一种基于集电场阻抗-扰动电压指标的风电场实用等值建模方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于风电场技术领域，具体涉及一种基于集电场阻抗

【技术实现步骤摘要】
一种基于集电场阻抗
‑
扰动电压指标的风电场实用等值建模方法和装置


[0001]本专利技术属于风电场
，具体涉及一种基于集电场阻抗
‑
扰动电压指标的风电场实用等值建模方法和装置。

技术介绍

[0002]随着全球风电渗透率不断增加，风电场已经逐渐影响到电力系统的动态行为，特别是当电网发生故障时，风电场将严重威胁到以同步发电机为主要有功电源的传统电网的安全性和稳定性。为了研究风电接入对电力系统的影响，大规模互联系统仿真不可或缺，若仿真中采用风电场详细模型，其多变量、高阶次、强非线性、强耦合性的特点会导致仿真困难且仿真时间较长。因此，开发一种准确度高、可操作性强风电场的动态等值模型具有重要的意义。

技术实现思路

[0003]为克服上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于集电场阻抗
‑
扰动电压Z
‑
U指标的风电场实用等值建模方法和装置，准确度高、可操作性强，降低仿真复杂性和仿真时长。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于集电场阻抗
‑
扰动电压指标的风电场实用等值建模方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1、建立风电场的节点阻抗矩阵，计算各风电机组的Z
‑
U指标；
[0007]步骤S2、将风电场中的机组先根据Z
‑
U指标进行一次分群，再依据机组类型进行二次分群，然后按照机组初始工况进行三次分群，得到风电场的机组分群信息；
[0008]步骤S3、将归为一群的机组等值为一台机，获得多台等值机，每台等值机发电端到并网点的变压器、集电线路也依次等值，获取等值变压器阻抗参数、等值集电线路阻抗参数，得到风电场的实用等值模型。
[0009]优选地，步骤S1所述的风电机组的Z
‑
U指标为：
[0010]ZU
j
＝Z
js
/Z
ss
[0011]其中，ZU
j
为风电场节点j的阻抗
‑
扰动电压指标，Z
js
为风电机组箱式变压器高压侧节点j至风电场汇流母线节点s间的互阻抗，Z
ss
为风电场汇流母线节点s的自阻抗。
[0012]优选地，步骤S2所述的将风电场中的机组先根据Z
‑
U指标进行一次分群，再依据机组类型进行二次分群，然后按照机组初始工况进行三次分群，得到风电场的机组分群信息，包括：
[0013]1)一次分群：Z
‑
U指标
[0014]根据集电场中各机组指标Z
‑
U，依据指标均方差3％～5％，得到一次分群结果G
Z
‑
U1
,G
Z
‑
U2
…
，每个机群中包括多台机组，其中，G
Z
‑
U1
为Z
‑
U指标值相近的第一组机群，G
Z
‑
U2
为Z
‑
U指标值相近的第二组机群；
[0015]2)二次分群：机组类型
[0016]在一次分群结果的基础上，按照风电机组类型双馈、直驱进行分群，得到二次分群结果G
ZU1Ty1
,G
ZU1Ty2
,G
ZU2Ty1
,G
ZU2Ty2
…
，其中，G
ZU1Ty1
为Z
‑
U指标值相近的第一组双馈机群，G
ZU1Ty2
为Z
‑
U指标值相近的第一组直驱机群，G
ZU2Ty1
为Z
‑
U指标值相近的第二组双馈机群，G
ZU2Ty2
为Z
‑
U指标值相近的第二组直驱机群；
[0017]3)三次分群：初始工况
[0018]在二次分群的基础上，按机组初始运行功率P0>0.5P
n
或P0≤0.5P
n
进行分群，得到最终分群结果G
ZU1Ty1P1
,G
ZU1Ty1P2
,G
ZU1Ty2P1
,G
ZU1Ty2P2
