专利名称：一种基于实时数字仿真仪rtds的风电场建模仿真系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统。
背景技术：
电力系统仿真作为重要的技术手段，对于安排电网运行控制、电力系统事故预想以及紧急控制措施均起着举足轻重的作用。随着风电并网规模的进一步扩大，风电接入对原有电力系统运行的负面影响逐渐凸显，严重情况下甚至会威胁到原有电网的安全稳定。因此，对风电场内部进行详细建模仿真变得日益迫切。鉴于双馈风机的应用占有较高比例的事实，对双馈风机进行详细的建模又成为风电场建模仿真工作中的重头戏。由于双馈风机的变流器采用了有功功率和无功功率的解耦控制，为达到解耦控制的目标，双馈风机变流器控制器的数学模型中必须引进复杂的坐标变换，而坐标变换使双馈风机变流器的数学模型及其控制逻辑变得庞杂又困难。目前国内使用的电力系统仿真软件普遍对双馈风机变流器的建模较为粗略，大多数模型根本没有涉及PQ解耦控制，仅仅用一种简单的等值机或等值电流源代替，使双馈风机的控制特色几乎消失殆尽，因而仿真的结果不能客观的反映双馈风机的真实响应。随着风电接入规模的扩大，这种仿真带来的误差将不能容忍。BPA (Bonneville Power Administration,由美国邦纳维尔电力局开发的潮流(LF)和暂态稳定程序(TSP)，如今多指PSD-BPA程序，通称中国版本的BPA)是目前国内电力系统最常用的仿真软件，但仿真中将双馈风机的变流器做简化处理，采用的是代数方程而非微分方程的形式，忽略了磁通的动态变化过程，仅仅将双馈风机变流器等效为一个可控的电流源，完全不能体现双馈风机有功功率和无功功率解耦控制的控制特点。
·[0006]上述将双馈风机变流器仅仅等效为一个可控电流源的方法，由于其忽略了动态过程，因此在进行电力系统静态稳定分析时是可行的。但鉴于目前风电大规模接入电网的事实，风电与电网之间的交互过程是动态瞬变的，严重情况下发生电压失稳的过程非常迅速，可能只有几十毫秒就已经造成灾难性的后果，因此风电接入电网的仿真不可避免的要进行动态过程的分析，纯静态的分析方法是不够的。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统，以通过动态过程较为准确地对双馈风机变流器进行性能检测。为了达到上述技术目的，本实用新型实施例提供了一种基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统，所述基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统包括:RTDS电网仿真装置、RTDS风电场仿真装置和双馈风机变流器，其中:所述RTDS电网仿真装置，用于仿真电网；所述RTDS风电场仿真装置，分别与所述RTDS电网仿真装置和所述双馈风机变流器相连接，用于仿真风电场，并通过与所述RTDS电网仿真装置配合以对所述双馈风机变流器进行性能检测。可选的，在本实用新型一实施例中，所述RTDS电网仿真装置仿真的电网中包括:发电机、变压器、多电压等级输电线路以及负荷。可选的，在本实用新型一实施例中，所述RTDS风电场仿真装置仿真的风电场中包括:齿轮箱、风机、箱变、风场主变、滤波支路和SVC或SVG设备。可选的，在本实用新型一实施例中，所述双馈风机变流器由转子侧变流器和电网侧变流器组成。上述技术方案具有如下有益效果:因为采用所述基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统包括=RTDS电网仿真装置、RTDS风电场仿真装置和双馈风机变流器，其中:所述RTDS电网仿真装置，用于仿真电网；所述RTDS风电场仿真装置，分别与所述RTDS电网仿真装置和所述双馈风机变流器相连接，用于仿真风电场，并通过与所述RTDS电网仿真装置配合以对所述双馈风机变流器进行性能检测的技术手段，所以达到了如下的技术效果:该系统可以仿真风电场的静态运行特性以及故障情况下风电场与电网的动态交互过程，复现电网运行事故，并对双馈风机变流器进行性能检测，分析事故发生机理。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例一种基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统结构示意图；图2为本实用新型应用实例提出的一种风电场建模仿真系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。如图1所示，为本实用新型实施例一种基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统结构示意图，所述基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统包括:RTDS电网仿真装置11、RTDS风电场仿真装置12和双馈风机变流器13，其中:所述RTDS电网仿真装置11，用于仿真电网；所述RTDS风电场仿真装置12，分别与所述RTDS电网仿真装置11和所述双馈风机变流器13相连接，用于仿真风电场，并通过与所述RTDS电网仿真装置11配合以对所述双馈风机变流器13进行性能检测。可选的，所述RTDS电网仿真装置11仿真的电网中包括:发电机、变压器、多电压等级输电线路以及负荷。