一种双馈风电机组建模方法及装置的制造方法_2

文档序号:9922133阅读:来源:国知局
施例,都属于本发明保护的范围。
[0045] 如图1所示,为本发明提出的一种双馈风电机组建模方法流程图。该方法包括:
[0046] 步骤101):通过低电压穿越现场测试获得待建模的双馈风电机组的低电压穿越 实测特性曲线及测试数据;
[0047] 如图2所示,为本发明技术方案中双馈风电机组低电压穿越测试示意图。其中, MP1为系统侧节点,一般可为风电场并网点,MP2为测试点,MP3为箱变低压侧即风机机端。 Zi为限流阻抗,短路故障时起到限制电压跌落对电网及风电场内其他在运行风力发电机组 的影响,根据IEC 61400-21的要求,电压跌落时系统侧MP1的电压波动在5% Un以内。Z2 为短路阻抗,调整Z2的幅值可以改变电压跌落的深度。S i为旁路开关,S 2为短路开关。
[0048] 如图3所示,为本发明技术方案双馈风电机组低电压穿越测试的流程图。按照图 3所示的顺序,依次控制开*SJPS 2的开闭,在风电机组机端模拟产生规定的电压跌落,依 次校验风电机组的低电压穿越能力。采用高精度的录波仪记录风电机组变压器低压侧(或 高压侧)电压、电流和功率,作为风电机组模型验证的基础数据。
[0049] 根据高精度的录波仪记录风电机组变压器低压侧(或高压侧)电压、电流的瞬时 值,采用滑动窗的计算方法,计算电压、电流的正序有效值,进而得到风电机组的有功、无 功、无功电流特性曲线,作为后续参数辨识的参照。
[0050] 步骤102):对比待建模的双馈风电机组的低电压穿越特征与双馈风机模型库内 存储的信息,完成风机类型匹配和风机特性匹配,从所述双馈风机模型库中找出与待建模 的双馈风电机组最相似的已知风电机组模型;
[0051] 在低电压穿越实现类型匹配方面,根据风电机组低电压穿越实现方式,确定以下 几方面信息:
[0052] 确定风电机组是采用何种方式实现低电压穿越的,一般来说有3种方式的风机 低穿保护装置,分别为无装置、撬棒保护装置(Crowbar电路)、直流斩波电路(Chopper装 置)。三者择其一。选用的风机低穿保护装置不同,其物理原理不同,相应的仿真模型也就 不同。保护触发条件为直流母线电压越限或机端电压越限。保护退出时延为固定延时或滞 回曲线。
[0053] 在风机特性匹配方面,标准《风电机组低电压穿越建模及验证方法》提供了一种较 为通用的风电机组低电压穿越分区方法,首先将风电机组曲线划分为故障前、故障中和故 障后三个区,然后根据暂态和稳态过程将其进一步划分。
[0054] 如图4所示,为双馈风电机组低电压穿越曲线分区图。标准《风电机组低电压穿 越建模及验证方法》提供了一种较为通用的风电机组低电压穿越分区方法,首先将风电机 组曲线划分为故障前、故障中和故障后三个区,然后根据暂态和稳态过程将其进一步划分。 实测曲线中,低电压穿越测试过程中电压跌落瞬间(Bl_a、Bl_r时段)暂态功率变化较为剧 烈,但曲线趋势基本一致;故障后(Cl_a时段)有功功率恢复情况基本一致,因此不将上述 时段的电气特征作为分类特征。因此风电机组低电压穿越分类特征包括以下三点:
[0055] ①故障期间稳态(B2_a时段)有功功率特征;
[0056] ②故障期间稳态(B2_r时段)无功功率特征;
[0057] ③故障后暂态(Cl_r时段)无功功率特征。
[0058] 对于上述三项分类特征描述如下:B2_a时段,将有功功率变化情况分为对电网 发、零、吸三种工况;B2_r时段,将无功功率变化情况分为对电网发、零、吸三种工况;Cl_r 时段,将无功功率变化情况分为向电网发、零、吸三种工况。
[0059] 因此,双馈风机低电压穿越测试曲线特征理论上可分为3*3*3 = 27种情况,经过 对测试实验数据的分析后发现,不存在故障期间机组从电网吸收有功功率和无功功率的情 况。排除一些不存在曲线对应的组合情况后,最终将21台次的双馈风电机组低电压穿越曲 线特征分为8种类型,具体如表1所示。
[0060] 表 1
[0061]
