基于psasp的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，主要包括：基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型，根據(jù)傳遞函數(shù)框圖，在PSASP中建立自定義模型，對(duì)每個(gè)控制環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)仿真分析，獲得每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果；風(fēng)電機(jī)組功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)，在PSASP程序中建立單機(jī)無窮大模型，模擬風(fēng)力風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)的實(shí)際情況。本發(fā)明所述基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中校驗(yàn)難度大和結(jié)果準(zhǔn)確性差等缺陷，以實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)難度小和結(jié)果準(zhǔn)確性好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及基于概念電力系統(tǒng)分析綜合程序(Power System Analysis Software Package,簡(jiǎn)稱PSASP)的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)中建模和測(cè)試的方法主要有兩種:時(shí)域測(cè)試法和頻域測(cè)試法，兩者也是系統(tǒng)建模和參數(shù)測(cè)試的兩種基本方法，是從兩個(gè)不同的角度去觀測(cè)同一個(gè)被測(cè)對(duì)象，其結(jié)果是一致的。
[0003]電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算用數(shù)學(xué)模型，如發(fā)電機(jī)、原動(dòng)機(jī)、各類控制系統(tǒng)及負(fù)荷模型等，均采用這兩種方法進(jìn)行建模和參數(shù)測(cè)試。
[0004]從理論上講，被測(cè)系統(tǒng)的時(shí)域函數(shù)的傅里葉變換就是頻域函數(shù)，而頻域函數(shù)的傅里葉逆變換也就是被測(cè)系統(tǒng)的時(shí)域函數(shù)。
[0005]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在校驗(yàn)難度大和結(jié)果準(zhǔn)確
性差等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問題，提出基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，以實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)難度小和結(jié)果準(zhǔn)確性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，其特征在于，主要包括:
a、基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型，根據(jù)傳遞函數(shù)框圖，在PSASP中建立自定義模型，對(duì)每個(gè)控制環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)仿真分析，獲得每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果；
b、風(fēng)電機(jī)組功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)，在PSASP程序中建立單機(jī)無窮大模型，模擬風(fēng)力風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)的實(shí)際情況。
[0008]進(jìn)一步地，在步驟a中，所述在PSASP中建立自定義模型的操作，具體包括:
考慮各種附加限制環(huán)節(jié)，建立風(fēng)電機(jī)組各組件的自定義模型，并對(duì)風(fēng)電機(jī)組各組件的
自定義模型進(jìn)行參數(shù)配置。
[0009]進(jìn)一步地，所述風(fēng)電機(jī)組各組件的自定義模型，具體包括風(fēng)電機(jī)組12個(gè)組件的自定義模型。
[0010]進(jìn)一步地，所述風(fēng)電機(jī)組各組件的自定義模型和風(fēng)電機(jī)組各組件的自定義模型的參數(shù)配置，具體為能夠反映該風(fēng)電機(jī)組的有功調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)特性、且能為電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算提供計(jì)算數(shù)據(jù)的自定義模型和參數(shù)配置。
[0011]進(jìn)一步地，在步驟b中，所述風(fēng)電機(jī)組功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)的操作，具體包括: bl、對(duì)有功擾動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行仿真校驗(yàn)；
b2、對(duì)無功擾動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行仿真校驗(yàn)。[0012]進(jìn)一步地，所述步驟bl具體包括:
根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，模擬風(fēng)電機(jī)組通過手動(dòng)變槳操作而進(jìn)行功率擾動(dòng)試驗(yàn)的情況；
在PSASP中的單機(jī)無窮大系統(tǒng)中，對(duì)風(fēng)電機(jī)組槳矩角指令進(jìn)行階躍試驗(yàn)，階躍量為0-7度。
[0013] 進(jìn)一步地，所述根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，模擬風(fēng)電機(jī)組通過手動(dòng)變槳操作而進(jìn)行功率擾動(dòng)試驗(yàn)的情況的操作，具體包括:
根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，用頻域測(cè)量法研究電力系統(tǒng)建模和參數(shù)測(cè)試，采用白噪聲信號(hào)作為測(cè)試信號(hào)，模擬風(fēng)電機(jī)組通過手動(dòng)變槳操作而進(jìn)行功率擾動(dòng)試驗(yàn)的情況。
[0014]進(jìn)一步地,所述步驟b2具體包括:
根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，模擬風(fēng)電機(jī)組無功給定階躍試驗(yàn)的情況；
在PSASP中的單機(jī)無窮大系統(tǒng)中，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的無功指令進(jìn)行階躍試驗(yàn)，階躍量為20MVar 度。
[0015]進(jìn)一步地，所述根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，模擬風(fēng)電機(jī)組無功給定階躍試驗(yàn)的情況的操作，具體包括:
根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，采用時(shí)域測(cè)試法，模擬風(fēng)電機(jī)組無功給定階躍試驗(yàn)的情況。
[0016]本發(fā)明各實(shí)施例的基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，由于主要包括:基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型，根據(jù)傳遞函數(shù)框圖，在PSASP中建立自定義模型，對(duì)每個(gè)控制環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)仿真分析，獲得每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果；風(fēng)電機(jī)組功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)，在PSASP程序中建立單機(jī)無窮大模型，模擬風(fēng)力風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)的實(shí)際情況；可以建立的PSASP和BPA環(huán)境下的適用于機(jī)電暫態(tài)過程的風(fēng)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型，模型和參數(shù)可以準(zhǔn)確模擬該風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)特性；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中校驗(yàn)難度大和結(jié)果準(zhǔn)確性差的缺陷，以實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)難度小和結(jié)果準(zhǔn)確性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。
[0018]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件I的自定義模型框圖；
圖2為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件2的自定義模型框圖；
圖3為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件3的自定義模型框圖；
圖4為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件4的自定義模型框圖；