[0023]可选的，所述RTDS风电场仿真装置12仿真的风电场中包括:齿轮箱、风机、箱变、风场主变、滤波支路和SVC或SVG设备。可选的，所述双馈风机变流器13由转子侧变流器和电网侧变流器组成。本实用新型实施例上述技术方案具有如下有益效果:因为采用所述基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统包括:RTDS电网仿真装置、RTDS风电场仿真装置和双馈风机变流器，其中:所述RTDS电网仿真装置，用于仿真电网；所述RTDS风电场仿真装置，分别与所述RTDS电网仿真装置和所述双馈风机变流器相连接，用于仿真风电场，并通过与所述RTDS电网仿真装置配合以对所述双馈风机变流器进行性能检测的技术手段，所以达到了如下的技术效果:该系统可以仿真风电场的静态运行特性以及故障情况下风电场与电网的动态交互过程，复现电网运行事故，并对双馈风机变流器进行性能检测，分析事故发生机理。以下举应用实例进行详细说明:如图2所示，为本实用新型应用实例提出的一种风电场建模仿真系统结构示意图，其可以较好的体现双馈风机有功功率和无功功率的解耦控制，准确体现风电场在静态和动态过程中行为特性，为电力系统运行提供技术指导。本仿真系统可以实现下面的功倉泛:仿真模拟大规模风电汇集地区电网的静态运行特性，揭示风电场与电网的动态交互过程；仿真双馈风机变流器的PQ解耦控制；
复现电网运行事故，分析事故发生机理。
本实用新型应用实例提出的风电场建模仿真系统是基于实时数字仿真软件RTDS(Real Time Digital Simulator,实时数字仿真仪)建立的,风电场建模仿真系统结构的示意图见图2，其中包含了 RTDS电网仿真装置11、RTDS风电场仿真装置12和双馈风机变流器13，其中，RTDS电网仿真装置11、RTDS风电场仿真装置12用于分别仿真一个风电场和一个电网，其中风电场中包括齿轮箱、风机、箱变、风场主变、滤波支路和SVC或SVG等设备，电网部分是一个包含发电机、变压器、多电压等级输电线路以及负荷组成的系统，风电场部分包括风机及其变流器、箱变、风电场风场主变等元件，整个平台完全根据需要分别由RTDS 合建完成。本实用新型应用实例引进了坐标变换，采用自定义方式搭建了双馈风机PQ解耦控制逻辑，对双馈风机转子侧变流器和电网侧变流器分别引进了不同的坐标变换，即转子侧变流器采用定子磁链定向矢量控制，电网侧变流器采用电网电压定向矢量控制。这是目前许多仿真软件不能做到的。详细的控制原理论述如下:转子侧变流器采用定子磁链定向矢量控制,d轴沿定子磁场方向，定子磁通的q轴分量为零，则Usd=0。忽略定子侧电阻，定子有功功率Ps和无功功率Qs为:
权利要求1.一种基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统,其特征在于,所述基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统包括:RTDS电网仿真装置、RTDS风电场仿真装置和双馈风机变流器，其中: 所述RTDS电网仿真装置，用于仿真电网； 所述RTDS风电场仿真装置，分别与所述RTDS电网仿真装置和所述双馈风机变流器相连接，用于仿真风电场，并通过与所述RTDS电网仿真装置配合以对所述双馈风机变流器进行性能检测。
2.如权利要求1所述基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统，其特征在于， 所述RTDS电网仿真装置仿真的电网中包括:发电机、变压器、多电压等级输电线路以及负荷。
3.如权利要求1所述基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统，其特征在于， 所述RTDS风电场仿真装置仿真的风电场中包括:齿轮箱、风机、箱变、风场主变、滤波支路和SVC或SVG设备。
4.权利要求1所述基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统，其特征在于， 所述 双馈风机变流器由转子侧变流器和电网侧变流器组成。
专利摘要本实用新型实施例提供一种基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统，所述基于实时数字仿真仪RTDS的风电场建模仿真系统包括RTDS电网仿真装置、RTDS风电场仿真装置和双馈风机变流器，其中所述RTDS电网仿真装置，用于仿真电网；所述RTDS风电场仿真装置，分别与所述RTDS电网仿真装置和所述双馈风机变流器相连接，用于仿真风电场，并通过与所述RTDS电网仿真装置配合以对所述双馈风机变流器进行性能检测的技术手段，所以达到了如下的技术效果该系统可以仿真风电场的静态运行特性以及故障情况下风电场与电网的动态交互过程，复现电网运行事故，并对双馈风机变流器进行性能检测，分析事故发生机理。
文档编号G06F17/50GK203102283SQ201320062118
公开日2013年7月31日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者吴涛, 金海峰, 许晓菲, 江长明, 曹天植, 高洵, 李善颖, 贾琳, 梁玉枝 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司, 国家电网公司华北分部, 国家电网公司