【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统风电，尤其涉及一种风电机组一次调频的模拟方法及系统。
技术介绍
1、随着近年来能源开发技术的发展，风能发电已逐渐成为可再生能源行业的主要推动力。由于风能的不稳定性、波动性，以及风机无法提供惯性支撑的特性，风电机组在电网运行中的稳定控制成为该行业研究的核心关注点。随着风电机组与电网之间的影响的复杂性不断增加，能源行业对风电系统频率稳定性的要求也在不断提升。因此，研究和优化风电系统中风电机组一次调频的机理和方法，成为当前电力系统风电
的关键议题之一。
2、一次调频作为电力系统中维持频率稳定的重要手段，对于风电的有效参与具有重要意义。风电机组的一次调频，能够使得风电发电机在风电系统频率发生变化时做出快速精确的响应，从而使得风电系统频率维持在合理范围内。通过深入研究风电机组一次调频的机理，可以更好地理解风电对电力系统动态特性的影响，为实现风电与传统发电方式的协同运行提供技术支持。
3、随着风力发电技术的发展以及国内风电装机总量的上升，在实验室情况下进行关于实际风电机组的仿真实验，能够减少发展风电技术的研究消耗，并缩短研发时间以及缩短风电技术研发周期。实验室的试验研究对风力发电技术的发展起着重要的引导作用，但由于实验条件的限制，多数实验室无法进行风场环境或风力机模拟，且传统的数字仿真无法准确模拟复杂的非线性物理特性，从而增加了风电技术试验研究的难度。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种风电机组一次调频的模拟方法及系统，提高风电机组一次调频
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种风电机组一次调频的模拟方法，包括：
3、采集待调频风电机组的运行数据，并根据待调频风电机组的工作原理和运行数据对待调频风电机组进行数学建模，得到风电机组模型；其中，所述待调频风电机组包括风力机、传动系统、永磁同步发电机和全功率变流器；所述风电机组模型包括风力机模型、传动系统模型、永磁同步发电机模型和全功率变流器模型；
4、使用风电机组模型模拟待调频风电机组的稳定运行和暂态运行，获得稳定运行网侧电流值和暂态运行网侧电流值，并对稳定运行网侧电流值和暂态运行网侧电流值进行分析，获得风电机组模型的调试结果；
5、根据风电机组模型的调试结果，使用减载控制和浆距角控制的方式对风电机组模型进行一次调频，获得风电机组一次调频的模拟结果。
6、本专利技术对待调频的实际风电机组进行数学建模得到风电机组模型，继而使用对风电机组模型进行稳定运行和暂态运行两种工况的动态模拟，以确保风电机组模型能够准确模拟风电机组的运行，最后在风电机组模型上使用减载控制和浆距角控制的方式模拟实际风电机组的一次调频动作响应特性，从而完成对风电机组一次调频特性的模拟分析，提高风电机组一次调频动态模拟的准确性，解决了传统数字仿真无法准确模拟复杂非线性物理特性的问题。
7、进一步的，所述采集待调频风电机组的运行数据，并根据待调频风电机组的工作原理和运行数据对待调频风电机组进行数学建模，得到风电机组模型，包括：
8、采集待调频风电机组的运行数据；
9、基于贝茨理论和空气动力学理论，根据待调频风电机组的运行数据对风力机进行数学建模，获得风力机模型；
10、在使用单质量模块构建风电机组传动链的基础上，根据待调频风电机组的运行数据对传动系统进行数学建模，获得传动系统模型；
11、在dq坐标系下，根据待调频风电机组的运行数据对永磁同步发电机进行数学建模，获得永磁同步发电机模型；
12、在dq坐标系下，根据待调频风电机组的运行数据对全功率变流器进行数学建模，获得全功率变流器模型。
13、进一步的，所述基于贝茨理论和空气动力学理论，根据待调频风电机组的运行数据对风力机进行数学建模，获得风力机模型，包括：
14、基于贝茨理论和空气动力学理论，根据待调频风电机组的运行数据，获得风力机的输出机械功率；其中，所述风力机的输出机械功率具体如下：
15、
16、式中，pm表示风力机的输出机械功率；cp(λ,β)表示风能利用系数，λ为叶尖速比，λ＝ωr/ν，ω为叶尖角速度，r为叶轮半径，ν为风速，β为桨距角，ρ为空气密度；
17、根据风力机的输出机械功率，计算风力机的气动转矩；其中，所述风力机的气动转矩具体如下：
18、