圖5為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件5的自定義模型框圖；
圖6為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件6的自定義模型框圖；
圖7為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件7的自定義模型框圖；
圖8為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件8的自定義模型框圖；
圖9為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件9的自定義模型框圖；
圖10為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件10的自定義模型框圖；
圖11為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件11的自定義模型框圖；
圖12為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)電機(jī)組組件12的自定義模型框圖；
圖13為本發(fā)明基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入電網(wǎng)的單機(jī)無窮大系統(tǒng)的工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]為了分析風(fēng)力發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響，需要建立風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是一個(gè)包含多學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)，槳葉的工作原理基于空氣動(dòng)力學(xué)，傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理涉及到機(jī)械理論，發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，風(fēng)電控制系統(tǒng)廣泛涉及控制理論和電氣原理。
[0022]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖1-圖13所示，提供了基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，可以應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的建模、調(diào)試和計(jì)算。
[0023]本實(shí)施例的基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，理論基礎(chǔ)如下:
頻域分析以頻率為自變量，以各頻率分量的信號(hào)值(功率值，能量值等)為因變量進(jìn)行分析的頻譜分析儀可對(duì)信號(hào)本身分析、對(duì)線性系統(tǒng)非線性失真系數(shù)的測(cè)量，通過頻譜測(cè)量確定信號(hào)的諧波分量，了解信號(hào)的頻譜占用情況。由人工逐次改變輸入正弦信號(hào)的頻率，逐點(diǎn)記錄對(duì)應(yīng)頻率的輸出信號(hào)幅度而得到幅頻特性曲線。該方法測(cè)量誤差大。頻域測(cè)試技術(shù)掃描信號(hào)源為示波器提供掃描信號(hào)，最終顯示出幅頻特性曲線來。由于掃頻信號(hào)是連續(xù)變化的，故掃頻測(cè)量法無測(cè)試頻率的斷點(diǎn)，該方法操作方便直觀。頻域測(cè)試技術(shù)將多頻信號(hào)作為測(cè)試信號(hào)的一種測(cè)試方法，采用白噪聲信號(hào)作為測(cè)試信號(hào)的一種測(cè)試方法。
[0024]白噪聲是一個(gè)純隨機(jī)過程，它是馬爾柯夫隨機(jī)過程的極限情況。它的每一瞬間取值是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，具有無窮大的方差和無窮大的相關(guān)時(shí)間。在時(shí)域中的特征是自相關(guān)函數(shù)為脈沖函數(shù)，即:
【權(quán)利要求】
1.基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，其特征在于，主要包括: a、基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型，根據(jù)傳遞函數(shù)框圖，在PSASP中建立自定義模型，對(duì)每個(gè)控制環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)仿真分析，獲得每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果； b、風(fēng)電機(jī)組功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)，在PSASP程序中建立單機(jī)無窮大模型，模擬風(fēng)力風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)的實(shí)際情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，其特征在于，在步驟a中，所述在PSASP中建立自定義模型的操作，具體包括: 考慮各種附加限制環(huán)節(jié)，建立風(fēng)電機(jī)組各組件的自定義模型，并對(duì)風(fēng)電機(jī)組各組件的自定義模型進(jìn)行參數(shù)配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，其特征在于，所述風(fēng)電機(jī)組各組件的自定義模型，具體包括風(fēng)電機(jī)組12個(gè)組件的自定義模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，其特征在于，所述風(fēng)電機(jī)組各組件的自定義模型和風(fēng)電機(jī)組各組件的自定義模型的參數(shù)配置，具體為能夠反映該風(fēng)電機(jī)組的有功調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)特性、且能為電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算提供計(jì)算數(shù)據(jù)的自定義模型和參數(shù)配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，其特征在于，在步驟b中，所述風(fēng)電機(jī)組功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)的操作，具體包括: bl、對(duì)有功擾動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行仿真校驗(yàn)； b2、對(duì)無功擾動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行.仿真校驗(yàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟bl具體包括: 根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，模擬風(fēng)電機(jī)組通過手動(dòng)變槳操作而進(jìn)行功率擾動(dòng)試驗(yàn)的情況； 在PSASP中的單機(jī)無窮大系統(tǒng)中，對(duì)風(fēng)電機(jī)組槳矩角指令進(jìn)行階躍試驗(yàn)，階躍量為0-7度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，模擬風(fēng)電機(jī)組通過手動(dòng)變槳操作而進(jìn)行功率擾動(dòng)試驗(yàn)的情況的操作，具體包括: 根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，用頻域測(cè)量法研究電力系統(tǒng)建模和參數(shù)測(cè)試，采用白噪聲信號(hào)作為測(cè)試信號(hào)，模擬風(fēng)電機(jī)組通過手動(dòng)變槳操作而進(jìn)行功率擾動(dòng)試驗(yàn)的情況。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟b2具體包括: 根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，模擬風(fēng)電機(jī)組無功給定階躍試驗(yàn)的情況； 在PSASP中的單機(jī)無窮大系統(tǒng)中，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的無功指令進(jìn)行階躍試驗(yàn)，階躍量為20MVar 度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于PSASP的風(fēng)電機(jī)組模型及其功率擾動(dòng)仿真校驗(yàn)方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，模擬風(fēng)電機(jī)組無功給定階躍試驗(yàn)的情況的操作，具體包括: 根據(jù)每個(gè)自定義模型的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，采用時(shí)域測(cè)試法，模擬風(fēng)電機(jī)組無功給定階躍試驗(yàn)的情況。.
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103473401SQ201310384488
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】汪寧渤, 周識(shí)遠(yuǎn), 丁坤, 路亮, 李津, 張金平, 何世恩, 馬彥宏, 王定美, 黃蓉 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 甘肅省電力公司, 甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心