专利名称：一种风电机组低电压穿越综合模拟系统和方法
技术领域：
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电机组低电压穿越综合模拟系统和方法。
背景技术：
近年来随着风力发电不断地发展，其在电力系统中所占比重也越来越大。由于风力发电自身的发电特性会对电网的运行造成一定的影响，尤其是在电网故障时风力发电机组的运行能力对电网运行起着关键作用。如果风电机组不具备电网故障运行能力，当电网电压跌落时，所有风电机组都会切出，这将使整个电网不利于恢复，更可能造成整个电网故障，所以许多国家要求风力发电机组具备电网故障运行能力。我国国家电网公司也发布了风电场接入电网技术规定，要求电网故障期间不仅不能随意脱离电网，而且还得向电网提供必要的有功功率。当今世界风电市场发展迅猛，风电场装机容量逐年上升，尤其是在欧美的一些发达国家，风力发电所占电网供电比例已经非常高，如丹麦已超过20%。而风力发电必须满足电网要求才可以将所发电能送入电网，所以不具备低电压穿越功能的风力发电机组将无法并网，而具备低电压穿越功能的风力发电机组必须经过相关测试认证符合相关电网法规后才可以并网。基于上述原因许多风电机组制造商开始着力开发风电机组低电压穿越功能，是否能满足相关电网法规要求就成为实现风电机组低电压穿越功能的要求。低电压穿越功能对风电机组各设备有特殊的要求，这些设备包括风电机组主控系统、变流器、变桨系统、发电机、齿轮箱和联轴器等。这些设备的特性直接影响风电机组低电压穿越特性，所以目前亟需建立风电机组低电压穿越综合模拟平台实现实际风电机组低电压穿越功能。
发明内容
本发明的目的在于提出一种风电机组低电压穿越综合模拟系统和方法，能够模拟风电机组低电压穿功能，对风电机组低电压穿越特性进行仿真，得出风电机组在低电压穿越过程中各设备所表现出来的特性，用于指导实际风电机组低电压穿越功能的开发与应用。为达此目的，本发明采用以下技术方案一种风电机组低电压穿越综合模拟系统，包括Bladed单元、RTDS单元、PLC控制器和接口单元，其中Bladed单元进一步包括气动模型模块和传动链模型模块，RTDS单元包括电气模型模块，气动模型模块与传动链模型模块连接，传动链模型模块通过接口单元与电气模型模块连接，气动模型模块、传动链模型模块和电气模型模块分别与PLC控制器连接， 其中，Bladed单元用于模拟风电机组的气动特性以及传动链的特性；RTDS单元用于对发电机组电气部分进行仿真；PLC控制器用于通过风电机组低电压穿越综合模拟系统对主控策略进行验证和主控制程序逻辑进行测试，并通过对风电机组各部分信号进行采集之后来模拟风电机组主控工作。还包括Matlab单元，Matlab单元用于数据处理和波形分析。一种风电机组低电压穿越综合模拟方法，包括以下步骤A、Bladed单元根据风电机组气动参数模拟风电机组的气动特性和传动链特性；B、RTDS单元模拟发电机组机特性；C、数据通过接口单元进行交换；D、PLC控制器通过风电机组低电压穿越综合模拟系统进行主控制策略的验证和风电机组控制逻辑的测试；E、RTDS单元模拟电网电压跌落，进行风电机组低电压穿越功能测试；F、记录模拟实验的数据和波形，Matlab单元对数据与波形进行分析。步骤F后还包括以下步骤对风电机组参数进行优化后返回步骤E，直到达到控制目标和低电压穿越要求。采用了本发明的技术方案，能够实现对风电机组主控制策略的验证、对风电机组控制程序逻辑进行测试、对风电机组低电压穿越特性进行仿真，得出风电机组在低电压穿越过程中所表现出来的特性，用于指导实际风电机组低电压穿越功能的开发与应用。
图1是本发明具体实施方式
中风电机组低电压穿越综合模拟系统的结构示意图。图2是本发明具体实施方式
中风电机组低电压穿越综合模拟流程图。
具体实施例方式下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。图1是本发明具体实施方式
