CN106410862B - 基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法 - Google Patents

基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法 Download PDF

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Abstract

基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法，涉及电力***仿真建模技术领域。本发明是为了解决传统单机等值方法计算量和等值精度无法兼顾的问题。在建立和实测暂态响应特性一致的风电机组暂态模型的基础上，进行风电机组从切入风速每隔0.1m/s至切出风速的单机故障仿真实验，获得各风速下风电机组在并网点处的有功响应曲线，总结出了有功恢复的斜率特征；发现故障清除后，工作于不同风速风电机组的有功功率均按照一定的斜率恢复至初始稳态值；据此写出了两机风电场***对应单机等值模型的有功斜率校正函数，并推广至了含有n台风电机组风电场的有功斜率校正函数；将校正函数嵌入等值机组控制器的有功通道即可得到校正后的单机等值模型。

Description

基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法
技术领域
本发明涉及基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法。属于电力***仿真建模技术领域。
背景技术
随着风电渗透率的不断增加，正确评估其对电力***的影响日益重要。然而，一个大型风电场往往包含几十台甚至上百台风电机组，如果对每台风电机组都单独建模，则会大大增加电力***仿真模型的复杂度和仿真计算时间。因此，风电场等值建模工作的研究十分必要。
目前风电场的等值方法可以分为单机等值和多机等值两类。虽然多机等值方法可以达到较高的等值精度，但计算复杂，在输入风速变化时，分群指标、表征形式和等值机台数也将随之变化。而且这种方法常常需要配合复杂的智能算法识别能够表征机组状态的分群指标，对风电场内的风电机组加以分组，工程实用性较差。因此，风电场的单机等值模型日益受到人们的重视。
风电场的单机等值模型有两种形式：
(1)“n台风力机+1台发电机”：这种方法仅将发电机等值成一台，取所有机组机械转矩的有功出力加权和作为等值发电机的输入。这种方法需要建立n台风力机的模型，模型阶数较高，计算较为复杂。
(2)“1台风力机+1台发电机”。这种方法在第一种方法的基础上，将风力机也等值为一台，取平均风速或等值风速作为等值机组的输入。计算更为简单，使用较为广泛。
风电场的单机等值方法虽然计算简单，但当风电场内风电机组的风速差异较大时，精度往往难以满足要求。若追求更高的等值精度往往需要配合较为复杂的智能优化算法提高等值模型和详细模型的拟合精度，如采用遗传算法、均方差试探优化法、机械转矩补偿因子配合模糊逻辑或粒子群优化算法，使误差在可接受的范围内。风电场单机等值方法的计算量和等值精度通常无法兼顾。
鉴于此，寻求计算量小、精度高的单机等值方法显得尤为重要。
发明内容
本发明是为了解决传统单机等值方法计算量和等值精度无法兼顾的问题。现提供基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法。
基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法，它包括以下步骤：
步骤一、根据实际风电机组低电压穿越测试***，搭建风电机组详细暂态模型的低电压穿越测试仿真***，在小功率输出和大功率输出两种工况下，对该风电机组出口变压器的中压侧进行三相短路故障仿真，根据现场实验测试情况设置详细暂态模型的电压跌落数值，最终将风机出口侧测得的仿真数据和现场实验测试数据进行对比，若二者之间的加权平均绝对误差满足风电机组电气仿真建模导则的要求，则执行步骤二；
