一种风电场故障穿越的优化参数计算方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种风电场故障穿越的优化参数计算方法及装置，方法包括：获取风电场的故障分析参数，计算风电场的并网点电压分压参数，创建无功注入比例系数测试数组和并网点电压测试数组，计算风电场的无功/有功电流和端电压，确定无功注入比例系数测试数组中每一测试数值的输出有功功率，将最大输出有功功率对应的无功注入比例系数测试数值，确定为风电场故障穿越的优化参数。可见，将风电场输出的最大有功功率所对应的无功注入比例系数测试数值作为优化风电场的参数，能够考虑到风电机组在故障期间所积累的有功功率，使得风电场在满足并网标准提供无功功率的前提下，保留了最大的暂态稳定裕度，提高了风电场在故障恢复后的暂态同步稳定性。暂态同步稳定性。暂态同步稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场故障穿越的优化参数计算方法及装置


[0001]本申请涉及电力系统控制领域，更具体的说，是涉及一种风电场故障穿越的优化参数计算方法及装置。

技术介绍

[0002]随着用电量的不断提高，以及“碳达峰”、“碳中和”目标的提出，风力发电得以大力发展，风电机组逐步成为电力系统中的主力电源。当风电场发生故障时，故障期间的暂态行为完全由故障穿越控制决定。在弱电网下，当风电场故障穿越控制参数设计不当，会严重影响故障恢复后暂态同步的稳定性。
[0003]目前当风电场发生故障时，对风电场故障穿越控制参数的整定一般为人为设定，或根据当地电网的要求设置成固定值，没有明确的设计依据，导致弱电网中风电机组可能因故障期间积累过高的有功功率，引发故障后暂态同步失稳或稳定裕度不足，因此需要一种风电场故障穿越的优化参数计算方法，对风电场故障穿越控制参数进行优化设计，以提升风电场故障恢复后暂态同步的稳定性。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种风电场故障穿越的优化参数计算方法，以提升风电场在故障恢复后暂态同步的稳定性。
[0005]为了实现上述目的，现提出具体方案如下：
[0006]一种风电场故障穿越的优化参数计算方法，包括：
[0007]获取风电场的故障分析参数，并根据所述故障分析参数，计算所述风电场的并网点电压分压参数；
[0008]创建无功注入比例系数测试数组和并网点电压测试数组，所述无功注入比例系数测试数组包含若干测试数值，各个测试数值是在第一预设数值范围内以预设间隔得到的，所述并网点电压测试数组包含若干并网点电压测试数值，各个并网点电压测试数值是在第二预设数值范围内以所述预设间隔得到的；
[0009]对于所述无功注入比例系数测试数组中的每一个测试数值，基于所述测试数值、所述故障分析参数和所述并网点电压测试数组，对所述风电场进行无功电流计算，得到转子无功电流指令测试数组；
[0010]通过所述转子无功电流指令测试数组、所述故障分析参数以及所述并网点电压测试数组，对所述风电场进行有功电流计算，得到转子有功电流指令测试数组；
[0011]根据端电压计算参数，对所述风电场进行端电压计算，得到虚拟内电势幅值测试数组、虚拟内电势相位测试数组和并网点电压计算值数组，所述端电压计算参数为所述转子无功电流指令测试数组、所述转子有功电流指令测试数组、所述并网点电压分压参数以及所述故障分析参数的组合；
[0012]将所述并网点电压计算值数组与所述并网点电压测试数组对比，确定所述并网点
电压计算值数组中符合预设误差标准的并网点电压计算数值所在的目标数组位置；
[0013]分别定位所述虚拟内电势幅值测试数组、所述虚拟内电势相位测试数组和所述并网点电压计算值数组中目标数组位置对应的值，并结合所述风电机组内部参数计算得到所述测试数值的输出有功功率；
[0014]将各输出有功功率中最大的输出有功功率，所对应的无功注入比例系数测试数组中的测试数值，确定为所述风电场故障穿越的优化参数。
[0015]可选的，所述故障分析参数，包括：
[0016]预设的测量点测得所述风电场的并网点与所述风电场的故障点之间的第一等效阻抗、所述故障点与所述测量点之间的第二等效阻抗、所述故障点的短路阻抗以及所述测量点的电压幅值、所述风电场中的风电机组的双馈电机互电抗、所述风电机组的双馈电机定子电抗、所述风电机组在正常模式下的转子无功电流稳态值，以及所述风电机组在正常模式下的转子侧变流器电流上限。
