一种风电机组低电压穿越仿真模型验证系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种风电机组低电压穿越仿真模型验证系统 和方法。
【背景技术】
[0002] 根据国家能源局（2010)433号文《风电机组并网检测管理暂行办法》要求，只有通 过并网性能检测的风电机组方可并网运行。由于我国风电机组制造商众多，风电机组五大 部件配置多种多样，给风电机组低电压穿越检测工作带来了巨大的压力。《风电机组低电压 穿越能力一致性评估方法（暂行）》的实施，缓解了风电机组更换除变流器外其他部件后需 要重新检测的压力，对同系列不同型号风电机组可采用模型验证和仿真的方式评价其低电 压穿越性能。
[0003] 由此一来，风电机组仿真模型的有效性将直接影响通过修改模型参数进行同系列 不同型号风电机组仿真的仿真结果，进而影响对其低电压穿越性能的评价。另外，每个型号 风电机组的低电压穿越仿真工况就有16种之多，且不同风电机组制造商建模技术参差不 齐，一般仿真模型都需要经过多次验证、反复调整后才能满足要求。因此，设计一套行之有 效、自动化程度高、运算速度快的仿真模型验证系统是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明提供一种风电机组低电压穿越仿真模型验证系统和方 法，用于实现风电机组在完成低电压穿越能力检测后的仿真模型验证，确保风电机组电气 模型与实际风电机组的低电压穿越特性保持一致。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0006] -种风电机组低电压穿越仿真模型验证系统，所述系统包括与人机交互界面相互 通信的数据库，以及与所述数据库分别连接的验证指标模块、数据读取模块、数据预处理模 块、模型验证模块和报告生成模块。
[0007] 优选的，所述验证指标模块，用于表征风电机组仿真模型准确度的多个验证标准； 其中，每个验证标准包括故障区间划分规则和故障区间参数最大允许误差；
[0008] 所述数据读取模块，用于为数据预处理模块提供相同条件下的风电机组测试数据 和仿真数据；
[0009] 所述数据预处理模块，用于为模型验证模块提供有效数据；
[0010] 所述模型验证模块，用于根据模型验证指标模块中的故障区间划分规则划分故障 区间，计算各故障区间仿真数据与测试数据线电压、有功功率、无功功率和无功电流的基波 正序分量之间的偏差，验证模型的准确程度；
[0011] 所述报告生成模块，用于根据模型验证结果自动生成验证报告；
[0012] 所述数据库，用于为仿真模型验证系统各模块之间的交互提供数据，并储存模型 验证结果。
[0013] 优选的，所述人机交互界面与数据库相连，用于为工作人员提供修改信息的手动 输入界面，并将修改后的信息更新到数据库。
[0014] 优选的，所述最大允许误差，包括平均偏差、平均绝对偏差、最大偏差和加权平均 绝对偏差。
[0015] 优选的，所述相同条件即风电机组模型中的外部电网参数、电压跌落发生装置、变 压器参数必须与现场检测对应数据保持一致。
[0016] -种风电机组低电压穿越仿真模型验证方法，所述方法包括：
[0017] 读取风电机组测试数据和仿真数据，对所述风电机组测试数据和仿真数据进行预 处理，获得有效数据；
[0018] 根据故障区间划分规则划分故障区间，获取各故障区间仿真数据与测试数据线电 压、有功功率、无功功率和无功电流的基波正序分量之间的偏差，验证模型的准确程度；
[0019] 获得模型验证结果；自动生成验证报告。
[0020] 优选的，所述测试数据和仿真数据皆包括：大功率输出状态和小功率输出状态下 的三相对称故障和两相不对称故障情况下电压分别跌落至[0. 7~0. 8]Un、[0. 45~0. 55] Un、[0. 3~0. 4]Un、[0. 15~0. 25] 1]"的16个工况，每个工况数据包含风电机组变压器低压 侧三相电压、三相电流和采样时间。
[0021] 优选的，所述获取的方法包括，通过人机交互界面设置测试数据与仿真数据各工 况对应识别码，验证系统通过判断识别码自动匹配各工况，并将各工况名称显示在工况列 表中；设置测试数据和仿真数据三相电压、三相电流及采样时间的通道名称。
[0022] 优选的，对所述风电机组测试数据和仿真数据进行预处理，获取有效数据包括：在 工况列表中选择一个或多个工况等待验证；以手动设置的采样周期为基准，剔除测试数据 和仿真数据序列中多余的采样点，使得相同时间间隔内的采样点保持一致；