步骤二、根据步骤一搭建的风电机组详细暂态模型的低电压穿越测试仿真***，进行风电机组的单机仿真实验，获得从切入风速每隔0.1m/s至切出风速时，各风速下风电机组在并网点处发生三相短路接地故障时，并网点处测得的有功功率响应曲线，根据该曲线获得工作于不同风速的风电机组，故障清除后并网点处的有功功率恢复到初始稳态运行点时的斜率；
步骤三、按照步骤二中获得的风电机组详细暂态模型中，风电机组各风速下，并网点处有功功率的恢复斜率，结合公式：
从而获得具有n台风电机组的风电场对应单机等值模型在故障恢复过程中，并网点处有功功率的斜率校正函数，
当时，并网点处的有功功率ppcc(t)按照斜率nk恢复，数值等于当时，其中m＝1～(n-1)，并网点处的有功功率ppcc(t)按照斜率(n-m)k恢复，数值等于当时，并网点处的有功功率ppcc(t)等于故障前的稳态值，数值等于
式中，t是当前运行的时刻，ppcc(t)是风电场详细暂态仿真模型的并网点在当前时刻的有功功率，同时也是校正后风电场单机等值模型的并网点有功功率的目标函数，t0时刻故障发生，t0+t2时刻故障清除，m为正整数，pi(t0+t2)，i＝1～n，为第i台风电机组在t0+t2的有功功率，ploss(t)为当前时刻***的总损耗，k为风电机组在故障清除后，其有功功率恢复的斜率，Pi，i＝1～n，为第i台风电机组的稳态有功功率；
步骤四、搭建具有n台风电机组风电场的详细暂态仿真模型，并将风电场内所有的风电机组等值为一台等值机，计算等值机组的等效参数和相应的集电网络等效参数，得到校正前的单机等值模型；在校正前的单机等值模型的基础上，按照步骤三将校正函数嵌入等值风电机组控制器的有功通道得到校正后的单机等值模型，从而实现基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法。
根据基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法，其特征在于，
它还包括以下步骤：
步骤五、分别对风电场的详细暂态模型、校正前的单机等值模型、校正后的单机等值模型进行不同风速数据，不同故障点位置的三相短路故障仿真，比较三种模型在并网点处有功功率、无功功率、电压、电流的暂态响应曲线，分析验证提出的基于有功恢复斜率校正单机等值方法的准确性。
根据基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法，步骤一中，将暂态仿真数据和现场实验测试数据进行对比，根据各时间段加权平均绝对误差Fii计算公式：
得到总的加权平均绝对误差F值。
式中，A1，B1，B2，C1，C2表示时间段，XM(i)和Xs(i)分别为第i个点的实测值和仿真值；Kend，Kstart为各时间段数据的起始序号，F为电压、电流、有功功率或者无功功率总的加权平均绝对误差，
将总的加权平均绝对误差F值与风电机组电气仿真建模导则的要求比较，确定搭建风电机组详细暂态模型和实际测得的风电机组的动态特性一致。
本发明的有益效果为：
搭建了某1.5MW双馈型风电机组的详细暂态模型，并将其暂态仿真结果与现场测试实验结果进行了对比，二者之间的误差满足《风电机组电气仿真模型建模导则》要求。通过风电机组从切入风速每隔0.1m/s至切出风速的单机故障仿真实验，获得了各风速下风电机组在并网点处的有功响应曲线，总结出了有功恢复的斜率特征。研究发现，故障清除后，工作于不同风速的风电机组，其有功功率按照一定的斜率(本发明中，斜率k＝0.15)恢复到初始稳态有功功率。根据3排6列风电场的传统单机等值试验分析了传统单机等值方法等值误差产生的原因，发现误差主要集中于有功功率和电流的故障恢复阶段，根据双馈型风电机组的工作机理可知，有功功率和电流的误差均是由于转子侧变换器有功通道的拟合效果不准引起的。然后，以两机串联的风电场为例，验证了误差产生的原因，并根据有功恢复的斜率特征，写出了两机风电场***对应单机等值模型有功功率恢复斜率的校正函数，并推广至了含有n台风电机组风电场***的有功功率恢复斜率的校正函数。以3排6列的双馈型风电场为例，搭建了风电场的详细暂态仿真模型、传统单机等值模型和按照步骤三将校正函数嵌入控制器的有功通道得到校正后的单机等值模型。采用实际风速数据和不同的故障点位置对风电场的详细暂态模型、校正前的单机等值模型、校正后的单机等值模型进行故障仿真试验，验证了提出校正方法的准确性。