,G
ZU2Ty1P1
,G
ZU2Ty1P12
…
，其中，G
ZU1Ty1P1
为Z
‑
U指标值相近的第一组双馈机群、机组初始运行功率P0>0.5Pn，G
ZU1Ty1P2
为Z
‑
U指标值相近的第一组双馈机群、机组初始运行功率P0≤0.5P
n
，G
ZU1Ty2P1
为Z
‑
U指标值相近的第一组直驱机群、机组初始运行功率P0>0.5Pn，G
ZU1Ty2P2
为Z
‑
U指标值相近的第一组直驱机群、机组初始运行功率P0≤0.5P
n
，G
ZU2Ty1P1
为Z
‑
U指标值相近的第二组双馈机群、机组初始运行功率P0>0.5Pn，G
ZU2Ty1P2
为Z
‑
U指标值相近的第二组双馈机群、机组初始运行功率P0≤0.5P
n
；
[0019]取结果中各机组平均功率作为该机群代表运行功率P1,P2…
，各机群的机组数量分别为:n1,n2…
。
[0020]优选地，步骤S3中所述的风电场的实用等值模型的计算方法，包括如下步骤：
[0021]1)计算等值集电线路和等值变压器阻抗：
[0022]等值变压器电阻：R
Ti
＝R
T
/n
i
[0023]等值变压器电抗：X
Ti
＝X
T
/n
i
[0024]等值集电线路电抗：
[0025]等值机至汇流线总电抗：X
i∑
＝X
Li
+X
Ti
[0026]其中，R
T
为单台风机升压变电阻，R
Ti
为第i组等值升压变电阻，X
T
为单台风机升压变电抗，X
Ti
为第i组等值升压变电抗，X
Li
为第i组等值集电线路电抗，ZU
i
为第i组等值机群的Z
‑
U指标平均值，X
i∑
为第i组等值机到汇流母线的总电抗；
[0027]2)计算等值机的运行参数：
[0028]等值机有功功率：
[0029]等值机无功功率：
[0030]等值机电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于集电场阻抗
‑
扰动电压指标的风电场实用等值建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、建立风电场的节点阻抗矩阵，计算各风电机组的Z
‑
U指标；步骤S2、将风电场中的机组先根据Z
‑
U指标进行一次分群，再依据机组类型进行二次分群，然后按照机组初始工况进行三次分群，得到风电场的机组分群信息；步骤S3、将归为一群的机组等值为一台机，获得多台等值机，每台等值机发电端到并网点的变压器、集电线路也依次等值，获取等值变压器阻抗参数、等值集电线路阻抗参数，得到风电场的实用等值模型。2.根据权利要求1所述的基于集电场阻抗
‑
扰动电压指标的风电场实用等值建模方法，其特征在于，步骤S1所述的风电机组的Z
‑
U指标为：ZU
j
＝Z
js
/Z
ss
其中，ZU
j
为风电场节点j的阻抗
‑
扰动电压指标，Z
js
为风电机组箱式变压器高压侧节点j至风电场汇流母线节点s间的互阻抗，Z
ss
为风电场汇流母线节点s的自阻抗。3.根据权利要求1所述的基于集电场阻抗
‑
扰动电压指标的风电场实用等值建模方法，其特征在于，步骤S2所述的将风电场中的机组先根据Z
‑
U指标进行一次分群，再依据机组类型进行二次分群，然后按照机组初始工况进行三次分群，得到风电场的机组分群信息，包括：1)一次分群：Z
‑
U指标根据集电场中各机组指标Z
‑
U，依据指标均方差3％～5％，得到一次分群结果G
Z
‑
U1
,G
Z
‑
U2
...，每个机群中包括多台机组，其中，G
Z
‑
U1
为Z
‑
U指标值相近的第一组机群，G
Z
‑
U2
为Z
‑
U指标值相近的第二组机群；2)二次分群：机组类型在一次分群结果的基础上，按照风电机组类型双馈、直驱进行分群，得到二次分群结果G
ZU1Ty1
,G
ZU1Ty2
,G
ZU2Ty1
,G
ZU2Ty2
…
，其中，G
ZU1Ty1
为Z
‑
