一种适用于无功补偿的海上风电系统等值建模方法
【专利摘要】本发明的一种适用于无功补偿的海上风电系统等值建模方法，包括以下步骤：根据海上风电系统拓扑结构对风电场内的风电机进行分组，每组包括至少一台风电机；每组的多台风电机组成的支路成为风电机组的单链支路，等值容量为所有风电机组的容量之和，采用潮流计算的方法求出等值风电机组的总容量；对每组的多台风电机中的变压器进行等值分析，得到等效多机系统；对多组风电机组的集电系统进行等值分析，得到等效多链系统；根据步骤二、三、四得出的结果，建立适用于无功补偿的海上风电系统的仿真模型。本发明提出的建模方法简单，能够快速建立模型，更好的满足实际应用的要求。
【专利说明】—种适用于无功补偿的海上风电系统等值建模方法
【技术领域】
[0001]本发明属于风力发电系统仿真领域，尤其是设计一种适用于无功补偿的适用于无功补偿的海上风电系统等值建模方法。
【背景技术】
[0002]近年来，风力发电技术的发展非常迅速。但因陆上风电场存在占地面积大，噪声污染严重以及风速不稳定的问题，目前风电的发展趋势从陆上风电向海上风电转移。
[0003]对海上风电系统的设计研究，一般都要研究海上风电场的建模。在海上风电场的建模方面，目前海上风力发电机的主流单机容量为3-5MW，由于风机数量众多，如果分别对每台风机进行详细建模，那么整个风电场的模型将会是一个高阶模型，用电力仿真软件进行分析时计算量非常大，计算时间长，占用内存大，并且在数据处理和计算结果分析方面也非常困难。另一方面，在研究海上风电场系统中各种无功补偿装置对电网电压的影响时，也不需要对每台风机进行精确的建模。
[0004]经对现有技术文献的检索发现，大规模风电并网的电力系统无功补偿研究(李亚明.大规模风电并网的电力系统无功补偿研究[D].华北电力大学，2012)，分析了对静态电压稳定性分析方法、无功/电压常见控制措施进行研究，提出无功补偿策略；基于综合灵敏度的风电系统无功补偿研究(侯耀飞，李广凯，沈洁，等.基于综合灵敏度的风电系统无功补偿研究[J].电气时代，2012 (9): 62-64)提出来电压/有功灵敏度指标，并综合考虑电压/无功灵敏度和电压/有功灵敏度指标进行无功补偿点的选择，并通过实际系统仿真验证了该方法的有效性，但是上述方法建模过程显得较为复杂和繁琐。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在提供一种结合海上风电系统的运行特点，能够快速建模、且适用于海上风电场的无功补偿的适用于无功补偿的海上风电系统等值建模方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案为一种适应于无功补偿的海上风电系统建模方法，包括以下步骤:
步骤一，根据海上风电系统拓扑结构对风电场内的风电机组进行分组，每组包括至少一台风电机组；
步骤二，每组的多台风电机组成的支路成为风电机组的单链支路，等值容量为所有风电机组的容量之和，采用潮流计算的方法求出等值风电机组的总容量；
步骤三，对每组的多台风电机中的变压器进行等值分析，得到等效多机系统；
步骤四，对多组风电机组的集电系统进行等值分析，得到等效多链系统；
步骤五，根据步骤二、三、四得出的结果，建立适用于无功补偿的海上风电系统的仿真模型。
[0007]所述步骤二中，根据海上风电系统的典型拓扑，每列的多台风机组成的支路成为风电机组的单链支路，等值容量为每台风电机组的容量之和。对于整个风电场来说，可根据风电机组和机组变压器参数等因素把风电场等值为I台或多台风电机组，并在潮流计算时把每台等值机组作为PQ节点，则等值风电机组的容量为:
【权利要求】
1.一种适用于无功补偿的海上风电系统等值建模方法，包括以下步骤: 步骤一，根据海上风电系统拓扑结构对风电场内的风电机进行分组，每组包括至少一台风电机； 步骤二，每组的多台风电机组成的支路成为风电机组的单链支路，等值容量为所有风电机组的容量之和，采用潮流计算的方法求出等值风电机组的总容量； 步骤三，对每组的多台风电机中的变压器进行等值分析，得到等效多机系统； 步骤四，对多组风电机组的集电系统进行等值分析，得到等效多链系统； 步骤五，根据步骤二、三、四得出的结果，建立适用于无功补偿的海上风电系统的仿真模型。
2.根据权利要求1所述的一种适用于无功补偿的海上风电系统等值建模方法，其特征在于:所述的步骤二中，通过以下公式采用潮流计算求出等值风电机组的总容量:
3.根据权利要求1所述的一种适用于无功补偿的海上风电系统等值建模方法，其特征在于:所述的步骤四中，根据风电场的输出为电流可控的恒压功率源，根据集电系统的功率损耗之和与步骤二中的等效输出有功功率和无功功率相同的原则，对多组风电机组的集电系统进行等值分析。
4.根据权利要求4所述的一种适用于无功补偿的海上风电系统等值建模方法，其特征在于:所述的集电系统包括m条单链支路，m条单链支路中的有功损耗和无功损耗等效值采用以下公式计算:
5.根据权利要求4所述的一种适用于无功补偿的海上风电系统等值建模方法，其特征在于:所述的风电机组的等效后电阻长度为
6.根据权利要求4所述的一种适用于无功补偿的海上风电系统等值建模方法，其特征在于:所述的等效多链系统中集电系统的等效电阻、等效单位电感以及等效单位电容参数采用以下公式计算:'
【文档编号】G06F17/50GK103853888SQ201410083516
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】张建设, 庞松岭, 胡滨, 廖梦君, 郭郓闻, 杨苹 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司, 华南理工大学