本發(fā)明涉及基于有功恢復(fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法。屬于電力系統(tǒng)仿真建模
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：隨著風(fēng)電滲透率的不斷增加，正確評估其對電力系統(tǒng)的影響日益重要。然而，一個(gè)大型風(fēng)電場往往包含幾十臺甚至上百臺風(fēng)電機(jī)組，如果對每臺風(fēng)電機(jī)組都單獨(dú)建模，則會大大增加電力系統(tǒng)仿真模型的復(fù)雜度和仿真計(jì)算時(shí)間。因此，風(fēng)電場等值建模工作的研究十分必要。目前風(fēng)電場的等值方法可以分為單機(jī)等值和多機(jī)等值兩類。雖然多機(jī)等值方法可以達(dá)到較高的等值精度，但計(jì)算復(fù)雜，在輸入風(fēng)速變化時(shí)，分群指標(biāo)、表征形式和等值機(jī)臺數(shù)也將隨之變化。而且這種方法常常需要配合復(fù)雜的智能算法識別能夠表征機(jī)組狀態(tài)的分群指標(biāo)，對風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組加以分組，工程實(shí)用性較差。因此，風(fēng)電場的單機(jī)等值模型日益受到人們的重視。風(fēng)電場的單機(jī)等值模型有兩種形式：(1)“n臺風(fēng)力機(jī)+1臺發(fā)電機(jī)”：這種方法僅將發(fā)電機(jī)等值成一臺，取所有機(jī)組機(jī)械轉(zhuǎn)矩的有功出力加權(quán)和作為等值發(fā)電機(jī)的輸入。這種方法需要建立n臺風(fēng)力機(jī)的模型，模型階數(shù)較高，計(jì)算較為復(fù)雜。(2)“1臺風(fēng)力機(jī)+1臺發(fā)電機(jī)”。這種方法在第一種方法的基礎(chǔ)上，將風(fēng)力機(jī)也等值為一臺，取平均風(fēng)速或等值風(fēng)速作為等值機(jī)組的輸入。計(jì)算更為簡單，使用較為廣泛。風(fēng)電場的單機(jī)等值方法雖然計(jì)算簡單，但當(dāng)風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速差異較大時(shí)，精度往往難以滿足要求。若追求更高的等值精度往往需要配合較為復(fù)雜的智能優(yōu)化算法提高等值模型和詳細(xì)模型的擬合精度，如采用遺傳算法、均方差試探優(yōu)化法、機(jī)械轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償因子配合模糊邏輯或粒子群優(yōu)化算法，使誤差在可接受的范圍內(nèi)。風(fēng)電場單機(jī)等值方法的計(jì)算量和等值精度通常無法兼顧。鑒于此，尋求計(jì)算量小、精度高的單機(jī)等值方法顯得尤為重要。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)單機(jī)等值方法計(jì)算量和等值精度無法兼顧的問題。現(xiàn)提供基于有功恢復(fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法?；谟泄謴?fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法，它包括以下步驟：步驟一、根據(jù)實(shí)際風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越測試系統(tǒng)，搭建風(fēng)電機(jī)組詳細(xì)暫態(tài)模型的低電壓穿越測試仿真系統(tǒng)，在小功率輸出和大功率輸出兩種工況下，對該風(fēng)電機(jī)組出口變壓器的中壓側(cè)進(jìn)行三相短路故障仿真，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)測試情況設(shè)置詳細(xì)暫態(tài)模型的電壓跌落數(shù)值，最終將風(fēng)機(jī)出口側(cè)測得的仿真數(shù)據(jù)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，若二者之間的加權(quán)平均絕對誤差滿足風(fēng)電機(jī)組電氣仿真建模導(dǎo)則的要求，則執(zhí)行步驟二；步驟二、根據(jù)步驟一搭建的風(fēng)電機(jī)組詳細(xì)暫態(tài)模型的低電壓穿越測試仿真系統(tǒng)，進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，獲得從切入風(fēng)速每隔0.1m/s至切出風(fēng)速時(shí)，各風(fēng)速下風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)點(diǎn)處發(fā)生三相短路接地故障時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)處測得的有功功率響應(yīng)曲線，根據(jù)該曲線獲得工作于不同風(fēng)速的風(fēng)電機