结果表明，这种基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法，物理含义明确，原理简单，计算量小，精度高，对风速数据和故障点位置均具有良好的适应性。
附图说明
图1具体实施方式一所述的基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法的流程图；
图2为实际风电机组的低电压穿越测试***模型图；
图3为双馈型风电机组在小功率输出的工况下，风机出口变压器中压侧发生三相短路时的仿真结果和实测结果的对比图；
图4为双馈型风电机组在大功率输出的工况下，风机出口变压器中压侧发生三相短路时的仿真结果和实测结果的对比图
图5为误差计算时间段的定义示意图，图中参数t0表示故障发生的时刻，参数t1代表撬棒电路投入的时间，参数t2代表故障持续的时间，参数t3-t2代表故障恢复所需的时间，参数T为实验电网频率的倒数；
图6为风电机组全风速范围内的有功功率的故障响应曲线图；
图7为仿真试验的风速数据；
图8为两机串联风电场***的有功功率故障响应曲线图；
图9为3排6列风电场的详细暂态仿真模型示意图；
图10为3排6列风电场校正前的单机等值模型示意图；
图11为3排6列风电场校正后的单机等值模型示意图；
图12为风电场出口处短路时，第6组风速数据风电场的详细模型、校正前的单机等值模型和采用本发明等值方法得到的校正后的单机等值模型仿真结果对比图；
图13为风电场出口处短路时，第30组风速数据风电场的详细模型、校正前的单机等值模型和采用本发明等值方法得到的校正后的单机等值模型仿真结果对比图；
图14为供电线一回线的中点处短路时，第6组风速数据风电场的详细模型、校正前的单机等值模型和采用本发明等值方法得到的校正后的单机等值模型仿真结果对比图；
图15为供电线一回线的中点处短路时，第30组风速数据风电场的详细模型、校正前的单机等值模型和采用本发明等值方法得到的校正后的单机等值模型仿真结果对比图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
针对风电场传统单机等值模型的计算量和精度通常无法兼顾的问题，本发明实施例提出了基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法。
实施例1：
图1显示了实施例一中基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法的流程图。以某1.5MW的双馈型风电机组为例，通过风电机组从切入风速每隔0.1m/s至切出风速的单机故障仿真实验，获得了各风速下风电机组在并网点处的有功响应曲线，总结出了有功功率在故障恢复过程的斜率特征。研究发现，故障清除后，工作于不同风速的风电机组，其有功功率按照一定的斜率(本发明中斜率k＝0.15)恢复到初始稳态有功功率。根据3排6列风电场的传统单机等值试验分析了传统单机等值方法等值误差产生的原因，发现误差主要集中于有功功率和电流的故障恢复阶段，根据双馈型风电机组的工作机理可知，有功功率和电流的误差均是由于转子侧变换器有功通道的拟合效果不准引起的。然后，以两机串联的风电场为例，验证了误差产生的原因，并写出了两机风电场***对应单机等值模型有功功率恢复斜率的校正函数，并推广至了含有n台风电机组风电场***的有功功率恢复斜率的校正函数。将校正函数嵌入目标等值机组控制器的有功通道即可得到校正后的单机等值模型。从而获得基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法。
参照图1，本实施例基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法包括步骤一至步骤五。
