考虑次同步振荡特性的双馈风机动态等值方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑次同步振荡特性的双馈风机动态等值方法，根据双馈风机的定子、转子的电压磁链方程推导出外特性等效模型，对接线复杂的集电线路，采用整体处理的方法，对输入输出建立方程，得到集电线路的阻抗参数。以等值前后风机次同步振荡特性一致性为约束条件，基于层次分析法构建了所有因素的判断矩阵，引入cosine相似度计算判断矩阵的特征向量的相似度，若相似度小于阈值，则认为该两台风电机次同步振荡特性一致，可视为同调组。最后以双馈风机实际输出有功功率为权重来计算等值机的等效暂态内电势及各等值机组的等效参数。这样，既满足了含大规模风电机组的大电网等值化简需求，又能保证等值前后的次同步振荡的一致性，更能反映风电场的真实动态特性，也为后续分析大规模风电场的次振荡特性及并网对大电网的影响打下了基础。

DYNAMIC EQUIVALENCE METHOD OF DOUBLE-FED FAN CONSIDERING SUBSYNCHRONOUS OSCILLATION CHARACTERISTICS

The invention discloses a dynamic equivalent method of doubly-fed fan considering sub-synchronous oscillation characteristics. According to the voltage and flux linkage equation of stator and rotor of doubly-fed fan, the equivalent model of external characteristics is derived. For complex collector lines, the equation of input and output is established by integral processing method, and the impedance parameters of collector lines are obtained. Considering the consistency of subsynchronous oscillation characteristics of wind turbines before and after equivalence as constraints, the judgment matrix of all factors is constructed based on analytic hierarchy process. The cosine similarity is introduced to calculate the similarity of the eigenvectors of the judgment matrix. If the similarity is less than the threshold, the two wind turbines are considered to have the same subsynchronous oscillation characteristics and can be regarded as coherence group. Finally, the equivalent transient internal potential of the equivalent machine and the equivalent parameters of the equivalent units are calculated by taking the actual output active power of the doubly-fed fan as the weight. In this way, it not only meets the need of equivalent simplification of large-scale wind farms, but also ensures the consistency of sub-synchronous oscillations before and after the equivalent, which can better reflect the real dynamic characteristics of wind farms, and lays a foundation for subsequent analysis of sub-oscillation characteristics of large-scale wind farms and the impact of grid-connected on large-scale power grid.

【技术实现步骤摘要】
考虑次同步振荡特性的双馈风机动态等值方法
本专利技术涉及可再生能源
，特别是涉及一种考虑次同步振荡特性的双馈风机动态等值方法。
技术介绍
近些年，绿色可再生能源快速发展，风能作为最重要的清洁能源之一，凭着其蕴能丰富、易获取的巨大优势受到了各个国家的重视与关注。风电将在未来能源舞台上扮演愈来愈重要的角色。风力发电机的模型以及对电力系统的影响被广泛研究。但随着风电场的爆发性增长，一个风电场通常有上百台风电机组成，因此无法对每一台风机都进行详细建模分析。这时需要对风电场作等值处理，进行合理等效的简化，化成一个能准确表征风电场整体动态特性的风电场模型。从而减小系统规模，节省人力物力的同时还能便于系统分析控制。我国风能最为丰富的地区是“三北”地区(东北、华北、西北)，而当地无法消纳风电场所发出的电能，生产的电能需要通过远距离输电送到负荷中心，而在电能传输的过程中，无功消耗逐渐增多，因此在风电场串联电容进行无功补偿是常用的补偿方式。然而，串联补偿的补偿过高将可能导致次同步振荡现象。2009年，美国德克萨斯州的一处风电场发生了双馈风机与固定串补间相互作用产生了次同步振荡，幅值持续增加，造成大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑次同步振荡特性的双馈风机动态等值方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S10，联立双馈风机的定子和转子的电压、磁链方程，基于等效前后输出功率特性不变，建立双馈风机外特性等效模型；步骤S20，忽略风电场中复杂的集电线路，通过补偿等值电路阻抗的方式等效替代集电线路的作用，并求出补偿等值阻抗的值；步骤S30，以等值前后风机次同步振荡特性一致性为约束条件，提出基于层次分析模型的双馈风机同调机群分群依据，对所有影响因子构建判断矩阵，引入Cosine相似度计算矩阵特征向量的相似程度，并以此作为分群指标，完成对双馈风机更合理的分组；步骤S40，对新同调组内双馈风机进行聚合，以风电机实际输出功率为权...

【技术特征摘要】
1.一种考虑次同步振荡特性的双馈风机动态等值方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S10，联立双馈风机的定子和转子的电压、磁链方程，基于等效前后输出功率特性不变，建立双馈风机外特性等效模型；步骤S20，忽略风电场中复杂的集电线路，通过补偿等值电路阻抗的方式等效替代集电线路的作用，并求出补偿等值阻抗的值；步骤S30，以等值前后风机次同步振荡特性一致性为约束条件，提出基于层次分析模型的双馈风机同调机群分群依据，对所有影响因子构建判断矩阵，引入Cosine相似度计算矩阵特征向量的相似程度，并以此作为分群指标，完成对双馈风机更合理的分组；步骤S40，对新同调组内双馈风机进行聚合，以风电机实际输出功率为权重计算各等值机组的等效参数，保证了等值前后输出特性一致。2.根据权利要求1所述的考虑次同步振荡特性的双馈风机动态等值方法，其特征在于，双馈风电机定子和转子电压方程如下：双馈风电机定子和转子磁链方程如下：其中:u、i、ψ分别为电压、电流和磁链；R、L分别为电阻和电感；下标中的s、r分别代表定子、转子；Lm表示互感；p为微分算子；w表示转差率，Lm表示互感。3.根据权利要求2所述的考虑次同步振荡特性的双馈风机动态等值方法，其特征在于，消去转子电流的电压方程如下所示：式中，令其中，双馈风机外特性等效模型如下：E'＝Us-jZsIsE'为双馈风机等效内电势，Us为端口电压，Zs为等效内阻抗。4.根据权利要求3所述的考虑次同步振荡特性的双馈风机动态等值方法，其特征在于，风电场内部集电接线复杂，对集电线路的处理采...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清，彭光强，国建宝，杨光源，张楠，何竞松，王立平，武霁阳，李章允，王越杨，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，
类型：发明
国别省市：广东,44