[0017]可选的，根据所述故障分析参数，计算所述风电场的并网点电压分压参数，包括：
[0018]根据所述第一等效阻抗、所述第二等效阻抗、所述短路阻抗以及所述风电机组的双馈电机定子电抗，利用下式计算所述风电场的并网点电压第一分压系数和所述风电场的并网点电压第二分压系数：
[0019][0020][0021]其中，k1为所述风电场的并网点电压第一分压系数，X
s
为所述双馈电机定子电抗，X
AB
为所述第一等效阻抗，X
BC
为所述第二等效阻抗，X
f
为所述短路阻抗，k2为所述风电场的并网点电压第二分压系数；
[0022]将所述风电场的并网点电压第一分压系数与所述风电场的并网点电压第二分压系数，组成所述风电场的并网点电压分压参数。
[0023]可选的，对于所述无功注入比例系数测试数组中的每一个测试数值，基于所述测试数值、所述故障分析参数和所述并网点电压测试数组，对所述风电场进行无功电流计算，得到转子无功电流指令测试数组，包括：
[0024]对于所述无功注入比例系数测试数组中的每一个测试数值，根据预设的调节死区值、所述测试数值和所述并网点电压测试数组，利用下式计算得到转子无功电流增量测试数组：
[0025][0026]其中，I
rq_inj_test
[]为转子无功电流增量测试数组，K
qv_test
[M]为所述无功注入比例系数测试数组中的所述测试数值，U
A_test
[]为所述并网点电压测试数组，U
inj_db
为所述调节死区值；
[0027]对于所述转子无功电流增量测试数组中的每个转子无功电流增量测试数值，将所述转子无功电流稳态值，减去所述转子无功电流增量测试数值，得到所述风电场在故障穿
越期间的转子无功注入电流指令测试数值；
[0028]对于每个所述转子无功注入电流指令测试数值，确定所述转子无功注入电流指令测试数值与所述转子侧变流器电流上限比较的最小值为比较结果，将所述比较结果的相反数作为转子无功电流指令测试数值，各转子无功电流指令测试数值组成转子无功电流指令测试数组。
[0029]可选的，通过所述转子无功电流指令测试数组、所述故障分析参数以及所述并网点电压测试数组，对所述风电场进行有功电流计算，得到转子有功电流指令测试数组，包括：
[0030]通过预设的有功电流限幅系数、所述调节死区值和所述并网点电压测试数组，利用下式计算得到转子有功电流限幅值第一测试数组：
[0031][0032]其中，I
rdmax1_test
[]为转子有功电流限幅值第一测试数组，k
d
为所述有功电流限幅系数，U
A_test
[]为所述并网点电压测试数组，U
zr
为电压阈值，所述电压阈值的表达式为U
zr
＝1
‑
U
inj_db
‑
1/k
d
，U
inj_db
为所述调节死区值；
[0033]对于所述转子无功电流指令测试数组中的每个转子无功电流指令测试数值，对所述转子无功电流指令测试数值与所述转子侧变流器电流上限的平方差开平方，得到转子有功电流限幅值测试数值，各转子有功电流限幅值测试数值组成转子有功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场故障穿越的优化参数计算方法，其特征在于，包括：获取风电场的故障分析参数，并根据所述故障分析参数，计算所述风电场的并网点电压分压参数；创建无功注入比例系数测试数组和并网点电压测试数组，所述无功注入比例系数测试数组包含若干测试数值，各个测试数值是在第一预设数值范围内以预设间隔得到的，所述并网点电压测试数组包含若干并网点电压测试数值，各个并网点电压测试数值是在第二预设数值范围内以所述预设间隔得到的；对于所述无功注入比例系数测试数组中的每一个测试数值，基于所述测试数值、所述故障分析参数和所述并网点电压测试数组，对所述风电场进行无功电流计算，得到转子无功电流指令测试数组；通过所述转子无功电流指令测试数组、所述故障分析参数以及所述并网点电压测试数组，对所述风电场进行有功电流计算，得到转子有功电流指令测试数组；根据端电压计算参数，对所述风电场进行端电压计算，得到虚拟内电势幅值测试数组、虚拟内电势相位测试数组和并网点电压计算值数组，所述端电压计算参数为所述转子无功电流指令测试数组、所述转子有功电流指令测试数组、所述并网点电压分压参数以及所述故障分析参数的组合；将所述并网点电压计算值数组与所述并网点电压测试数组对比，确定所述并网点电压计算值数组中符合预设误差标准的并网点电压计算数值所在的目标数组位置；分别定位所述虚拟内电势幅值测试数组、所述虚拟内电势相位测试数组和所述并网点电压计算值数组中目标数组位置对