【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，具体涉及一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建、评估及监测方法。
技术介绍
1、海岛作为发展海洋经济、建设海洋强国的支点，具有战略意义。海岛大多数远离陆地，通过海底电缆连接成本高、难度大，一般以柴油发电机作为主要的电力来源。随着“双碳”目标的提出，新能源发展迅猛。风电、太阳能发电等技术被应用在海岛上的同时，大量电力电子变换器被接入配电网中，导致海岛微电网电力系统的运行工况和动态特性变得复杂多变；海上风电也作为一种潜力清洁能源，大型化是未来海上风电发展的重要趋势之一。大规模海上风电场接入海岛微电网使得电压失稳现象更加突出。为了保证海岛微电网群电力系统能够安全稳定的运行，亟需对短期电压稳定问题进行快速、准确的评估。
2、现有基于数值仿真搭建的单台风力发电模型由电气子系统以及机械子系统两大核心构成。机械子系统是由齿轮箱、风机以及部分组件组成；电气子系统由网侧变换器和机侧发电机以及机侧变换器构成。目前海上风机单机容量在5兆瓦到8兆瓦之间，整个海上风电场的装机规模在百台以上，总容量达百万千瓦。以现有的单台风力发电机模型搭建含有上百台风力发电机的大规模风电场，模型复杂，计算量大，仿真时间多达几百分钟，无法实际应用在秒级判定的海岛微电网短期电压稳定性评估中。
3、短期电压稳定是在电力系统遭遇到大扰动后母线电压维持稳定的能力。传统的数据驱动方法忽略了运行数据具有时间属性的特点。随着人工智能技术的发展以及电力系统测量装置的发展，数据驱动可以使短期电压稳定评估的实时性和准确性方面得到飞跃发展。电力系统运
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建、评估及监测方法，用以至少解决现有技术中针对大规模海上风电场接入海岛微电网的短期电压稳定难以快速准确进行评估的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，包括以下步骤：
4、构建海上风电场降阶简化模型：依据戴维南等效电路，将待评估的风力发电机进行简化，构建单台风力发电机降阶简化模型，根据单台风力发电机降阶简化模型构造海上风电场降阶简化模型；其中单台风力发电机降阶简化模型包括机侧降阶简化模型和网侧降阶简化模型，且在机侧降阶简化模型中，将风机与机侧变换器作为一个整体，通过直流母线电容 c与网侧降阶简化模型相连；
5、构建仿真模型：将海上风电场降阶简化模型与海岛微电网相连作为仿真模型。
6、优选的，构建机侧降阶简化模型的具体内容包括：
7、将风机及机侧变换器视作整体，风机及机侧变换器的输出为：
8、（1）
9、式中，为直流电压参考值，为风力发电机并网处额定电压值，为衰减系数，为风机发出的功率，为风机输送的功率，为仿真采样频率；
10、通过pi控制器后作为网侧降阶简化模型的电流轴分量参考值，完成机侧降阶简化模型的构建。
11、优选的，获取风机及机侧变换器的输出的具体内容包括：
12、建立直流母线电容两端电压方程：
13、(2)
14、将上式中直流电容电压变化量移到等式左边，整理得：
15、(3)
16、将等效为：
17、(4)
18、式中，为仿真采样时间；
19、将式（4）代入式（3）中：
20、(5)
21、网侧变换器直流电压参考值表达式为：
22、(6)
23、式中为：
24、(7)
25、将公式(5)代入公式(6)：
26、(8)
27、通过输入风速和空气密度获取：
28、(9)
29、式中，为风能利用系数；为叶片扫过的面积。
30、优选的，构建网侧降阶简化模型的具体内容包括：
31、网侧变换器获取电流轴和轴的参考值和，输出电压轴和轴的参考值和，将和进行坐标变换，得到从旋转坐标系变换到自然坐标系下的三相电压、、，作为受控电压源的控制信号，完成网侧降阶简化模型的构建。
32、一种风电场短期电压稳定性评估方法，包括以下步骤：
33、通过仿真模型获取仿真数据，并与实测数据并进行数据整合：获取现场scada实时数据，将现场scada实测数据输入仿真模型进行仿真得到仿真数据，并与海上风电场与海岛微电网接口处的实测数据进行数据处理得到整合数据；
34、在线评估海岛微电网群短期电压稳定性并输出评估结果：将整合后的数据输入训练好的时间卷积网络进行短期电压稳定性的在线评估，判断短期电压是否稳定，判断后输出判断结果；若判断短期电压失去稳定，则发出警报。
