專利名稱：基于軌跡靈敏度法的風(fēng)電場模型校核系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于軌跡靈敏度法的風(fēng)電場模型校核系統(tǒng)及方法的技術(shù)領(lǐng)域，尤 其涉及應(yīng)用在風(fēng)電場模型校驗的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日益成熟，大規(guī)模風(fēng)電機組接入電網(wǎng)并網(wǎng)運行，風(fēng)力發(fā) 電在電力系統(tǒng)中所占的比重也越來越大。在對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的規(guī)劃與研究中，風(fēng) 電場動態(tài)模型的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。風(fēng)電場建立單個風(fēng)機建模的準(zhǔn)確性雖然很高，但是風(fēng)機 在不同地區(qū)和不同的地理位置會使研究的問題復(fù)雜化，引入過多的變量也會降低仿真速 度。而采用風(fēng)電場直接建模的方法也有很多種，如參考文獻[I]李輝，王荷生，史旭陽等； 基于遺傳算法的風(fēng)電場等值模型的研究[J];電力系統(tǒng)保護與控制，2011，39(11) :1-8。又 如參考文獻[2]喬嘉賡，魯宗相，閔勇等；風(fēng)電場并網(wǎng)的新型實用等效方法[J];電工技術(shù)學(xué) 報,2009, 24(4) :209-213。對風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)機的發(fā)電機參數(shù)進行聚合,將風(fēng)電場等效成一臺 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。研究的重點是發(fā)電機參數(shù)，未涉及風(fēng)機機械參數(shù)。又如參考文獻[3]余洋， 劉永光，董勝元；基于運行數(shù)據(jù)的風(fēng)電場等效建模方法比較[J];電網(wǎng)與清潔能源，2009， 25(12) :79-83。參考文獻[4]嚴(yán)干貴，李鴻博，穆鋼等；基于等效風(fēng)速的風(fēng)電場等值建模 [J];東北電力大學(xué)學(xué)報，2011，31(3) :13-16。
基于風(fēng)電機組運行時的實測數(shù)據(jù)，運用數(shù)理統(tǒng)計方法分析數(shù)據(jù)，求取風(fēng)電場等效 輸入輸出模型。模型結(jié)構(gòu)簡單，但樣本數(shù)據(jù)量的多或少會影響等效模型的精確性。
許多研究者從不同角度研究了數(shù)值仿真模型參數(shù)校正的問題，并取得了一定的成 果。如參考文獻[5]Kosterev D N,Taylor C ff,Mittelstadt W A. Model validation for the August 10,1996 WSCC system outage.1EEE Trans, on Power Systems,1999,14(3) 967 979。提出了使實測與仿真相吻合的模型參數(shù)校正手段，但是并未從理論上給出該校 正手段的有效依據(jù)。參考文獻[6]賀仁睦.電力系統(tǒng)動態(tài)仿真準(zhǔn)確度的探究.電網(wǎng)技術(shù)， 2000,24(12) :1 4。指出只有通過廣域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)對模型不斷進行校核，才 能使系統(tǒng)模型逐步精確化，才能建立魯棒性較強、更能反應(yīng)系統(tǒng)多數(shù)情況下特性的模型數(shù) 據(jù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述存在的技術(shù)問題，提供了一種基于軌跡靈敏度法的風(fēng)電場模型校 核系統(tǒng)及方法。目的是為了解決電力系統(tǒng)研究過程中風(fēng)電場動態(tài)模型準(zhǔn)確性的問題，同時 減少不必要參數(shù)帶來的復(fù)雜計算，將采用一種滑差同調(diào)的風(fēng)力發(fā)電機組聚合方法進行風(fēng)電 場動態(tài)模型的研究，并以軌跡靈敏度法驗證該模型的有效性及準(zhǔn)確性，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn) 定計算及研究帶來方便。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
基于軌跡靈敏度法的風(fēng)電場模型校核系統(tǒng)，包括風(fēng)電場、外網(wǎng)等值系統(tǒng)；外網(wǎng)等值系統(tǒng)通過PCC與風(fēng)電場相連接，風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電機組出口電壓為690V，風(fēng)力發(fā)電機與箱式變壓器直接相連接，箱式變壓器的變比為690/35000，箱式變壓器連接集電線路，三條集電線路匯合至PCC處，并接入主變壓器低壓側(cè)；通過主變壓器升壓，將電能通過線路送出。
所述的風(fēng)電場內(nèi)至少設(shè)有一臺以上的風(fēng)力發(fā)電機。
基于軌跡靈敏度法的風(fēng)電場模型校核方法，是用已知參數(shù)的動態(tài)響應(yīng)如電壓波動軌跡及其軌跡靈敏度，求得當(dāng)參數(shù)有微小變化時風(fēng)電場模型的動態(tài)軌跡，驗證風(fēng)電場模型的準(zhǔn)確性；
采用軌跡靈敏度計算方法，電力系統(tǒng)即為一個連續(xù)動態(tài)系統(tǒng)，其軌跡靈敏度的數(shù)學(xué)模型為
權(quán)利要求
