一种适用于风电场电磁暂态模型的仿真平台和方法技术

本发明专利技术提供的一种适用于风电场电磁暂态模型的仿真平台和方法，所述仿真平台搭建于仿真环境中，所述仿真平台包括：风机模块和箱变模块；所述风机模块，用于对风机进行模拟和将风机通过信号连接方式连接到箱变模块；所述箱变模块，用于对箱变、与箱变连接的电网进行模拟和将箱变通过信号连接方式连接到风机模块。通过仿真平台进行把风电场模型分割成不同的可以独立求解的模块，会大大减少物理模型求解的复杂度，提高仿真速度。同时，在此建模方式下，由于风机模块可以独立求解，可以非常方便的应用代码生成技术实现代码复用和仿真加速。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于风电场电磁暂态模型的仿真平台和方法
本专利技术属于新能源接入与控制领域，具体涉及一种适用于风电场电磁暂态模型的仿真平台和方法。
技术介绍
近年来，由于高压直流输电和新能源的快速发展，新能源接入电网的比例日益增加，大量电力电子器件的接入使得电网的电磁暂态特性有了很大的改变。为了更好的了解变流器、无功补偿装置等电力电子器件的接入对原有电网电磁暂态特性的影响，迫切需要进行精确的新能源场站电磁暂态特性研究。特别是在电网故障暂态情况下，了解风电场的并网暂态特性，研究暂态故障下风电场的特性是否满足电网导则要求是非常有必要的。同时，准确的风电场电磁暂态模型也可以帮助进行风电场功率控制策略的研究和优化，提高风电场的功率控制和支撑能力。由于风电场电磁暂态模型包括风机的电磁暂态模型、风场无功补偿装置的电磁暂态模型、风电场的功率控制策略等，复杂程度高，模型仿真计算量大，因此在电磁暂态建模软件内进行风电场的建模和仿真面临模型非常复杂而无法加载运行、内存不足等现实问题，电磁暂态仿真一般的仿真步长为10us-50us，加上新能源场站模型复杂，电磁暂态仿真过程中经常出现无法仿真求解或者仿真速度非常慢的情况。风电场的电气结构如图2所示。风机与箱变的电气连接为物理端口，图中所示A、B、C。通常一个风场约有几十台风机，风机通过集电线路连接汇入升压站主变，经主变升压后通过输电线路接入电网。由于风机及其控制策略的电磁暂态详细模型非常复杂，含有几十台风机电磁暂态模型的风电场模型还需要添加集电线路、箱变、主变、无功补偿装置和功率控制策略，模型就变得非常庞大，从而导致在电磁暂态软件中进行风电场电磁暂态特性仿真的求解过程非常复杂，仿真进度极慢，甚至出现由于模型太大无法加载到内存，出现内存不足的情况。因此，目前对风电场的电磁暂态建模多采用等值的方法，但对风电场进行等值存在着模型精度降低、准确性无法保证的问题。因此，寻找一种可以有效解决风电场详细电磁暂态建模面临的诸多模型不能正常加载、内存不足、仿真速度慢等现实问题的方法是非常有现实意义的。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种适用于风电场电磁暂态模型的仿真平台，其特征在于，所述仿真平台搭建于仿真环境中，所述仿真平台包括：风机模块和箱变模块；所述风机模块，用于对风机进行模拟和将风机通过信号连接方式连接到箱变模块；所述箱变模块，用于对箱变、与箱变连接的电网进行模拟和将箱变通过信号连接方式连接到风机模块。优选的，所述风机模块包括风机模型和子系统S1；所述箱变模块包括箱变模型、子系统S2和电网模型；风机模型和子系统S1通过物理连接的方式进行连接；所述子系统S2、箱变模型和电网模型依次通过物理连接的方式进行连接；子系统S1与子系统S2通过信号连接的方式进行连接；所述风机模型对风机进行模拟，所述子系统S1将风机模型与箱变模型之间的连接方式从物理连接转化为信号连接；所述箱变模型对箱变进行模拟，所述电网模型对箱变连接的电网进行模拟；所述子系统S2将箱变模型与风机模型的连接方式从物理连接转化为信号连接。优选的，所述子系统S1包括3相物理端口和3个可控电压源，所述风机模型包括3相物理端口；所述子系统S1的3相物理端口与风机模型对应3相的物理端口进行连接；所述子系统S1的3个可控电压源对应子系统S2及后续的模型的电压，子系统S1连接子系统S2并与子系统S2及后续的模型“Y”型相连接；可控电压源的正端分别与子系统S1的3相物理端口相连接，负端直接连接在一起。优选的，所述子系统S2包括3相物理端口和3个可控电流源，箱变模型包括3相物理端口；所述子系统S2的3个可控电流源的正端与箱变模型的3相物理端口连接，负端共地；子系统S1的输入为子系统S2的输出，子系统S2与S1系统内可控电压源的控制信号相连。优选的，所述平台的电网模型和箱变模型之间，还包括：主变模型；所述主变模型通过输电线路连接到电网模型，所述主变模型通过集电线路连接到箱变模型。优选的，所述平台中风机模块包括多个风机模型，箱变模块包括多个对应风机模型的箱变模型；风机模型及箱变模型的数目是根据风电场内风机的数目设置的，多个风机模型及多个箱变模型通过集电线路连接到主变模型。优选的，还包括：无功过补偿设备模型；所述无功过补偿设备模型通过集电线路连接汇入主变模型。优选的，基于同一专利技术构思，本申请还提供了一种适用于风电场电磁暂态模型的仿真方法，其特征在于，包括：采集实测风电场风机的电流数据和箱变的电压数据；将实测风电场风机的电流数据输入到风机模块，将实测风电场箱变的电压数据输入箱变模块，在仿真环境中对风电场电磁暂态模型的仿真平台的风机模块及箱变模块分别进行求解，得到风机模块和箱变模块之间节点的三相电压和三相电流；基于风机模块和箱变模块之间节点的三相电压和三相电流，在仿真环境中对风电场电磁暂态模型的仿真平台的风机模块和箱变模块的所有物理连接线节点都转化为信号连接的方式进行求解,得到风电场节点的三相电压和三相电流。优选的，所述将实测风电场风机的电流数据输入到风机模块，将实测风电场箱变的电压数据输入箱变模块，在仿真环境中对风电场电磁暂态模型的仿真平台的风机模块及箱变模块分别进行求解，得到风机模块和箱变模块之间节点的三相电压和三相电流，包括：将风机模块采集的电流数据作为子系统S1的输出电流信号输入到子系统S2新增加的三相电流源；将箱变模块采集的电压数据作为子系统S2的输出电压信号输入到子系统S1新增加的三相电压源；根据子系统S1和子系统S2得到电压和电流信号，在仿真环境中对风电场电磁暂态模型的仿真平台计算出风机模块和箱变模块的之间节点的三相电压和三相电流。优选的，所述基于风机模块和箱变模块之间节点的三相电压和三相电流，在仿真环境中对风电场电磁暂态模型的仿真平台的风机模块和箱变模块的所有物理连接线节点都转化为信号连接的方式进行求解,得到风电场节点的三相电压和三相电流，包括：根据风机模块和箱变模块之间节点的三相电压和三相电流，在仿真环境中对风电场电磁暂态模型的仿真平台的风机模块及箱变模块的所有物理连接线节点部分全部更换成用子系统S1和子系统S2信号连接的方式并进行求解,在仿真环境中对风电场电磁暂态模型的仿真平台进行计算得到风电场节点的三相电压和三相电流。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果如下：1、本专利技术提供的一种适用于风电场电磁暂态模型的仿真平台，所述仿真平台搭建于仿真环境中，所述仿真平台包括：风机模块和箱变模块；所述风机模块，用于对风机进行模拟和将风机通过信号连接方式连接到箱变模块；所述箱变模块，用于对箱变、与箱变连接的电网进行模拟和将箱变通过信号连接方式连接到风机模块。在此仿真平台的建模方式下，由于风机模块可以独立求解，可以非常方便的应用代码生成技术实现代码复用和仿真加速。2、本专利技术提供的一种适用于风电场电磁暂态模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于风电场电磁暂态模型的仿真平台，其特征在于，所述仿真平台搭建于仿真环境中，所述仿真平台包括：风机模块和箱变模块；/n所述风机模块，用于对风机进行模拟和将风机通过信号连接方式连接到箱变模块；/n所述箱变模块，用于对箱变、与箱变连接的电网进行模拟和将箱变通过信号连接方式连接到风机模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于风电场电磁暂态模型的仿真平台，其特征在于，所述仿真平台搭建于仿真环境中，所述仿真平台包括：风机模块和箱变模块；
所述风机模块，用于对风机进行模拟和将风机通过信号连接方式连接到箱变模块；
所述箱变模块，用于对箱变、与箱变连接的电网进行模拟和将箱变通过信号连接方式连接到风机模块。