[0023] 依据IEC61400-21标准，分别对所述测试数据和仿真数据进行正序分量计算，获 得线电压、有功功率、无功功率和无功电流的基波正序分量；选取各物理量的额定值作为基 值，并将所得线电压、有功功率、无功功率和无功电流的基波正序分量标幺化。
[0024] 进一步地，所述划分故障区间包括，查找跌落起始电压同步仿真数据与测试数据 正序分量的时间序列，依据测试数据线电压基波正序分量，将故障区间划分为故障前、故障 期间和故障后三个时段；根据有功功率和无功功率的响应特性，将故障期间和故障后时段 划分为暂态区间和稳态区间。
[0025] 优选的，所述验证模型的准确程度包括：将各基波正序分量故障区间偏差与验证 标准中的故障区间参数最大允许误差逐一对比，超过最大允许误差，则未通过验证。
[0026] 优选的，所述模型验证结果以图形的形式显示于人机交互界面上，包括：各故障时 段稳态区间、暂态区间上线电压、有功功率、无功功率、无功电流的各项偏差上、下限以及测 试数据与仿真数据的各偏差曲线，偏差曲线超出偏差上、下限时表示未通过验证。
[0027] 进一步地，将所述模型验证结果自动保存至指定路径，其包括：.png格式的各工 况线电压、有功功率、无功功率、无功电流的故障区间对比图；.csv格式的各工况测试数据 和仿真数据正序分量计算结果；.xls格式的各工况测试数据与仿真数据正序分量偏差计 算结果，对于超出偏差最大值的用特殊颜色标注。
[0028] 优选的，所述自动生成验证报告包括：选择word软件中"域"和"宏"两个功能，运 用VBA编程对文本、表格、图形的自动处理，自动生成模型验证报告。
[0029] 与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
[0030] 提供了一种风电机组低电压穿越仿真模型验证系统和方法，可以从原始测试数 据、仿真数据到得到模型验证结果；整个流程过程中，工作人员只需进行少量的操作，便可 一次性实现全部工况的验证；操作简单易于实现，大大节省了人力资源和经济支出。
[0031] 同时，本系统含有多个验证标准，可实现仿真模型满足不同验证标准的模型验证 及同时满足多个标准的模型验证；另外，本系统设有多个人机交互界面，以灵活适应验证标 准的升级、验证工况的改变等情况。本系统自动化程度高、减少了工作量及出错率，有效提 高了工作效率。
【附图说明】
[0032] 图1为风电机组低电压穿越仿真模型验证系统结构示意图；
[0033] 图2为模型验证系统设计原理示意图；
[0034] 图3风电机组低电压穿越仿真模型验证方法流程图。
【具体实施方式】
[0035] 以下将结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0036] 如图1所示，一种风电机组低电压穿越仿真模型验证系统，所述系统包括与人机 交互界面相互通信的数据库，以及与所述数据库分别连接的验证指标模块、数据读取模块、 数据预处理模块、模型验证模块和报告生成模块。
[0037] 验证指标模块，用于表征风电机组仿真模型准确度的多个验证标准；其中，每个验 证标准包括故障区间划分规则和故障区间参数最大允许误差；其中，最大允许误差包括平 均偏差、平均绝对偏差、最大偏差和加权平均绝对偏差；
[0038] 数据读取模块，用于为数据预处理模块提供相同条件下的风电机组测试数据和仿 真数据；相同条件即风电机组模型中的外部电网参数、电压跌落发生装置、变压器参数必须 与现场检测对应数据保持一致；
[0039] 数据预处理模块，用于为模型验证模块提供有效数据；
[0040] 模型验证模块，用于根据模型验证指标模块中的故障区间划分规则划分故障区 间，计算各故障区间仿真数据与测试数据线电压、有功功率、无功功率和无功电流的基波正 序分量之间的偏差，验证模型的准确程度；
[0041] 报告生成模块，用于根据模型验证结果自动生成验证报告；
[0042] 数据库，用于为仿真模型验证系统各模块之间的交互提供数据，并储存模型验证 结果。
[0043] 所述人机交互界面与数据库相连，用于为工作人员提供修改信息的手动输入界 面，并将修改后的信息更新到数据库。
[0044] 结合图2和图3所示，一种风电机组低电压穿越仿真模型验证方法，所述方法包 括：
[0045] 读取风电机组测试数据和仿真数据，对所述风电机组测试数据和仿真数据进行预 处理，获得有效数据；
[0046] 根据故障区间划分规则划分