U指标值相近的第一组双馈机群，G
ZU1Ty2
为Z
‑
U指标值相近的第一组直驱机群，G
ZU2Ty1
为Z
‑
U指标值相近的第二组双馈机群，G
ZU2Ty2
为Z
‑
U指标值相近的第二组直驱机群；3)三次分群：初始工况在二次分群的基础上，按机组初始运行功率P0>0.5P
n
或P0≤0.5P
n
进行分群，得到最终分群结果G
ZU1Ty1P1
,G
ZU1Ty1P2
,G
ZU1Ty2P1
,G
ZU1Ty2P2
,G
ZU2Ty1P1
,G
ZU2Ty1P12
...，其中，G
ZU1Ty1P1
为Z
‑
U指标值相近的第一组双馈机群、机组初始运行功率P0>0.5Pn，G
ZU1Ty1P2
为Z
‑
U指标值相近的第一组双馈机群、机组初始运行功率P0≤0.5P
n
，G
ZU1Ty2P1
为Z
‑
U指标值相近的第一组直驱机群、机组初始运行功率P0>0.5Pn，G
ZU1Ty2P2
为Z
‑
U指标值相近的第一组直驱机群、机组初始运行功率P0≤0.5P
n
，G
ZU2Ty1P1
为Z
‑
U指标值相近的第二组双馈机群、机组初始运行功率P0>0.5Pn，G
ZU2Ty1P2
为Z
‑
U指标值相近的第二组双馈机群、机组初始运行功率P0≤0.5P
n
；取结果中各机组平均功率作为该机群代表运行功率P1,P2...，各机群的机组数量分别为:n1,n2…
。4.根据权利要求1所述的基于集电场阻抗
‑
扰动电压指标的风电场实用等值建模方法，其特征在于，步骤S3中所述的风电场的实用等值模型的计算方法，包括如下步骤：1)计算等值集电线路和等值变压器阻抗：
等值变压器电阻：R
Ti
＝R
T
/n
i
等值变压器电抗：X
Ti
＝X
T
/n
i
等值集电线路电抗：等值机至汇流线总电抗：X
i∑
＝X
Li
+X
Ti
其中，R
T
为单台风机升压变电阻，R
Ti
为第i组等值升压变电阻，X
T
为单台风机升压变电抗，X
Ti
为第i组等值升压变电抗，X
Li
为第i组等值集电线路电抗，ZU
i
为第i组等值机群的Z
‑
U指标平均值，X
i∑
为第i组等值机到汇流母线的总电抗；2)计算等值机的运行参数：等值机有功功率：等值机无功功率：等值机电压：V
gi
＝∑V
gij
/n
i
等值机至汇流线电压降：dV
gi
＝∑dV
gij
/n
i
其中，P
ei
为第i组等值机有功功率，P
eij
为第i组第j台等值机有功功率，Q
ei
为第i组等值机无功功率，Q
eij
为第i组第j台等值机无功功率；V
gi
为第i组等值机电压，V
gij
为第i组第j台等值机电压；dV
gi
为第i组等值机电压降，dV
gij
为第i组第j台等值机电压降，n
i
为第i组机群的机组数量；3)计算等值机与汇流母线间的功角差和纵向压降：等值机与汇流母线功角差δ
i
：等值机与汇流母线纵向电压降ΔV
gi
：ΔV
gi
＝V
gi
‑
(V
gi
‑
dV
gi
)cosδ
i
其中，δ
i
为第i组等值机与汇流母线的功角差，ΔV
gi
为第i组等值机与汇流母线的纵向电压降；4)计算得到等值机到汇流母线间的等值集电线路和等值变压器的等值电阻等值机至汇流母线总电阻R
i∑
：R
i∑
＝(V
gi
ΔV
gi
‑
Q
ei
X
i∑
)/P
ei
等值机集电线路电阻R
Li
：R
Li
＝R
i∑
‑
R
Ti
其中，R
i∑
为第i组等值机到汇流母线的总电阻，R
Li
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明洋，王骅，李程昊，姚德贵，高泽，李琼林，方舟，潘晓杰，刘芳冰，邵德军，潘雪晴，张慕婕，张迪，王建波，陈幸伟，张皓，曹晓璐，黎量子，石梦璇，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司国家电网公司华中分部，
类型：发明
国别省市：