2.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，
所述风机模块包括风机模型和子系统S1；所述箱变模块包括箱变模型、子系统S2和电网模型；
风机模型和子系统S1通过物理连接的方式进行连接；
所述子系统S2、箱变模型和电网模型依次通过物理连接的方式进行连接；
子系统S1与子系统S2通过信号连接的方式进行连接；
所述风机模型对风机进行模拟，所述子系统S1将风机模型与箱变模型之间的连接方式从物理连接转化为信号连接；
所述箱变模型对箱变进行模拟，所述电网模型对箱变连接的电网进行模拟；所述子系统S2将箱变模型与风机模型的连接方式从物理连接转化为信号连接。


3.根据权利要求2所述的平台，其特征在于，
所述子系统S1包括3相物理端口和3个可控电压源，所述风机模型包括3相物理端口；
所述子系统S1的3相物理端口与风机模型对应3相的物理端口进行连接；
所述子系统S1的3个可控电压源对应子系统S2及后续的模型的电压，子系统S1连接子系统S2并与子系统S2及后续的模型“Y”型相连接；
可控电压源的正端分别与子系统S1的3相物理端口相连接，负端直接连接在一起。


4.根据权利要求2所述的平台，其特征在于，
所述子系统S2包括3相物理端口和3个可控电流源，箱变模型包括3相物理端口；
所述子系统S2的3个可控电流源的正端与箱变模型的3相物理端口连接，负端共地；
子系统S1的输入为子系统S2的输出，子系统S2与S1系统内可控电压源的控制信号相连。


5.根据权利要求2所述的平台，其特征在于，所述平台的电网模型和箱变模型之间，还包括：主变模型；所述主变模型通过输电线路连接到电网模型，所述主变模型通过集电线路连接到箱变模型。


6.根据权利要求5所述的平台，其特征在于，所述平台中风机模块包括多个风机模型，箱变模块包括多个对应风机模型的箱变模型；
风机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春彦，秦世耀，李少林，张金平，贺敬，苗风麟，唐建芳，朱琼锋，张松涛，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11