(jī)組，故障清除后并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率恢復(fù)到初始穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)時(shí)的斜率；步驟三、按照步驟二中獲得的風(fēng)電機(jī)組詳細(xì)暫態(tài)模型中，風(fēng)電機(jī)組各風(fēng)速下，并網(wǎng)點(diǎn)處有功功率的恢復(fù)斜率，結(jié)合公式：從而獲得具有n臺風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電場對應(yīng)單機(jī)等值模型在故障恢復(fù)過程中，并網(wǎng)點(diǎn)處有功功率的斜率校正函數(shù)，當(dāng)時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照斜率nk恢復(fù)，數(shù)值等于當(dāng)時(shí)，其中m＝1～(n-1)，并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照斜率(n-m)k恢復(fù)，數(shù)值等于當(dāng)時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)等于故障前的穩(wěn)態(tài)值，數(shù)值等于式中，t是當(dāng)前運(yùn)行的時(shí)刻，ppcc(t)是風(fēng)電場詳細(xì)暫態(tài)仿真模型的并網(wǎng)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)刻的有功功率，同時(shí)也是校正后風(fēng)電場單機(jī)等值模型的并網(wǎng)點(diǎn)有功功率的目標(biāo)函數(shù)，t0時(shí)刻故障發(fā)生，t0+t2時(shí)刻故障清除，m為正整數(shù)，pi(t0+t2)，i＝1～n，為第i臺風(fēng)電機(jī)組在t0+t2的有功功率，ploss(t)為當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)的總損耗，k為風(fēng)電機(jī)組在故障清除后，其有功功率恢復(fù)的斜率，Pi，i＝1～n，為第i臺風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)態(tài)有功功率；步驟四、搭建具有n臺風(fēng)電機(jī)組風(fēng)電場的詳細(xì)暫態(tài)仿真模型，并將風(fēng)電場內(nèi)所有的風(fēng)電機(jī)組等值為一臺等值機(jī)，計(jì)算等值機(jī)組的等效參數(shù)和相應(yīng)的集電網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)，得到校正前的單機(jī)等值模型；在校正前的單機(jī)等值模型的基礎(chǔ)上，按照步驟三將校正函數(shù)嵌入等值風(fēng)電機(jī)組控制器的有功通道得到校正后的單機(jī)等值模型，從而實(shí)現(xiàn)基于有功恢復(fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法。根據(jù)基于有功恢復(fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法，其特征在于，它還包括以下步驟：步驟五、分別對風(fēng)電場的詳細(xì)暫態(tài)模型、校正前的單機(jī)等值模型、校正后的單機(jī)等值模型進(jìn)行不同風(fēng)速數(shù)據(jù)，不同故障點(diǎn)位置的三相短路故障仿真，比較三種模型在并網(wǎng)點(diǎn)處有功功率、無功功率、電壓、電流的暫態(tài)響應(yīng)曲線，分析驗(yàn)證提出的基于有功恢復(fù)斜率校正單機(jī)等值方法的準(zhǔn)確性。根據(jù)基于有功恢復(fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法，步驟一中，將暫態(tài)仿真數(shù)據(jù)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，根據(jù)各時(shí)間段加權(quán)平均絕對誤差Fii計(jì)算公式：得到總的加權(quán)平均絕對誤差F值。式中，A1，B1，B2，C1，C2表示時(shí)間段，XM(i)和Xs(i)分別為第i個(gè)點(diǎn)的實(shí)測值和仿真值；Kend，Kstart為各時(shí)間段數(shù)據(jù)的起始序號，F(xiàn)為電壓、電流、有功功率或者無功功率總的加權(quán)平均絕對誤差，將總的加權(quán)平均絕對誤差F值與風(fēng)電機(jī)組電氣仿真建模導(dǎo)則的要求比較，確定搭建風(fēng)電機(jī)組詳細(xì)暫態(tài)模型和實(shí)際測得的風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性一致。