19、式中，tm表示风力机的气动转矩；cp(λ,β)表示风能利用系数，λ为叶尖速比，λ＝ωr/v，ω为叶尖角速度，r为叶轮半径，v为风速，β为桨距角，ρ为空气密度；
20、使用风能利用系数进行拟合，获得风力机模型；其中，风能利用系数的拟合具体如下：
21、
22、式中，cp(λ,β)表示风能利用系数；λ＝ωr/ν，ω为叶尖角速度，r为叶轮半径，ν为风速，β为桨距角，c1＝0.5173，c2＝116，c3＝0.4，c4＝5，c5＝21，c6＝0.0068。
23、进一步的，所述在使用单质量模块构建风电机组传动链的基础上，根据待调频风电机组的运行数据对传动系统进行数学建模，获得传动系统模型，包括：
24、在使用单质量模块构建风电机组传动链的基础上，根据待调频风电机组的运行数据，获得传动系统模型；其中，所述传动系统模型具体如下：
25、
26、式中，jt表示风电机组传动链的等效转动惯量；tt表示叶轮转矩，tgt表示发电机转矩，bt表示等效摩擦系数，ω表示风轮机械转速。
27、进一步的，所述在dq坐标系下，根据待调频风电机组的运行数据对永磁同步发电机进行数学建模，获得永磁同步发电机模型，包括：
28、在dq坐标系下，根据待调频风电机组的运行数据，构建永磁同步发电机的电压方程，获得永磁同步发电机等效电路；其中，所述永磁同步发电机的电压方程具体如下：
29、
30、式中，usd表示定子绕组的d轴电压，isd表示定子绕组的d轴电流，lsd表示定子绕组的d轴同步电感；usq表示定子绕组的q轴电压，isq表示定子绕组的q轴电流，lsq表示定子绕组的q轴同步电感；rs表示定子绕组的电阻；ωe表示发电机的电角速度；ψe表示发电机永磁体磁链幅值；
31、根据永磁同步发电机等效电路，获得永磁同步发电机的输出电磁转矩；其中，所述永磁同步发电机的输出电磁转矩具体如下：
32、
33、式中，te表示永磁同步发电机的输出电磁转矩；np表示发电机组的极对数，isd表示定子绕组的d轴电流，isq表示定子绕组的q轴电流，ld表示永磁同步发电机的d轴电感，lq表示永磁同步发电机的q轴电感，ψe表示发电机永磁体磁链幅值；
34、结合永磁同步发电机等效电路和永磁同步发电机的输出电磁转矩，获得永磁同步发电机模型。
35、进一步的，所述在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述采集待调频风电机组的运行数据，并根据待调频风电机组的工作原理和运行数据对待调频风电机组进行数学建模，得到风电机组模型，包括：
3.如权利要求2所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述基于贝茨理论和空气动力学理论，根据待调频风电机组的运行数据对风力机进行数学建模，获得风力机模型，包括：
4.如权利要求2所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述在使用单质量模块构建风电机组传动链的基础上，根据待调频风电机组的运行数据对传动系统进行数学建模，获得传动系统模型，包括：
5.如权利要求2所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述在dq坐标系下，根据待调频风电机组的运行数据对永磁同步发电机进行数学建模，获得永磁同步发电机模型，包括：
6.如权利要求2所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述在dq坐标系下，根据待调频风电机组的运行数据对全功率变流器进行数学建模
7.如权利要求1所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述使用风电机组模型模拟待调频风电机组的稳定运行和暂态运行，获得稳定运行网侧电流值和暂态运行网侧电流值，并对稳定运行网侧电流值和暂态运行网侧电流值进行分析，获得风电机组模型的调试结果，包括：
8.如权利要求7所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述使用风力机模型获取模拟平台转矩方程，对永磁同步发电机模型进行标幺化处理，设置永磁同步发电机模型参数和电网参数，包括：
9.如权利要求1所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述根据风电机组模型的调试结果，使用减载控制和浆距角控制的方式对风电机组模型进行一次调频，获得风电机组一次调频的模拟结果，包括：