步骤一、以某1.5MW双馈型风电机组为例，根据《风电机组电气仿真建模导则》中的要求和实际风电机组的低电压穿越测试***，搭建了如图2所示的具备此1.5MW双馈型风电机组详细暂态模型的低电压穿越测试仿真***，图2中，附图标记1-1表示电网，附图标记1-2表示一号30km输电线，附图标记1-3表示二号30km输电线，附图标记1-4表示一号变压器，附图标记1-5表示0.5km输电线，附图标记1-6表示一号开关，附图标记1-7表示二号开关，附图标记1-8表示限流电抗，附图标记1-9表示三号开关，附图标记1-10表示短路电抗，附图标记1-11表示四号开关，附图标记1-12表示五号开关，附图标记1-13表示二号变压器，附图标记1-14表示测量点，附图标记1-15表示双馈型风力发电机组，主要仿真参数如表1所示，风电机组在小功率输出和大功率输出两种工况下，暂态仿真与现场低电压测试实验获得的有功功率、无功功率、电压和电流的对比分别如图3和图4所示，仿真结果与现场实验测试结果的误差计算以有功功率为例，A(A1)、B(包括B1和B2)、C(包括C1和C2)时间段的定义如图5所示。各时间段加权平均绝对误差Fii的计算公式如公式2所示。其中，T为实验电网频率的倒数，XM(i)、Xs(i)为第i个点的实测值和仿真值，Kend，Kstart为各时间段数据的起始序号，F为电压、电流、有功功率或者无功功率总的加权平均绝对误差。
表1主要仿真参数
计算出的仿真模型和实测数据的拟合误差如表2所示，满足导则的相关要求，则执行步骤二；
表2加权平均绝对误差(％)
步骤二，根据步骤一搭建的1.5MW双馈型风电机组的低电压穿越仿真***，进行风电机组的单机仿真实验，获得从切入风速(3m/s)每隔0.1m/s至切出风速(30m/s)时，各风速下风电机组在并网点处发生三相短路故障时，并网点处测得的有功功率响应曲线如图6所示，发现故障清除后，工作于不同风速的风电机组，其有功功率按照一定的斜率(k＝0.15)恢复到初始稳态有功功率。
步骤三，为进一步探索传统单机等值误差产生的原因，本专利在某3排6列风电场5月19日至5月26日，每隔5分钟测得的2017组风速数据中，随机选取如图7所示的30组进行了单机等值实验。并网点(point of common coupling,PCC)处在70s发生三相短路故障，70.1s故障切除，风电场与无穷大***相连，仿真参数同上。仿真发现，等值模型和详细模型的拟合误差主要集中在有功功率和电流的故障恢复阶段，根据双馈型风电场的工作机理可知，有功功率和电流在故障恢复过程的拟合误差均是由于转子侧变换器有功通道有功恢复速率参数的拟合效果不准引起的。由于篇幅限制，选取1-10组的单机等值模型相对于详细模型，有功功率的全局相对误差数值以及故障前、故障期间和故障恢复过程的相对误差占全局相对误差的比例进行展示，结果如表3所示。
表3传统单机等值模型全局相对误差数值及各时间段相对误差所占的比例
组号 全局相对误差 故障前(％) 故障期间(％) 故障恢复(％)
1 11.4682 0.0052 0.4956 99.4992
2 1.1473 1.8812 0.7605 97.3583
3 1.9056 1.3066 0.8864 97.8070
4 7.1235 0.4986 0.2220 99.2795
5 1.9461 1.6796 0.6782 97.6423
6 8.5015 0.4305 0.1223 99.4472
7 2.1121 0.3239 0.3172 99.3589
8 2.7540 0.0836 0.2224 99.6939
9 1.4763 0.0189 0.6415 99.3395
10 1.2782 0.3202 0.9098 98.7699
由表3可知，传统单机等值模型的等值误差数值跨度较大，效果受风电场风速数据的影响十分显著。且有功功率97％以上的等值误差来源于故障恢复过程。
接着，为更好的分析这一现象产生的原因，本文以两机串联(机组相距500m)的风电场为例，仿真设置同上。机组1，2的风速分别为7m/s和13m/s，根据该风电场机组的功率特性曲线，其单机等值模型的等值风速为10.78m/s。详细模型、校正前的单机等值模型(传统单机等值模型)、风电机组1、风电机组2和校正后的单机等值模型在PCC处的故障响应曲线对比如图8所示。