本發(fā)明的有益效果為：搭建了某1.5MW雙饋型風(fēng)電機(jī)組的詳細(xì)暫態(tài)模型，并將其暫態(tài)仿真結(jié)果與現(xiàn)場測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比，二者之間的誤差滿足《風(fēng)電機(jī)組電氣仿真模型建模導(dǎo)則》要求。通過風(fēng)電機(jī)組從切入風(fēng)速每隔0.1m/s至切出風(fēng)速的單機(jī)故障仿真實(shí)驗(yàn)，獲得了各風(fēng)速下風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)點(diǎn)處的有功響應(yīng)曲線，總結(jié)出了有功恢復(fù)的斜率特征。研究發(fā)現(xiàn)，故障清除后，工作于不同風(fēng)速的風(fēng)電機(jī)組，其有功功率按照一定的斜率(本發(fā)明中，斜率k＝0.15)恢復(fù)到初始穩(wěn)態(tài)有功功率。根據(jù)3排6列風(fēng)電場的傳統(tǒng)單機(jī)等值試驗(yàn)分析了傳統(tǒng)單機(jī)等值方法等值誤差產(chǎn)生的原因，發(fā)現(xiàn)誤差主要集中于有功功率和電流的故障恢復(fù)階段，根據(jù)雙饋型風(fēng)電機(jī)組的工作機(jī)理可知，有功功率和電流的誤差均是由于轉(zhuǎn)子側(cè)變換器有功通道的擬合效果不準(zhǔn)引起的。然后，以兩機(jī)串聯(lián)的風(fēng)電場為例，驗(yàn)證了誤差產(chǎn)生的原因，并根據(jù)有功恢復(fù)的斜率特征，寫出了兩機(jī)風(fēng)電場系統(tǒng)對應(yīng)單機(jī)等值模型有功功率恢復(fù)斜率的校正函數(shù)，并推廣至了含有n臺風(fēng)電機(jī)組風(fēng)電場系統(tǒng)的有功功率恢復(fù)斜率的校正函數(shù)。以3排6列的雙饋型風(fēng)電場為例，搭建了風(fēng)電場的詳細(xì)暫態(tài)仿真模型、傳統(tǒng)單機(jī)等值模型和按照步驟三將校正函數(shù)嵌入控制器的有功通道得到校正后的單機(jī)等值模型。采用實(shí)際風(fēng)速數(shù)據(jù)和不同的故障點(diǎn)位置對風(fēng)電場的詳細(xì)暫態(tài)模型、校正前的單機(jī)等值模型、校正后的單機(jī)等值模型進(jìn)行故障仿真試驗(yàn)，驗(yàn)證了提出校正方法的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明，這種基于有功恢復(fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法，物理含義明確，原理簡單，計(jì)算量小，精度高，對風(fēng)速數(shù)據(jù)和故障點(diǎn)位置均具有良好的適應(yīng)性。附圖說明圖1具體實(shí)施方式一所述的基于有功恢復(fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法的流程圖；圖2為實(shí)際風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越測試系統(tǒng)模型圖；圖3為雙饋型風(fēng)電機(jī)組在小功率輸出的工況下，風(fēng)機(jī)出口變壓器中壓側(cè)發(fā)生三相短路時(shí)的仿真結(jié)果和實(shí)測結(jié)果的對比圖；圖4為雙饋型風(fēng)電機(jī)組在大功率輸出的工況下，風(fēng)機(jī)出口變壓器中壓側(cè)發(fā)生三相短路時(shí)的仿真結(jié)果和實(shí)測結(jié)果的對比圖圖5為誤差計(jì)算時(shí)間段的定義示意圖，圖中參數(shù)t0表示故障發(fā)生的時(shí)刻，參數(shù)t1代表撬棒電路投入的時(shí)間，參數(shù)t2代表故障持續(xù)的時(shí)間，參數(shù)t3-t2代表故障恢復(fù)所需的時(shí)間，參數(shù)T為實(shí)驗(yàn)電網(wǎng)頻率的倒數(shù)；圖6為風(fēng)電機(jī)組全風(fēng)速范圍內(nèi)的有功功率的故障響應(yīng)曲線圖；圖7為仿真試驗(yàn)的風(fēng)速數(shù)據(jù)；圖8為兩機(jī)串聯(lián)風(fēng)電場系統(tǒng)的有功功率故障響應(yīng)曲線圖；圖9為3排6列風(fēng)電場的詳細(xì)暫態(tài)仿真模型示意圖；圖10為3排6列風(fēng)電場校正前的單機(jī)等值模型示意圖；圖11為3排6列風(fēng)電場校正后的單機(jī)等值模型示意圖；圖12為風(fēng)電場出口處短路時(shí)，第6組風(fēng)速數(shù)據(jù)風(fēng)電場的詳細(xì)模型、校正前的單機(jī)等值模型和采用本發(fā)明等值方法得到的校正后的單機(jī)等值模型仿真結(jié)果對比圖；圖13為風(fēng)電場出口處短路時(shí)，第30組風(fēng)速數(shù)據(jù)風(fēng)電場的詳細(xì)模型、校正前的單機(jī)等值模型和采用本發(fā)明等值方法得到的校正后的單機(jī)等值模型仿真結(jié)果對比圖；圖14為供電線一回線的中點(diǎn)處短路時(shí)，第6組風(fēng)速數(shù)據(jù)風(fēng)電場的詳細(xì)模型、校正前的單機(jī)等值模型和采用本發(fā)明等值方法得到的校正后的單機(jī)等值模型仿真結(jié)果對比圖；圖15為供電線一回線的中點(diǎn)處短路時(shí)，第30組風(fēng)速數(shù)據(jù)風(fēng)電場的詳細(xì)模型、校正前的單機(jī)等值模型和采用本發(fā)明等值方法得到的校正后的單機(jī)等值模型仿真結(jié)果對比圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。