1.基于軌跡靈敏度法的風(fēng)電場模型校核系統(tǒng)，其特征是它包括風(fēng)電場、外網(wǎng)等值系統(tǒng)；外網(wǎng)等值系統(tǒng)通過PCC與風(fēng)電場相連接，風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電機組出口電壓為690V，風(fēng)力發(fā)電機與箱式變壓器直接相連接，箱式變壓器的變比為690/35000，箱式變壓器連接集電線路，三條集電線路匯合至PCC處，并接入主變壓器低壓側(cè)；通過主變壓器升壓，將電能通過線路送出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于軌跡靈敏度法的風(fēng)電場模型校核系統(tǒng)，其特征是所述的風(fēng)電場內(nèi)至少設(shè)有一臺以上的風(fēng)力發(fā)電機。
3.基于軌跡靈敏度法的風(fēng)電場模型校核方法，其特征是用已知參數(shù)的動態(tài)響應(yīng)如電壓波動軌跡及其軌跡靈敏度，求得當(dāng)參數(shù)有微小變化時風(fēng)電場模型的動態(tài)軌跡，驗證風(fēng)電場模型的準(zhǔn)確性；采用軌跡靈敏度計算方法，電力系統(tǒng)即為一個連續(xù)動態(tài)系統(tǒng)，其軌跡靈敏度的數(shù)學(xué)模型為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于軌跡靈敏度法的風(fēng)電場模型校核方法，其特征是所述的風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電機可以根據(jù)初始滑差Stl的數(shù)值大小來類聚；同一類風(fēng)力發(fā)電機在動態(tài)過程中的滑差變化情況類似，進而可以被等值為一臺風(fēng)力發(fā)電機組；等值感應(yīng)發(fā)電機的參數(shù)通過加權(quán)平均法求得，權(quán)系數(shù)是單臺風(fēng)力發(fā)電機的容量與需要聚合的所有風(fēng)力發(fā)電機容量之和的比值；以此，整個風(fēng)電場就可被多個等值風(fēng)力發(fā)電機模型來表示。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于軌跡靈敏度法的風(fēng)電場模型校核方法，其特征是所述的參數(shù)有微小變化為短路故障，此時在短路故障下軌跡靈敏度的計算方法為單機無窮大系統(tǒng)發(fā)生短路故障前，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)階段；當(dāng)短路故障發(fā)生后，此時系統(tǒng)處于第二階段，即持續(xù)故障階段，當(dāng)系統(tǒng)故障被切除后，系統(tǒng)處于第三階段；在系統(tǒng)發(fā)生故障前，發(fā)電機的機械力矩與電磁力矩相等，發(fā)電機功角和角速度不變，此時發(fā)電機處于穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，由于連接發(fā)電機內(nèi)節(jié)點和無窮大節(jié)點之間的電抗發(fā)生了突變，導(dǎo)致發(fā)電機電磁力矩的變化，由于發(fā)電機的機械力矩與電磁力矩不相等，導(dǎo)致發(fā)電機功角和角速度發(fā)生變化；當(dāng)故障切除時，發(fā)電機內(nèi)節(jié)點與無窮大節(jié)點之間的電抗又發(fā)生突變，從而導(dǎo)致發(fā)電機電磁力矩與功角之間關(guān)系的又一次變化，發(fā)電機功角和角速度隨之振蕩，當(dāng)系統(tǒng)有足夠阻尼時，振蕩將被平息，系統(tǒng)最終達到某一平衡點，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)運行；對于伴隨有短路故障的電力系統(tǒng)，可以認(rèn)為其輸入為系統(tǒng)中阻抗，而輸出則是系統(tǒng)的狀態(tài)變量；以單機無窮大系統(tǒng)為例，發(fā)電機為3階模型，系統(tǒng)在^時刻發(fā)生三相短路，t2時刻短路故障切除，則發(fā)電機內(nèi)節(jié)點與無窮大節(jié)點之間的電抗X變化，只不過此時X111=X1。其數(shù)學(xué)模型如下
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于軌跡靈敏度法的風(fēng)電場模型校核系統(tǒng)及方法的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及應(yīng)用在風(fēng)電場模型校驗的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括風(fēng)電場、外網(wǎng)等值系統(tǒng)；外網(wǎng)等值系統(tǒng)通過PCC與風(fēng)電場連接，風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電機組出口電壓為690V，風(fēng)力發(fā)電機與箱式變壓器連接，箱式變壓器的變比為690/35000，箱式變壓器連接集電線路，三條集電線路匯合至PCC處，并接入主變壓器低壓側(cè)；通過主變壓器升壓，將電能通過線路送出?？梢钥焖儆行У尿炞C風(fēng)電場建模的有效性，以短路故障為例進行的方法研究，并結(jié)合實例進行驗證，具有達到簡化模型參數(shù)的同時可以驗證模型準(zhǔn)確性的效果。為實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的準(zhǔn)確建模研究帶來了新的驗證方法。
文檔編號H02J3/38GK103036252SQ201310004248
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者王剛, 劉勁松, 黃旭, 戈陽陽, 孫峰, 張濤, 張強, 董鶴南 申請人:遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 東北電力科學(xué)研究院有限公司, 國家電網(wǎng)公司