由图8可知，同样的，由于转子侧变换器有功通道有功恢复速率参数的拟合效果不准，两机串联风电场的单机等值误差主要集中在有功功率的故障恢复阶段。而且经研究发现，在采用动态等值阻抗的计算方法实时校正阻抗后，等值精度并没有明显改善，说明采用阻抗校正的方法只能提高风速范围差异较小的等值精度，对工况差异较大的多台机组因聚合引起的等值机组特性变化导致的等值误差的改善作用有限。
假设详细模型处的功率为ppcc(t)+jqpcc(t)，t为仿真运行的当前时刻。研究发现，无功功率的拟合效果较好，暂不考虑。风机1的有功出力为p1(t)，风机2的有功出力为p2(t)，假设p1(t)<＝p2(t)。
根据图8还可以看出，风电场内工作在不同风速下的所有机组(例如本实施例中的风机1和风机2)在故障清除后，均按照斜率k(k＝0.15)恢复至稳态运行点。假设功率流入电网的方向为正，由图8可得，故障恢复期间风机1和风机2在当前时间t的有功出力为：
那么，并网点在t的有功功率为：
根据风机1和风机2达到稳态所需时间的不同对故障恢复阶段分段后，公式4可改写为：
由公式5可以看出，风机1以速率k在时刻率先达到稳态值，与此同时，风机2以速率k恢复至P1-p1(t0+t2)+p2(t0+t2)，稍后继续以速率k在时刻达到稳态值，因此详细模型在故障清除至风机1恢复至稳态功率的时刻之间，并网点处的有功功率将先以斜率2k恢复；再在风机1恢复至稳态功率的时刻至风机2恢复至稳态功率的时刻之间，以斜率k恢复至整个***的稳态功率。
即当时，并网点处的有功功率ppcc(t)按照斜率2k恢复，数值等于2k(t-(t0+t2))+p1(t0+t2)+p2(t0+t2)-ploss(t)，当时，并网点处的有功功率ppcc(t)按照斜率k恢复，数值等于P1+k(t-(t0+t2))+p2(t0+t2)-ploss(t)，当时，并网点处的有功功率ppcc(t)等于故障前的稳态值，数值等于P1+P2-ploss(t)。
由图8还可以看出，校正前的单机等值模型并网点处的有功功率在故障恢复阶段，一直以速率2k恢复至稳态值，恢复速率的不匹配导致了故障恢复阶段传统单机等值模型(即校正前的单机等值模型)与详细模型存在较大的相对误差。因此按照公式5通过校正传统单机等值模型在故障恢复阶段斜率的设定值来提高单机等值模型的精度，即机组1恢复至稳态功率之前，等值模型先以斜率2k恢复；再以斜率k恢复至风电场的稳态功率，校正恢复斜率后的单机等值效果如图8所示，校正后较校正前的单机等值模型在故障恢复过程中，与详细模型并网点处有功功率的拟合效果有了较大的改善，证明了公式推导的正确性。
综上，类似地，对于含有n台风电机组的风电场，假设风机1～n按照有功出力从小到大的规律编号。故障清除后，在风机1恢复至其稳态功率的时刻之前，即当时，详细模型并网点处的有功功率ppcc(t)按照速率nk恢复，数值等于稍后，在风机2恢复至其稳态功率的时刻之前，即当时，详细模型并网点处的有功功率ppcc(t)按照速率(n-1)k恢复，数值等于然后，在风机3恢复至其稳态功率的时刻之前，即当时，详细模型并网点处的有功功率ppcc(t)按照速率(n-2)k恢复，数值等于依次类推，在风机n恢复至其稳态功率的时刻之前，即当时，详细模型并网点处的有功功率ppcc(t)按照速率k恢复，数值等于直至详细模型并网点处的有功功率恢复至稳态出力，即当时，详细模型并网点处的有功功率ppcc(t)等于稳态出力
由此，总结出获得具有n台风电机组的风电场对应单机等值模型在故障恢复过程中，并网点处有功功率的斜率校正函数为：
式中，t是当前运行的时刻，ppcc(t)是风电场详细暂态仿真模型的并网点在当前时刻的有功功率，同时也是校正后风电场单机等值模型的并网点有功功率的目标函数，t0时刻故障发生，t0+t2时刻故障清除，m为正整数，pi(t0+t2)，i＝1～n，为第i台风电机组在t0+t2的有功功率，ploss(t)为当前时刻***的总损耗，k为风电机组在故障清除后，其有功功率恢复的斜率，Pi，i＝1～n，为第i台风电机组的稳态有功功率。