針對風(fēng)電場傳統(tǒng)單機(jī)等值模型的計(jì)算量和精度通常無法兼顧的問題，本發(fā)明實(shí)施例提出了基于有功恢復(fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法。實(shí)施例1：圖1顯示了實(shí)施例一中基于有功恢復(fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法的流程圖。以某1.5MW的雙饋型風(fēng)電機(jī)組為例，通過風(fēng)電機(jī)組從切入風(fēng)速每隔0.1m/s至切出風(fēng)速的單機(jī)故障仿真實(shí)驗(yàn)，獲得了各風(fēng)速下風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)點(diǎn)處的有功響應(yīng)曲線，總結(jié)出了有功功率在故障恢復(fù)過程的斜率特征。研究發(fā)現(xiàn)，故障清除后，工作于不同風(fēng)速的風(fēng)電機(jī)組，其有功功率按照一定的斜率(本發(fā)明中斜率k＝0.15)恢復(fù)到初始穩(wěn)態(tài)有功功率。根據(jù)3排6列風(fēng)電場的傳統(tǒng)單機(jī)等值試驗(yàn)分析了傳統(tǒng)單機(jī)等值方法等值誤差產(chǎn)生的原因，發(fā)現(xiàn)誤差主要集中于有功功率和電流的故障恢復(fù)階段，根據(jù)雙饋型風(fēng)電機(jī)組的工作機(jī)理可知，有功功率和電流的誤差均是由于轉(zhuǎn)子側(cè)變換器有功通道的擬合效果不準(zhǔn)引起的。然后，以兩機(jī)串聯(lián)的風(fēng)電場為例，驗(yàn)證了誤差產(chǎn)生的原因，并寫出了兩機(jī)風(fēng)電場系統(tǒng)對應(yīng)單機(jī)等值模型有功功率恢復(fù)斜率的校正函數(shù)，并推廣至了含有n臺風(fēng)電機(jī)組風(fēng)電場系統(tǒng)的有功功率恢復(fù)斜率的校正函數(shù)。將校正函數(shù)嵌入目標(biāo)等值機(jī)組控制器的有功通道即可得到校正后的單機(jī)等值模型。從而獲得基于有功恢復(fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法。參照圖1，本實(shí)施例基于有功恢復(fù)斜率校正的風(fēng)電場單機(jī)等值方法包括步驟一至步驟五。步驟一、以某1.5MW雙饋型風(fēng)電機(jī)組為例，根據(jù)《風(fēng)電機(jī)組電氣仿真建模導(dǎo)則》中的要求和實(shí)際風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越測試系統(tǒng)，搭建了如圖2所示的具備此1.5MW雙饋型風(fēng)電機(jī)組詳細(xì)暫態(tài)模型的低電壓穿越測試仿真系統(tǒng)，圖2中，附圖標(biāo)記1-1表示電網(wǎng)，附圖標(biāo)記1-2表示一號30km輸電線，附圖標(biāo)記1-3表示二號30km輸電線，附圖標(biāo)記1-4表示一號變壓器，附圖標(biāo)記1-5表示0.5km輸電線，附圖標(biāo)記1-6表示一號開關(guān)，附圖標(biāo)記1-7表示二號開關(guān)，附圖標(biāo)記1-8表示限流電抗，附圖標(biāo)記1-9表示三號開關(guān)，附圖標(biāo)記1-10表示短路電抗，附圖標(biāo)記1-11表示四號開關(guān)，附圖標(biāo)記1-12表示五號開關(guān)，附圖標(biāo)記1-13表示二號變壓器，附圖標(biāo)記1-14表示測量點(diǎn)，附圖標(biāo)記1-15表示雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，主要仿真參數(shù)如表1所示，風(fēng)電機(jī)組在小功率輸出和大功率輸出兩種工況下，暫態(tài)仿真與現(xiàn)場低電壓測試實(shí)驗(yàn)獲得的有功功率、無功功率、電壓和電流的對比分別如圖3和圖4所示，仿真結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果的誤差計(jì)算以有功功率為例，A(A1)、B(包括B1和B2)、C(包括C1和C2)時(shí)間段的定義如圖5所示。各時(shí)間段加權(quán)平均絕對誤差Fii的計(jì)算公式如公式2所示。