中风电机组低电压穿越综合模拟系统的结构示意图。 如图1所示，该风电机组低电压穿越综合模拟系统包括风机设计(Bladed)单元、实时数字仿真仪(Real Time Digital Simulator, RTDS)单元、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)和接口单元。其中Bladed单元进一步包括气动模型模块和传动链模型模块，RTDS单元包括电气模型模块，气动模型模块与传动链模型模块连接，传动链模型模块通过接口单元与电气模型模块连接，气动模型模块、传动链模型模块和电气模型模块分别与PLC控制器连接。Bladed单元模拟风电机组的气动特性以及传动链的特性，RTDS单元对发电机组电气部分进行仿真，PLC控制器通过风电机组低电压穿越综合模拟系统进行主控制策略的验证和风电机组控制逻辑的测试。另外还包括Matlab单元，Matlab单元实现数据处理和波形分析。图2是本发明具体实施方式
中风电机组低电压穿越综合模拟流程图。如图2所示， 该风电机组低电压穿越综合模拟流程包括以下步骤步骤201、Bladed单元根据风电机组气动参数模拟风电机组的气动特性和传动链特性。步骤202、RTDS单元模拟发电机组机特性。
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步骤203、数据通过接口单元进行交换。步骤204、PLC控制器通过风电机组低电压穿越综合模拟系统进行主控制策略的验证和风电机组控制逻辑的测试。步骤205、RTDS单元模拟电网电压跌落，进行风电机组低电压穿越功能测试。步骤206、记录模拟实验的数据和波形，Matlab单元对数据与波形进行分析。步骤207、对风电机组参数进行优化后返回步骤205，直到达到控制目标和低电压穿越要求。步骤208、利用风电机组低电压穿越综合模拟得到的数据对风电机组低电压穿越功能进行设计和改进。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种风电机组低电压穿越综合模拟系统，其特征在于，包括Bladed单元、RTDS单元、PLC控制器和接口单元，其中Bladed单元进一步包括气动模型模块和传动链模型模块， RTDS单元包括电气模型模块，气动模型模块与传动链模型模块连接，传动链模型模块通过接口单元与电气模型模块连接，气动模型模块、传动链模型模块和电气模型模块分别与PLC 控制器连接，其中，Bladed单元用于模拟风电机组的气动特性以及传动链的特性； RTDS单元用于对发电机组电气部分进行仿真；PLC控制器用于通过风电机组低电压穿越综合模拟系统对主控策略进行验证和主控制程序逻辑进行测试，并通过对风电机组各部分信号进行采集之后来模拟风电机组主控工作。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组低电压穿越综合模拟系统，其特征在于，还包括Matlab单元，Matlab单元用于数据处理和波形分析。
3.一种风电机组低电压穿越综合模拟方法，其特征在于，包括以下步骤A、Bladed单元根据风电机组气动参数模拟风电机组的气动特性和传动链特性；B、RTDS单元模拟发电机组机特性；C、数据通过接口单元进行交换；D、PLC控制器通过风电机组低电压穿越综合模拟系统进行主控制策略的验证和风电机组控制逻辑的测试；E、RTDS单元模拟电网电压跌落，进行风电机组低电压穿越功能测试；F、记录模拟实验的数据和波形，Matlab单元对数据与波形进行分析。
4.根据权利要求3所述的一种风电机组低电压穿越综合模拟方法，其特征在于，步骤F 后还包括以下步骤对风电机组参数进行优化后返回步骤E，直到达到控制目标和低电压穿越要求。
全文摘要
本发明公开了一种风电机组低电压穿越综合模拟系统和方法，包括Bladed单元、RTDS单元、PLC控制器和接口单元，其中Bladed单元模拟风电机组的气动特性以及传动链的特性，RTDS单元对发电机组电气部分进行仿真，PLC控制器通过风电机组低电压穿越综合模拟系统对主控策略进行验证和主控制程序逻辑进行测试，并通过对风电机组各部分信号进行采集之后来模拟风电机组工作。采用了本发明的技术方案，能够模拟风电机组低电压穿越功能，对风电机组低电压穿越特性进行仿真，得出风电机组在低电压穿越过程中各设备所表现出来的特性，用于指导实际风电机组低电压穿越功能的开发与应用。
文档编号G05B17/02GK102354125SQ20111030647
公开日2012年2月15日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者徐佳园, 潘磊, 纪国瑞 申请人:国电联合动力技术有限公司