10.一种风电机组一次调频的模拟系统，其特征在于，包括：模型构建模块、模型调试模块和一次调频模块；
11.如权利要求10所述的一种风电机组一次调频的模拟系统，其特征在于，所述模型构建模块，包括：运行数据单元、风力机单元、传动系统单元、发电机单元和变流器单元；
12.如权利要求11所述的一种风电机组一次调频的模拟系统，其特征在于，所述风力机单元，包括：机械功率子单元、气动转矩子单元和系数拟合子单元；
13.如权利要求11所述的一种风电机组一次调频的模拟系统，其特征在于，所述传动系统单元，用于在使用单质量模块构建风电机组传动链的基础上，根据待调频风电机组的运行数据对传动系统进行数学建模，获得传动系统模型，包括：
14.如权利要求11所述的一种风电机组一次调频的模拟系统，其特征在于，所述发电机单元，包括：等效电路子单元、电磁转矩子单元和发电机模型子单元；
15.如权利要求11所述的一种风电机组一次调频的模拟系统，其特征在于，所述变流器单元，用于在dq坐标系下，根据待调频风电机组的运行数据对全功率变流器进行数学建模，获得全功率变流器模型，包括：
16.如权利要求10所述的一种风电机组一次调频的模拟系统，其特征在于，所述模型调试模块，包括：模型设置单元、工况模拟单元和调试结果单元；
17.如权利要求16所述的一种风电机组一次调频的模拟系统，其特征在于，所述模型设置单元，包括：控制方程子单元、平台转矩子单元、传动设置子单元、标幺化处理子单元和参数设置子单元；
18.如权利要求10所述的一种风电机组一次调频的模拟系统，其特征在于，所述一次调频模块，包括：减载控制单元、浆距角控制单元和调频结果单元；
...【技术特征摘要】
1.一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述采集待调频风电机组的运行数据，并根据待调频风电机组的工作原理和运行数据对待调频风电机组进行数学建模，得到风电机组模型，包括：
3.如权利要求2所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述基于贝茨理论和空气动力学理论，根据待调频风电机组的运行数据对风力机进行数学建模，获得风力机模型，包括：
4.如权利要求2所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述在使用单质量模块构建风电机组传动链的基础上，根据待调频风电机组的运行数据对传动系统进行数学建模，获得传动系统模型，包括：
5.如权利要求2所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述在dq坐标系下，根据待调频风电机组的运行数据对永磁同步发电机进行数学建模，获得永磁同步发电机模型，包括：
6.如权利要求2所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述在dq坐标系下，根据待调频风电机组的运行数据对全功率变流器进行数学建模，获得全功率变流器模型，包括：
7.如权利要求1所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述使用风电机组模型模拟待调频风电机组的稳定运行和暂态运行，获得稳定运行网侧电流值和暂态运行网侧电流值，并对稳定运行网侧电流值和暂态运行网侧电流值进行分析，获得风电机组模型的调试结果，包括：
8.如权利要求7所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述使用风力机模型获取模拟平台转矩方程，对永磁同步发电机模型进行标幺化处理，设置永磁同步发电机模型参数和电网参数，包括：
9.如权利要求1所述的一种风电机组一次调频的模拟方法，其特征在于，所述根据风电机组模型的调试结果，使用...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄振琳，梁晓兵，安然然，吴巨豪，王奕，岳菁鹏，陶然，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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