其中，T為實(shí)驗(yàn)電網(wǎng)頻率的倒數(shù)，XM(i)、Xs(i)為第i個(gè)點(diǎn)的實(shí)測值和仿真值，Kend，Kstart為各時(shí)間段數(shù)據(jù)的起始序號，F(xiàn)為電壓、電流、有功功率或者無功功率總的加權(quán)平均絕對誤差。表1主要仿真參數(shù)計(jì)算出的仿真模型和實(shí)測數(shù)據(jù)的擬合誤差如表2所示，滿足導(dǎo)則的相關(guān)要求，則執(zhí)行步驟二；表2加權(quán)平均絕對誤差(％)步驟二，根據(jù)步驟一搭建的1.5MW雙饋型風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越仿真系統(tǒng)，進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，獲得從切入風(fēng)速(3m/s)每隔0.1m/s至切出風(fēng)速(30m/s)時(shí)，各風(fēng)速下風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)點(diǎn)處發(fā)生三相短路故障時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)處測得的有功功率響應(yīng)曲線如圖6所示，發(fā)現(xiàn)故障清除后，工作于不同風(fēng)速的風(fēng)電機(jī)組，其有功功率按照一定的斜率(k＝0.15)恢復(fù)到初始穩(wěn)態(tài)有功功率。步驟三，為進(jìn)一步探索傳統(tǒng)單機(jī)等值誤差產(chǎn)生的原因，本專利在某3排6列風(fēng)電場5月19日至5月26日，每隔5分鐘測得的2017組風(fēng)速數(shù)據(jù)中，隨機(jī)選取如圖7所示的30組進(jìn)行了單機(jī)等值實(shí)驗(yàn)。并網(wǎng)點(diǎn)(pointofcommoncoupling,PCC)處在70s發(fā)生三相短路故障，70.1s故障切除，風(fēng)電場與無窮大系統(tǒng)相連，仿真參數(shù)同上。仿真發(fā)現(xiàn)，等值模型和詳細(xì)模型的擬合誤差主要集中在有功功率和電流的故障恢復(fù)階段，根據(jù)雙饋型風(fēng)電場的工作機(jī)理可知，有功功率和電流在故障恢復(fù)過程的擬合誤差均是由于轉(zhuǎn)子側(cè)變換器有功通道有功恢復(fù)速率參數(shù)的擬合效果不準(zhǔn)引起的。由于篇幅限制，選取1-10組的單機(jī)等值模型相對于詳細(xì)模型，有功功率的全局相對誤差數(shù)值以及故障前、故障期間和故障恢復(fù)過程的相對誤差占全局相對誤差的比例進(jìn)行展示，結(jié)果如表3所示。表3傳統(tǒng)單機(jī)等值模型全局相對誤差數(shù)值及各時(shí)間段相對誤差所占的比例組號全局相對誤差故障前(％)故障期間(％)故障恢復(fù)(％)111.46820.00520.495699.499221.14731.88120.760597.358331.90561.30660.886497.807047.12350.49860.222099.279551.94611.67960.678297.642368.50150.43050.122399.447272.11210.32390.317299.358982.75400.08360.222499.693991.47630.01890.641599.3395101.27820.32020.909898.7699由表3可知，傳統(tǒng)單機(jī)等值模型的等值誤差數(shù)值跨度較大，效果受風(fēng)電場風(fēng)速數(shù)據(jù)的影響十分顯著。且有功功率97％以上的等值誤差來源于故障恢復(fù)過程。接著，為更好的分析這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，本文以兩機(jī)串聯(lián)(機(jī)組相距500m)的風(fēng)電場為例，仿真設(shè)置同上。機(jī)組1，2的風(fēng)速分別為7m/s和13m/s，根據(jù)該風(fēng)電場機(jī)組的功率特性曲線，其單機(jī)等值模型的等值風(fēng)速為10.78m/s。詳細(xì)模型、校正前的單機(jī)等值模型(傳統(tǒng)單機(jī)等值模型)、風(fēng)電機(jī)組1、風(fēng)電機(jī)組2和校正后的單機(jī)等值模型在PCC處的故障響應(yīng)曲線對比如圖8所示。由圖8可知，同樣的，由于轉(zhuǎn)子側(cè)變換器有功通道有功恢復(fù)速率參數(shù)的擬合效果不準(zhǔn)，兩機(jī)串聯(lián)風(fēng)電場的單機(jī)等值誤差主要集中在有功功率的故障恢復(fù)階段。而且經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在采用動(dòng)態(tài)等值阻抗的計(jì)算方法實(shí)時(shí)校正阻抗后，等值精度并沒有明顯改善，說明采用阻抗校正的方法只能提高風(fēng)速范圍差異較小的等值精度，對工況差異較大的多臺機(jī)組因聚合引起的等值機(jī)組特性變化導(dǎo)致的等值誤差的改善作用有限。