35、优选的，仿真数据和实测数据均包括：电压时序数据、有功功率时序数据和无功功率时序数据。
36、优选的，通过仿真模型获取仿真数据，并与实测数据并进行数据整合的具体内容包括：
37、以当前时刻的海上风电场scada数据为基础，通过仿真模型进行仿真得到未来时刻海上风电场与海岛微电网接口处的仿真数据，同时在海上风电场与海岛微电网接口处实时采集实测数据；通过仿真数据对实测数据传输过程中缺失和噪声干扰后模糊的数据进行填充和替换完成数据整合。
38、优选的，对时间卷积网络进行训练的具体内容包括：
39、设置不同的大扰动情形，分别针对不同的大扰动情形通过仿真模型得到仿真数据，与实测数据进行整合后得到短期电压失稳运行数据，根据建立短期电压失稳运行数据库；
40、用短期电压失稳运行数据库内的数据训练时间卷积神经网络，得到训练后的时间卷积网络模型。
41、优选的，得到短期电压失稳运行数据的具体内容包括：
42、分别设置采样周期和仿真时长，在时刻海岛微电网群仿真发生大扰动故障，设置为故障发生时刻，为故障清除时刻，获得海上风电场与海岛微电网接口处的仿真数据，并与实时采集到的实测数据相对比，对实测数据传输过程中缺失和噪声干扰的数据进行填充和替换得到整合数据，作为短期电压失稳运行数据。
43、一种风电场短期电压稳定性监测方法，包括以下步骤：
44、获取现场scada实时数据，将现场scada实时数据输入仿真模型进行仿真得到仿真数据，并与海上风电场与海岛微电网接口处的实测数据进行数据处理得到整合数据；
45、将整合后的数据输入训练好的时间卷积网络进行短期电压稳定性的在线评估，判断短期电压是否稳定，判断后输出判断结果；
46、当判断短期电压稳定时，接口处电压保持稳定，不作预警，进入下一循环，对新一轮整合仿真数据进行监测；
47、当判断海岛微电网系统在时刻发生大扰动故障时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，其特征在于，构建机侧降阶简化模型的具体内容包括：
3.根据权利要求2所述的一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，其特征在于，获取风机及机侧变换器的输出的具体内容包括：
4.根据权利要求1所述的一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，其特征在于，构建网侧降阶简化模型的具体内容包括：
5.一种风电场短期电压稳定性评估方法，基于权利要求1-4任意一项所述的一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种风电场短期电压稳定性评估方法，其特征在于，仿真数据和实测数据均包括：电压时序数据、有功功率时序数据和无功功率时序数据。
7.根据权利要求5所述的一种风电场短期电压稳定性评估方法，其特征在于，通过仿真模型获取仿真数据，并与实测数据并进行数据整合的具体内容包括：
8.根据权利要求5所述的一种风电场短期电压稳定性评估方
9.根据权利要求8所述的一种风电场短期电压稳定性评估方法，其特征在于，得到短期电压失稳运行数据的具体内容包括：
10.一种风电场短期电压稳定性监测方法，基于权利要求1-4任意一项所述的一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，其特征在于，构建机侧降阶简化模型的具体内容包括：
3.根据权利要求2所述的一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，其特征在于，获取风机及机侧变换器的输出的具体内容包括：
4.根据权利要求1所述的一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，其特征在于，构建网侧降阶简化模型的具体内容包括：
5.一种风电场短期电压稳定性评估方法，基于权利要求1-4任意一项所述的一种风电场短期电压稳定性仿真模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种风电场短...
【专利技术属性】
技术研发人员：帅智康，张容赫，沈阳，何梨梨，黄沁芸，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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