对于本专利搭建的3排6列的风电场，n＝18，k＝0.15，假设风机1～18按照有功出力从小到大的规律编号。故障清除后，在风机1恢复至其稳态功率的时刻之前，即当时，详细模型并网点处的有功功率ppcc(t)按照速率18×0.15恢复，数值等于稍后，在风机2恢复至其稳态功率的时刻之前，即当时，详细模型并网点处的有功功率ppcc(t)按照速率17×0.15恢复，数值等于然后，在风机3恢复至其稳态功率的时刻之前，即当时，详细模型并网点处的有功功率ppcc(t)按照速率16×0.15恢复，数值等于依次类推，在风机18恢复至其稳态功率的时刻之前，即当时，详细模型并网点处的有功功率ppcc(t)按照速率0.15恢复，数值等于直至详细模型并网点处的有功功率恢复至稳态出力，即当时，详细模型并网点处的有功功率ppcc(t)等于稳态出力并网点处有功功率的斜率校正函数可重写为：
因此，本实施例中具有18台风电机组风电场的单机等值模型在故障恢复期间的斜率按照公式6进行校正即可消除单机等值模型与详细模型在故障恢复期间的拟合误差。
值得注意的是，若风电机组在故障恢复过程中，采用分段多斜率恢复的方式，在进行单机有功恢复斜率校正只需要增添分段函数的区间数即可。该等值方法在风电场风速数据变化时，不需要改变等值模型的结构，原理简单，计算量小，精度高。
步骤四，搭建具有18台风电机组(3排6列)风电场的详细暂态仿真模型，如图9所示，图9中的附图标记1-1表示电网，附图标记2-1表示一号15km输电线，附图标记2-2表示二号15km输电线，附图标记1-2表示一号30km输电线，附图标记2-3表示故障模块，附图标记2-4表示110kv/35kv 300MVA变压器，附图标记1-14表示测量点，附图标记2-5表示风电场(3排6列)；将风电场内所有的风电机组等值为一台等值机(包括1台风力机和1台发电机)，等值风电机组的各参数按照容量加权法计算，等值集电网络的参数按照等值前后集电网络功率损耗相等的原则计算，得到校正前的单机等值模型，如图10所示，图10中，附图标记1-1表示电网，附图标记2-1表示一号15km输电线，附图标记2-2表示二号15km输电线，附图标记1-2表示一号30km输电线，附图标记2-3表示故障模块，附图标记2-4表示110kv/35kv 300MVA变压器，附图标记1-14表示测量点，附图标记3-1表示集电网络等值阻抗，附图标记3-2表示等值变压器，附图标记3-3表示校正前的单机等值风电机组；在校正前的单机等值模型的基础上，按照步骤三根据风电场单机等值模型并网点有功功率恢复斜率的校正函数嵌入原来转子侧变换器的有功通道的有功恢复速率限制模块即可得到校正后的单机等值模型，如图11所示，图11中，附图标记1-1表示电网，附图标记2-1表示一号15km输电线，附图标记2-2表示二号15km输电线，附图标记1-2表示一号30km输电线，附图标记2-3表示故障模块，附图标记2-4表示110kv/35kv 300MVA变压器，附图标记1-14表示测量点，附图标记3-1表示集电网络等值阻抗，附图标记3-2表示等值变压器，附图标记4-1表示校正后的单机等值风电机组；
步骤五中，根据如图7所示的风电场的实际风速数据，分别对风电场的详细暂态模型、校正前的单机等值模型、校正后的单机等值模型进行不同风速数据，不同故障点位置的三相短路故障仿真，仿真参数同上。以第6组风速数据和第30组风速数据为例进行展示，三种模型在并网点处发生三相短路故障有功功率、无功功率、电压、电流的暂态响应曲线分别如图12和图13所示。
由图12和图13可知，采用本发明校正后的单机等值方法可以明显提高传统单机等值模型的等值精度，风电场出口处有功功率、无功功率、电压和电流的跟踪效果均较好。因此，基于有功恢复斜率校正的单机等值方法对风速数据具有良好的适应性。
为验证此校正后的单机等值方法对故障点位置的适应性，接着将故障点移至双回供电线路一回线的中点处，对以上30组风速数据重新进行了仿真计算。仍选取第6组和第30组的仿真结果进行展示，分别如图14和图15所示。
由图14和图15可知，将故障点移至双回供电线路一回线的中点处后，采用本发明校正后的单机等值方法仍可以明显提高传统单机等值模型的等值精度，风电场出口处有功功率、无功功率、电压和电流的跟踪效果均较好。因此，基于有功恢复斜率校正的单机等值方法对故障点位置具有良好的适应性。