假設(shè)詳細(xì)模型處的功率為ppcc(t)+jqpcc(t)，t為仿真運(yùn)行的當(dāng)前時(shí)刻。研究發(fā)現(xiàn)，無功功率的擬合效果較好，暫不考慮。風(fēng)機(jī)1的有功出力為p1(t)，風(fēng)機(jī)2的有功出力為p2(t)，假設(shè)p1(t)<＝p2(t)。根據(jù)圖8還可以看出，風(fēng)電場內(nèi)工作在不同風(fēng)速下的所有機(jī)組(例如本實(shí)施例中的風(fēng)機(jī)1和風(fēng)機(jī)2)在故障清除后，均按照斜率k(k＝0.15)恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)。假設(shè)功率流入電網(wǎng)的方向?yàn)檎蓤D8可得，故障恢復(fù)期間風(fēng)機(jī)1和風(fēng)機(jī)2在當(dāng)前時(shí)間t的有功出力為：那么，并網(wǎng)點(diǎn)在t的有功功率為：根據(jù)風(fēng)機(jī)1和風(fēng)機(jī)2達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需時(shí)間的不同對故障恢復(fù)階段分段后，公式4可改寫為：由公式5可以看出，風(fēng)機(jī)1以速率k在時(shí)刻率先達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，與此同時(shí)，風(fēng)機(jī)2以速率k恢復(fù)至P1-p1(t0+t2)+p2(t0+t2)，稍后繼續(xù)以速率k在時(shí)刻達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，因此詳細(xì)模型在故障清除至風(fēng)機(jī)1恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)功率的時(shí)刻之間，并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率將先以斜率2k恢復(fù)；再在風(fēng)機(jī)1恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)功率的時(shí)刻至風(fēng)機(jī)2恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)功率的時(shí)刻之間，以斜率k恢復(fù)至整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)功率。即當(dāng)時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照斜率2k恢復(fù)，數(shù)值等于2k(t-(t0+t2))+p1(t0+t2)+p2(t0+t2)-ploss(t)，當(dāng)時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照斜率k恢復(fù)，數(shù)值等于P1+k(t-(t0+t2))+p2(t0+t2)-ploss(t)，當(dāng)時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)等于故障前的穩(wěn)態(tài)值，數(shù)值等于P1+P2-ploss(t)。由圖8還可以看出，校正前的單機(jī)等值模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率在故障恢復(fù)階段，一直以速率2k恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)值，恢復(fù)速率的不匹配導(dǎo)致了故障恢復(fù)階段傳統(tǒng)單機(jī)等值模型(即校正前的單機(jī)等值模型)與詳細(xì)模型存在較大的相對誤差。因此按照公式5通過校正傳統(tǒng)單機(jī)等值模型在故障恢復(fù)階段斜率的設(shè)定值來提高單機(jī)等值模型的精度，即機(jī)組1恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)功率之前，等值模型先以斜率2k恢復(fù)；再以斜率k恢復(fù)至風(fēng)電場的穩(wěn)態(tài)功率，校正恢復(fù)斜率后的單機(jī)等值效果如圖8所示，校正后較校正前的單機(jī)等值模型在故障恢復(fù)過程中，與詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處有功功率的擬合效果有了較大的改善，證明了公式推導(dǎo)的正確性。綜上，類似地，對于含有n臺風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電場，假設(shè)風(fēng)機(jī)1～n按照有功出力從小到大的規(guī)律編號。