应的值，并结合所述风电机组内部参数计算得到所述测试数值的输出有功功率；将各输出有功功率中最大的输出有功功率，所对应的无功注入比例系数测试数组中的测试数值，确定为所述风电场故障穿越的优化参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障分析参数，包括：预设的测量点测得所述风电场的并网点与所述风电场的故障点之间的第一等效阻抗、所述故障点与所述测量点之间的第二等效阻抗、所述故障点的短路阻抗以及所述测量点的电压幅值、所述风电场中的风电机组的双馈电机互电抗、所述风电机组的双馈电机定子电抗、所述风电机组在正常模式下的转子无功电流稳态值，以及所述风电机组在正常模式下的转子侧变流器电流上限。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述故障分析参数，计算所述风电场的并网点电压分压参数，包括：根据所述第一等效阻抗、所述第二等效阻抗、所述短路阻抗以及所述风电机组的双馈电机定子电抗，利用下式计算所述风电场的并网点电压第一分压系数和所述风电场的并网点电压第二分压系数：点电压第二分压系数：
其中，k1为所述风电场的并网点电压第一分压系数，X
s
为所述双馈电机定子电抗，X
AB
为所述第一等效阻抗，X
BC
为所述第二等效阻抗，X
f
为所述短路阻抗，k2为所述风电场的并网点电压第二分压系数；将所述风电场的并网点电压第一分压系数与所述风电场的并网点电压第二分压系数，组成所述风电场的并网点电压分压参数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于所述无功注入比例系数测试数组中的每一个测试数值，基于所述测试数值、所述故障分析参数和所述并网点电压测试数组，对所述风电场进行无功电流计算，得到转子无功电流指令测试数组，包括：对于所述无功注入比例系数测试数组中的每一个测试数值，根据预设的调节死区值、所述测试数值和所述并网点电压测试数组，利用下式计算得到转子无功电流增量测试数组：其中，I
rq_inj_test
[]为转子无功电流增量测试数组，K
qv_test
[M]为所述无功注入比例系数测试数组中的所述测试数值，U
A_test
[]为所述并网点电压测试数组，U
inj_db
为所述调节死区值；对于所述转子无功电流增量测试数组中的每个转子无功电流增量测试数值，将所述转子无功电流稳态值，减去所述转子无功电流增量测试数值，得到所述风电场在故障穿越期间的转子无功注入电流指令测试数值；对于每个所述转子无功注入电流指令测试数值，确定所述转子无功注入电流指令测试数值与所述转子侧变流器电流上限比较的最小值为比较结果，将所述比较结果的相反数作为转子无功电流指令测试数值，各转子无功电流指令测试数值组成转子无功电流指令测试数组。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述转子无功电流指令测试数组、所述故障分析参数以及所述并网点电压测试数组，对所述风电场进行有功电流计算，得到转子有功电流指令测试数组，包括：通过预设的有功电流限幅系数、所述调节死区值和所述并网点电压测试数组，利用下式计算得到转子有功电流限幅值第一测试数组：其中，I
rdmax1_test
[]为转子有功电流限幅值第一测试数组，k
d
为所述有功电流限幅系数，U
A_test
[]为所述并网点电压测试数组，U
zr
为电压阈值，所述电压阈值的表达式为U
zr
＝1
‑
U
inj_db
‑
1/k
d
，U
inj_db
为所述调节死区值；对于所述转子无功电流指令测试数组中的每个转子无功电流指令测试数值，对所述转子无功电流指令测试数值与所述转子侧变流器电流上限的平方差开平方，得到转子有功电流限幅值测试数值，各转子有功电流限幅值测试数值组成转子有功电流限幅值第二测试数组；
对于所述转子有功电流限幅值第一测试数组中的每个转子有功电流限幅值第一测试数值，以及与所述转子有功电流限幅值第一测试数值在其数组中的数组位置对应的，所述转子有功电流限幅值第二测试数组中的每个转子有功电流限幅值第二测试数值，确定所述转子有功电流限幅值第一测试数值与所述转子有功电流限...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐王倩云，周保荣，姚文峰，陈亦平，张野，袁豪，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：