综上，结果表明，基于有功恢复斜率校正的单机等值方法可以明显提升传统单机等值模型的准确度，等值模型的结构不随风电场运行点的变化而变化，原理简单，物理含义明确，对风速数据和故障点位置均具有良好的适应性，解决了传统单机等值方法无法兼顾计算量和等值精度的问题。

Claims (3)

1.基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一、根据实际风电机组低电压穿越测试***，搭建风电机组详细暂态模型的低电压穿越测试仿真***，在小功率输出和大功率输出两种工况下，对该风电机组出口变压器的中压侧进行三相短路故障仿真，根据现场实验测试情况设置详细暂态模型的电压跌落数值，最终将风机出口侧测得的仿真数据和现场实验测试数据进行对比，若二者之间的总的加权平均绝对误差满足风电机组电气仿真建模导则的要求，则执行步骤二；
步骤二、根据步骤一搭建的风电机组详细暂态模型的低电压穿越测试仿真***，进行风电机组的单机仿真实验，获得从切入风速每隔0.1m/s至切出风速时，各风速下风电机组在并网点处发生三相短路接地故障时，并网点处测得的有功功率响应曲线，根据该曲线获得工作于不同风速的风电机组，故障清除后并网点处的有功功率恢复到初始稳态运行点时的斜率；
步骤三、按照步骤二中获得的风电机组详细暂态模型中，风电机组各风速下，并网点处有功功率的恢复斜率，结合公式：
从而获得具有n台风电机组的风电场对应单机等值模型在故障恢复过程中，并网点处有功功率的斜率校正函数，
当时，并网点处的有功功率ppcc(t)按照斜率nk恢复，数值等于当时，其中m＝1～(n-1)，并网点处的有功功率ppcc(t)按照斜率(n-m)k恢复，数值等于当时，并网点处的有功功率ppcc(t)等于故障前的稳态值，数值等于
式中，t是当前运行的时刻，ppcc(t)是风电场详细暂态仿真模型的并网点在当前时刻的有功功率，同时也是校正后风电场单机等值模型的并网点有功功率的目标函数，t0时刻故障发生，t0+t2时刻故障清除，m为正整数，pi(t0+t2)，i＝1～n，为第i台风电机组在t0+t2的有功功率，ploss(t)为当前时刻***的总损耗，k为风电机组在故障清除后，其有功功率恢复的斜率，Pi，i＝1～n，为第i台风电机组的稳态有功功率；
步骤四、搭建具有n台风电机组风电场的详细暂态仿真模型，并将风电场内所有的风电机组等值为一台等值机，计算等值机组的等效参数和相应的集电网络等效参数，得到校正前的单机等值模型；在校正前的单机等值模型的基础上，按照步骤三将校正函数嵌入等值风电机组控制器的有功通道得到校正后的单机等值模型，从而实现基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法。
2.根据权利要求1所述的基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法，其特征在于，
它还包括以下步骤：
步骤五、分别对风电场的详细暂态模型、校正前的单机等值模型、校正后的单机等值模型进行不同风速数据，不同故障点位置的三相短路故障仿真，比较三种模型在并网点处有功功率、无功功率、电压、电流的暂态响应曲线，分析验证提出的基于有功恢复斜率校正单机等值方法的准确性。
3.根据权利要求1所述的基于有功恢复斜率校正的风电场单机等值方法，其特征在于，步骤一中，将暂态仿真数据和现场实验测试数据进行对比，根据各时间段加权平均绝对误差Fii计算公式：
得到总的加权平均绝对误差F值，
式中，A1，B1，B2，C1，C2表示时间段，XM(i)和Xs(i)分别为第i个点的实测值和仿真值；Kend，Kstart为各时间段数据的起始序号，F为电压、电流、有功功率或者无功功率总的加权平均绝对误差，
将总的加权平均绝对误差F值与风电机组电气仿真建模导则的要求比较，确定搭建风电机组详细暂态模型和实际测得的风电机组的动态特性一致。
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