故障清除后，在風(fēng)機(jī)1恢復(fù)至其穩(wěn)態(tài)功率的時(shí)刻之前，即當(dāng)時(shí)，詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照速率nk恢復(fù)，數(shù)值等于稍后，在風(fēng)機(jī)2恢復(fù)至其穩(wěn)態(tài)功率的時(shí)刻之前，即當(dāng)時(shí)，詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照速率(n-1)k恢復(fù)，數(shù)值等于然后，在風(fēng)機(jī)3恢復(fù)至其穩(wěn)態(tài)功率的時(shí)刻之前，即當(dāng)時(shí)，詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照速率(n-2)k恢復(fù)，數(shù)值等于依次類推，在風(fēng)機(jī)n恢復(fù)至其穩(wěn)態(tài)功率的時(shí)刻之前，即當(dāng)時(shí)，詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照速率k恢復(fù)，數(shù)值等于直至詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)出力，即當(dāng)時(shí)，詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)等于穩(wěn)態(tài)出力由此，總結(jié)出獲得具有n臺風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電場對應(yīng)單機(jī)等值模型在故障恢復(fù)過程中，并網(wǎng)點(diǎn)處有功功率的斜率校正函數(shù)為：式中，t是當(dāng)前運(yùn)行的時(shí)刻，ppcc(t)是風(fēng)電場詳細(xì)暫態(tài)仿真模型的并網(wǎng)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)刻的有功功率，同時(shí)也是校正后風(fēng)電場單機(jī)等值模型的并網(wǎng)點(diǎn)有功功率的目標(biāo)函數(shù)，t0時(shí)刻故障發(fā)生，t0+t2時(shí)刻故障清除，m為正整數(shù)，pi(t0+t2)，i＝1～n，為第i臺風(fēng)電機(jī)組在t0+t2的有功功率，ploss(t)為當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)的總損耗，k為風(fēng)電機(jī)組在故障清除后，其有功功率恢復(fù)的斜率，Pi，i＝1～n，為第i臺風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)態(tài)有功功率。對于本專利搭建的3排6列的風(fēng)電場，n＝18，k＝0.15，假設(shè)風(fēng)機(jī)1～18按照有功出力從小到大的規(guī)律編號。故障清除后，在風(fēng)機(jī)1恢復(fù)至其穩(wěn)態(tài)功率的時(shí)刻之前，即當(dāng)時(shí)，詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照速率18×0.15恢復(fù)，數(shù)值等于稍后，在風(fēng)機(jī)2恢復(fù)至其穩(wěn)態(tài)功率的時(shí)刻之前，即當(dāng)時(shí)，詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照速率17×0.15恢復(fù)，數(shù)值等于然后，在風(fēng)機(jī)3恢復(fù)至其穩(wěn)態(tài)功率的時(shí)刻之前，即當(dāng)時(shí)，詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照速率16×0.15恢復(fù)，數(shù)值等于依次類推，在風(fēng)機(jī)18恢復(fù)至其穩(wěn)態(tài)功率的時(shí)刻之前，即當(dāng)時(shí)，詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)按照速率0.15恢復(fù)，數(shù)值等于直至詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)出力，即當(dāng)時(shí)，詳細(xì)模型并網(wǎng)點(diǎn)處的有功功率ppcc(t)等于穩(wěn)態(tài)出力并網(wǎng)點(diǎn)處有功功率的斜率校正函數(shù)可重寫為：因此，本實(shí)施例中具有18臺風(fēng)電機(jī)組風(fēng)電場的單機(jī)等值模型在故障恢復(fù)期間的斜率按照公式6進(jìn)行校正即可消除單機(jī)等值模型與詳細(xì)模型在故障恢復(fù)期間的擬合誤差。值得注意的是，若風(fēng)電機(jī)組在故障恢復(fù)過程中，采用分段多斜率恢復(fù)的方式，在進(jìn)行單機(jī)有功恢復(fù)斜率校正只需要增添分段函數(shù)的區(qū)間數(shù)即可。該等值方法在風(fēng)電場風(fēng)速數(shù)據(jù)變化時(shí)，不需要改變等值模型的結(jié)構(gòu)，原理簡單，計(jì)算量小，精度高。