所述正序限幅环节中，限幅倍数设定为1.1
‑
1.2倍。
[0010]优选地，所述低穿无功支撑能力要求为国家标准《GBT 19963
‑
2011 风电场接入电力系统技术规定》的低穿无功支撑能力要求。
[0011]优选地，分析直驱风机换流器出口电流正序无功分量大小，判断是否符合低穿无功支撑能力要求，具体包括：当直驱风机换流器出口电流正序无功分量大小不符合低穿无功支撑能力要求时，在直驱风机换流器电流控制环节中增加有功
‑
无功电流低穿控制策略，以向电网提供无功电压支撑，反之进入下一步骤。
[0012]与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果： 1、本专利技术所提供的适用于短路电流分析的直驱风机仿真模型修正方法，建立直驱风机仿真控制模型，对直驱风机仿真控制模型进行风场近区单相/三相短路故障时域仿真，分析故障电流特性，判断是否需要对直驱风机换流器控制环节调整；分析直驱风机机端出口短路电流分量的正序电流分量，判断是否需要对直驱风机换流器电流控制环节调整；分析直驱风机换流器出口电流正序无功分量大小，判断是否符合低穿无功支撑能力要求；判断所述直驱风机仿真控制模型是否满足短路电流分析精度需求，若不满足，则更换风场近区单相/三相短路故障时域仿真中的短路故障条件设置及故障位置，迭代仿真分析，直到满足短路电流分析精度需求，完成直驱风机电磁暂态建模。本专利技术能够在满足风机单机建模一般要求基础上，依据国家标准等相关运行要求，通过风场近区交流故障电磁暂态迭代仿真，调整风场直驱风机同短路电流相关计算参数，以实现风场近区短路电流的精细化分析。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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。
[0014]图1是本专利技术一种适用于短路电流分析的直驱风机仿真模型修正方法的流程图；图 2是本专利技术其中一个实施例的直驱型风电场站近区故障结构图；图3是本专利技术其中一个实施例的负序抑制环节增加前电流曲线；图4是本专利技术其中一个实施例的负序抑制环节增加后前电流曲线；图5国标GBT 19963
‑
2011规定风机低穿能力要求；图6是本专利技术其中一个实施例的增加无功支撑以及限幅策略后直驱风机机端出口
电流曲线。
具体实施方式
[0015]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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作出创造性劳动的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。
[0016]故障期间风场近区短路电流水平同风机模型，尤其是其控制系统故障穿越策略密切相关，本专利技术针对故障距离直驱型风机风场电气距离较近，故障期间风场未退出情况，结合风力发电故障穿越策略和无功支撑需求，提出适用于短路电流分析的直驱风机仿真模型修正方法，如图1所示，包括以下步骤：S1、建立直驱风机仿真控制模型；具体 包括：S11、建立直驱型风力发电机典型电磁暂态仿真模型，并设置所述直驱型风力发电机典型电磁暂态仿真模型的直驱风机典型控制方式和故障穿越策略，其中控制方式设备通常采用定有功/无功功率控制（P
‑
Q控制）和定功率因数控制两种，依据设备实际情况进行选择；故障穿越策略涉及高低压、高低频穿越相关参数以及低压无功支撑相关逻辑参数（具体在国标《GBT 19963
‑
2011 风电场接入电力系统技术规定》中均有要求说明），工程常用的仿真模型故障穿越策略一般为通用参数（通用参数能够适用于传统系统分析工作，但是不能够支撑短路电流分析，故本专利开展模型修正工作），本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于短路电流分析的直驱风机仿真模型修正方法，其特征在于，包括以下步骤：建立直驱风机仿真控制模型；对所述直驱风机仿真控制模型进行风场近区单相/三相短路故障时域仿真，分析故障电流特性，判断是否需要对直驱风机换流器控制环节调整；分析直驱风机机端出口短路电流分量的正序电流分量，判断是否需要对直驱风机换流器电流控制环节调整；分析直驱风机换流器出口电流正序无功分量大小，判断是否符合低穿无功支撑能力要求；判断所述直驱风机仿真控制模型是否满足短路电流分析精度需求，若不满足，则更换风场近区单相/三相短路故障时域仿真中的短路故障条件设置及故障位置，迭代仿真分析，直到满足短路电流分析精度需求，完成直驱风机电磁暂态建模。2.根据权利要求1所述的适用于短路电流分析的直驱风机仿真模型修正方法，其特征在于，建立直驱风机仿真控制模型包括：建立直驱型风力发电机典型电磁暂态仿真模型，并设置所述直驱型风力发电机典型电磁暂态仿真模型的直驱风机典型控制方式和故障穿越策略；建立直驱风机风场接入电网近区电磁暂态仿真典型数据模型。3.根据权利要求1所述的适用于短路电流分析的直驱风机仿真模型修正方法，其特征在于，分析故障电流特性，判断是否需要对直驱风机换流器控制环节调整，具体包括：判断故障电流存在负序分量，当故障电流存在负序分量时，在直驱风机换流器电流控制环节中增加负序抑制环节，以抑制单相/三相故障期间出现的负序电流分量，反之进入下一步骤。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志媛，刘默斯，郑琨，李明珀，黄丽娟，孙艳，文立斌，张翌晖，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：