[0062] 步骤103):根据已知风电机组模型的参数确定待建模的双馈风电机组的待辨识 参数对象,并将已知风机模型的参数作为待建模的双馈风电机组的待辨识参数对象的初始 参数;其中,所述待辨识参数包括:机侧功率控制环d轴PI控制器比例增益参数、机侧功率 控制环d轴PI控制器时间常数、机侧功率控制环q轴PI控制器比例增益参数、机侧功率控 制环q轴PI控制器时间常数、机侧功率控制环有功功率增速限幅参数、机侧电流控制环q 轴PI控制器比例增益参数、机侧电流控制环q轴PI控制器时间常数、机侧电流控制环d轴 PI控制器比例增益参数、机侧电流控制环d轴PI控制器时间常数、保护模块Crowbar阻值 参数、保护模块Crowbar投入时间参数、保护模块低电压穿越期间有功控制参数、保护模块 低电压穿越期间有功控制参数;
[0063] 确定风机低电压穿越实现类型及风机特性类型以后,从所述双馈风机模型库中找 出与待建模的双馈风电机组最相似的已知风电机组模型,已知风电机组模型的关键参数就 是风机待辨识的参数。典型的双馈风机参数如表2所示。
[0064] 表 2

[0067] 同时,从双馈风机模型库中读取预留的已知风电机组模型的典型参数,作为参数 辨识的起点(即初始参数),进而提高参数辨识的效率。
[0068] 步骤104):利用初始参数和风机实测特性曲线,通过遗传算法确定待辨识参数, 获得满足误差要求的参数;并利用满足误差要求的参数获得待建模的双馈风电机组的模 型。
[0069] 如图5所示,遗传算法流程如下:
[0070] 步骤1):根据匹配得到的双馈风电机组的待辨识参数对象和初始参数,生成新的 种群。
[0071] 步骤2):与种群库中的种群成员进行比较,剔除重复的种群成员,减少计算量。
[0072] 步骤3):调用DIgSILENT程序中的仿真模型,将各个种群的参数赋给仿真模型,进 行仿真计算,得到各个准群成员对应的仿真曲线。
[0073] 步骤4):根据标准要求的方法,调用实测曲线,计算仿真结果与实测结果的误差。
[0074] 步骤5):比较筛选最优秀的基因个体,同时将所有种群成员存入种群库,丰富种 群库。
[0075] 步骤6):如果最优秀的个体满足误差要求,则循环辨识结束,如果不满足误差要 求,则通过复制、交叉、变异,产生新一代的种群成员,重新启动辨识的循环。
[0076] 步骤7):对于满足误差要求的基因,作为最终辨识结果输出辨识结果,同时将其 存入模型库。
[0077] 如图11所示,为本发明提出的一种双馈风电机组建模装置框图。该装置包括:
[0078] 现场测试单元201,用于通过低电压穿越现场测试获得待建模的双馈风电机组的 低电压穿越实测特性曲线及测试数据;
[0079] 匹配单元202,用于对比待建模的双馈风电机组的低电压穿越特征与双馈风机模 型库内存储的信息,完成风机类型匹配和风机特性匹配,从所述双馈风机模型库中找出与 待建模的双馈风电机组最相似的已知风电机组模型;
[0080] 参数单元203,用于根据已知风电机组模型的参数类型确定待建模的双馈风电机 组的待辨识参数对象,并将已知风机模型的参数作为待建模的双馈风电机组的待辨识参数 对象的初始参数;其中,所述待辨识参数包括:机侧功率控制环d轴PI控制器比例增益参 数、机侧功率控制环d轴PI控制器时间常数、机侧功率控制环q轴PI控制器比例增益参 数、机侧功率控制环q轴PI控制器时间常数、机侧功率控制环有功功率增速限幅参数、机侧 电流控制环q轴PI控制器比例增益参数、机侧电流控制环q轴PI控制器时间常数、机侧电 流控制环d轴PI控制器比例增益参数、机侧电流控制环d轴PI控制器时间常数、保护模块 Crowbar阻值参数、保护模块Crowbar投入时间参数、保护模块低电压穿越期间有功控制参 数、保护模块低电压穿越期间有功控制参数;
[0081] 建模单元204,用于利用初始参数和风机实测特性曲线,通过遗传算法确定待辨识 参数,获得满足误差要求的参数,利用满足误差要求的参数获得待建模的双馈风电机组的 模型。
[0082] 现场实施例:
[0083] 选择某风电场的三一电气的SE7715-L型风机作为被测对象,该风电场共4条风 机汇集线路,接入升压站1号主变,通过220kV送出线路并入电网。升压站1号主变容量 100MVA,型号:SFZ10-100000/220,额定电压:230±8*L25% /35kV,联接组标号:YN,dll ; 短路阻抗:11. 7%。被试风机通过3号35kV集电线路接入1#主变。
[0084] 风电机组相关信息如表3所示。
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