步驟四，搭建具有18臺風(fēng)電機(jī)組(3排6列)風(fēng)電場的詳細(xì)暫態(tài)仿真模型，如圖9所示，圖9中的附圖標(biāo)記1-1表示電網(wǎng)，附圖標(biāo)記2-1表示一號15km輸電線，附圖標(biāo)記2-2表示二號15km輸電線，附圖標(biāo)記1-2表示一號30km輸電線，附圖標(biāo)記2-3表示故障模塊，附圖標(biāo)記2-4表示110kv/35kv300MVA變壓器，附圖標(biāo)記1-14表示測量點(diǎn)，附圖標(biāo)記2-5表示風(fēng)電場(3排6列)；將風(fēng)電場內(nèi)所有的風(fēng)電機(jī)組等值為一臺等值機(jī)(包括1臺風(fēng)力機(jī)和1臺發(fā)電機(jī))，等值風(fēng)電機(jī)組的各參數(shù)按照容量加權(quán)法計(jì)算，等值集電網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)按照等值前后集電網(wǎng)絡(luò)功率損耗相等的原則計(jì)算，得到校正前的單機(jī)等值模型，如圖10所示，圖10中，附圖標(biāo)記1-1表示電網(wǎng)，附圖標(biāo)記2-1表示一號15km輸電線，附圖標(biāo)記2-2表示二號15km輸電線，附圖標(biāo)記1-2表示一號30km輸電線，附圖標(biāo)記2-3表示故障模塊，附圖標(biāo)記2-4表示110kv/35kv300MVA變壓器，附圖標(biāo)記1-14表示測量點(diǎn)，附圖標(biāo)記3-1表示集電網(wǎng)絡(luò)等值阻抗，附圖標(biāo)記3-2表示等值變壓器，附圖標(biāo)記3-3表示校正前的單機(jī)等值風(fēng)電機(jī)組；在校正前的單機(jī)等值模型的基礎(chǔ)上，按照步驟三根據(jù)風(fēng)電場單機(jī)等值模型并網(wǎng)點(diǎn)有功功率恢復(fù)斜率的校正函數(shù)嵌入原來轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的有功通道的有功恢復(fù)速率限制模塊即可得到校正后的單機(jī)等值模型，如圖11所示，圖11中，附圖標(biāo)記1-1表示電網(wǎng)，附圖標(biāo)記2-1表示一號15km輸電線，附圖標(biāo)記2-2表示二號15km輸電線，附圖標(biāo)記1-2表示一號30km輸電線，附圖標(biāo)記2-3表示故障模塊，附圖標(biāo)記2-4表示110kv/35kv300MVA變壓器，附圖標(biāo)記1-14表示測量點(diǎn)，附圖標(biāo)記3-1表示集電網(wǎng)絡(luò)等值阻抗，附圖標(biāo)記3-2表示等值變壓器，附圖標(biāo)記4-1表示校正后的單機(jī)等值風(fēng)電機(jī)組；步驟五中，根據(jù)如圖7所示的風(fēng)電場的實(shí)際風(fēng)速數(shù)據(jù)，分別對風(fēng)電場的詳細(xì)暫態(tài)模型、校正前的單機(jī)等值模型、校正后的單機(jī)等值模型進(jìn)行不同風(fēng)速數(shù)據(jù)，不同故障點(diǎn)位置的三相短路故障仿真，仿真參數(shù)同上。以第6組風(fēng)速數(shù)據(jù)和第30組風(fēng)速數(shù)據(jù)為例進(jìn)行展示，三種模型在并網(wǎng)點(diǎn)處發(fā)生三相短路故障有功功率、無功功率、電壓、電流的暫態(tài)響應(yīng)曲線分別如圖12和圖13所示。由圖12和圖13可知，采用本發(fā)明校正后的單機(jī)等值方法可以明顯提高傳統(tǒng)單機(jī)等值模型的等值精度，風(fēng)電場出口處有功功率、無功功率、電壓和電流的跟蹤效果均較好。因此，基于有功恢復(fù)斜率校正的單機(jī)等值方法對風(fēng)速數(shù)據(jù)具有良好的適應(yīng)性。為驗(yàn)證此校正后的單機(jī)等值方法對故障點(diǎn)位置的適應(yīng)性，接著將故障點(diǎn)移至雙回供電線路一回線的中點(diǎn)處，對以上30組風(fēng)速數(shù)據(jù)重新進(jìn)行了仿真計(jì)算。仍選取第6組和第30組的仿真結(jié)果進(jìn)行展示，分別如圖14和圖15所示。由圖14和圖15可知，將故障點(diǎn)移至雙回供電線路一回線的中點(diǎn)處后，采用本發(fā)明校正后的單機(jī)等值方法仍可以明顯提高傳統(tǒng)單機(jī)等值模型的等值精度，風(fēng)電場出口處有功功率、無功功率、電壓和電流的跟蹤效果均較好。因此，基于有功恢復(fù)斜率校正的單機(jī)等值方法對故障點(diǎn)位置具有良好的適應(yīng)性。綜上，結(jié)果表明，基于有功恢復(fù)斜率校正的單機(jī)等值方法可以明顯提升傳統(tǒng)單機(jī)等值模型的準(zhǔn)確度，等值模型的結(jié)構(gòu)不隨風(fēng)電場運(yùn)行點(diǎn)的變化而變化，原理簡單，物理含義明確，對風(fēng)速數(shù)據(jù)和故障點(diǎn)位置均具有良好的適應(yīng)性，解決了傳統(tǒng)單機(jī)等值方法無法兼顧計(jì)算量和等值精度的問題。當(dāng)前第1頁1 2 3