直驱风电场等值方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统仿真建模技术领域，特别是涉及一种直驱风电场等值方法和系统。
【背景技术】
[0002]随着风电的快速发展，风电系统对电网的影响范围也从局部逐渐扩大到整个电网。由于风能的随机性、风电机组运行无人现场职守和电力系统运行高可靠性的要求，建立风电场仿真模型是十分必要的。在实际应用中，一个风电场风电机组数量众多，且运行工况各异，如果对每台机组进行详细建模将使得风电场模型阶数十分庞大，也会带来诸如计算时间长、占用内存大等严重问题。因此，建立合适的动态模型，准确地模拟风电场的动态行为是仿真研究的基础。
[0003]目前，直驱风电场的等值方法主要有单机表征法和多机表征法。单机表征法是将整个风电场等值为一台风电机组，等值机的功率是所有机组功率的代数和。对于大型风电场，风电机组之间运行工况各异，单机表征法必然存在难以兼顾风电机组之间运行状态差异的问题，会产生较大的等值误差。多机表征法是根据不同的分群原则，将风电场等值为几台风电机组。相比于单机表征法，多机模型更能体现风电场中机组运行状态的差异性，此方法中合理分群是关键。目前，分群方法主要有:(I)按机组位置和组网方法分群，即:根据风电机组位置，将连接在一起、电气距离较近的同排机组划分到同一群。这种方法保证了群内机组具有相近的机端电压，对电网故障具有相近的响应，但对风向没有适应性，且分群数随风电场规模的增大而增多，等值模型不够简化。(2)借助聚类算法，按机组运行状态信息进行分群。风电机组运行控制区域、风电机组实测有功数据以及由风速、机组有功、电压、电流在故障前的初值组成的综合聚类指标均被提出。然而，现有的多机表征法在进行风电场等值研究时，大多未能充分考虑实际风场中由连接线路造成的风电机组机端电压差异这一问题，鲜少有针对风电场在不同电压跌落情况下等值方法的研究。事实上，当电网系统中发生故障的地点不同或电网中由于某种因素引起的电网电压低于正常值，对于并网型风电场均会反映为风电场整体呈现不同的电压水平。因此，为使风电场等值更加贴合实际情况，有必要针对这一问题展开研究。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种直驱风电场等值方法和系统。
[0005 ] 一种直驱风电场等值方法，包括以下步骤:
[0006]对单台风电机组进行故障仿真试验，根据全风速运行区域内不同电压跌落深度下风电机组出口处的有功功率响应曲线建立各个电压跌落深度下的离线数据库；
[0007 ]根据风电场实时测量的电压跌落深度，从所述离线数据库中为风电场中的每台风电机组选择匹配的离线数据库，根据每台风电机组的风速为每台风电机组从匹配的离线数据库中匹配相应的有功功率响应曲线，并对获得的有功功率响应曲线进行聚类分群；
[0008]根据聚类分群结果将所述风电机组划分为若干个机组群，计算每个机组群的等值参数，根据分群结果和等值参数建立直驱风电场等值模型。
[0009]—种直驱风电场等值系统，包括:
[0010]第一建立模块，用于对单台风电机组进行故障仿真试验，根据全风速运行区域内不同电压跌落深度下风电机组出口处的有功功率响应曲线，建立各个电压跌落深度下的离线数据库；
[0011]聚类模块，用于根据风电场实时测量的电压跌落深度，从所述离线数据库中为风电场中的每台风电机组选择匹配的离线数据库，根据每台风电机组的风速为每台风电机组从匹配的离线数据库中匹配相应的有功功率响应曲线，并对获得的有功功率响应曲线进行聚类分群；
[0012]第二建立模块，用于根据聚类分群结果将所述风电机组划分为若干个机组群，计算每个机组群的等值参数，根据分群结果和等值参数建立直驱风电场等值模型。
[0013]上述直驱风电场等值方法和系统，通过建立各个电压跌落深度下的离线数据库，从所述离线数据库中为风电场的每台风电机组选择匹配的离线数据库，并对匹配的离线数据库中的有功功率响应曲线进行聚类分群，根据聚类分群结果将所述风电机组划分为若干个机组群，计算每个机组群的等值参数，根据分群结果和等值参数建立直驱风电场等值模型，充分考虑了机端不同电压跌落情况对等值结果的影响，精确度高。
【附图说明】
[0014]图1为一个实施例的直驱风电场等值方法流程图；
[0015]图2为风电场详细模型示意图；
[0016]图3是风电场中每台风电机组的风速和机端电压跌落情况示意图；
[0017]图4是从离线库中提取的相应状态下风电机组有功功率暂态响应曲线图；
[0018]图5是聚类树形图；
[0019]图6(a)是故障I时的有功功率对比图；
[0020]图6(b)是故障I时的无功功率对比图；
[0021]图7(a)是故障2时的有功功率对比图；
[0022]图7(b)是故障2时的无功功率对比图；
[0023]图8为一个实施例的直驱风电场等值系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明的直驱风电场等值方法的实施例进行描述。
[0025]图1为一个实施例的直驱风电场等值方法流程图。如图1所示，所述直驱风电场等值方法可包括以下步骤:
[0026]SI，对单台风电机组进行故障仿真试验，根据全风速运行区域内不同电压跌落深度下风电机组出口处的有功功率响应曲线建立各个电压跌落深度下的离线数据库；
[0027]在本步骤中，所述风电机组为直驱式风电机组。在建立离线数据库之前，可通过仿真的方式得到所述有功功率响应曲线。将所述有功功率响应曲线保存下来，建立离线数据库。通过这种方式，能减少在线等值的计算量，提高在线等值的效率。可通过以下方式建立离线数据库:
[0028]步骤1:可为所述风电机组单机故障试验建立单机故障仿真模型；
[0029]在本步骤中，所述单机故障仿真模型可包括风电机组、集电线路、机端升压变压器、电网系统、故障发生器等模型。其中风电机组模型又可包括风力机、轴系、永磁同步发电机、全功率变流器及其控制系统、变桨距控制系统和卸荷电路及其控制系统等模型。
[0030]步骤2:可设置所述风电机组的输入风速；
[0031]在本步骤中，可设定所述风电机组的输入风速的范围为此风电机组运行的全风速，即从切入风速到切出风速，并可设定所述输入风速的步长间隔为0.lm/s。
[0032]步骤3:可设置所述单机故障仿真模型中故障期间风电机组机端的电压跌落深度；
[0033]在本步骤中，可设定所述单机故障仿真模型的电压跌落深度的范围为额定电压的10%至100%，并可设定所述电压跌落深度的步长间隔为额定电压的10%。不同的电压跌落程度可以通过改变接地电阻的阻值来模拟。
[0034]步骤4:可根据所述单机故障仿真模型对全风速运行区域内不同电压跌落深度情况进行仿真，得到所述有功功率响应曲线。
[0035]在本步骤中，可在仿真软件中设定相关参数，例如，风电机组工作的风速范围为全风速运行区域，即从风电机组的切入风速到切出风速。在此基础之上，可根据步骤3中设置的电压跌落深度对所述风电机组进行仿真。
[0036]步骤5:根据所述有功功率响应曲线建立离线数据库。
[0037]在得到所述有功功率响应曲线之后，可根据所述有功功率响应曲线建立若干个离线数据库。与所述电压跌落深度