适于电力系统小扰动稳定分析的双馈风电场等值建模方法

摘要

本发明公开了一种适于电力系统小扰动稳定分析的双馈风电场等值建模方法，将并网点频率作为边界信号，将风电场等效为一个受电网频率控制的功率源，使得双馈风电场由高维动态模型简化成的代数约束方程，与现有技术相比，本发明使得风电场由高维动态模型简化成一个简单的代数约束方程，极大简化了对风电场的数学建模。经过多种情形下的仿真研究证实，本发明的等值简化模型对于分析含风电场的电力系统机电模式特征值是有效的。

主权项

1.一种适于电力系统小扰动稳定分析的双馈风电场等值建模方法，将并网点频率作为边界信号，将风电场等效为受电网频率控制的功率源，使得双馈风电场由高维动态模型简化成代数约束方程，该方法包括以下步骤：步骤（1），建立正弦激励下双馈电机的小扰动功率响应模型设双馈风电场中的只有一台双馈风电机组，其中并网点B的电网频率为，电压幅值为；设发生小值正弦振荡，即，是振幅，是振荡频率。取，，机组有功输出的第一波形曲线；再令，，，机组有功输出的第二波形曲线；其中，第一波形曲线的振荡幅度为60kW，第二波形曲线的振荡幅度为2 kW；步骤（2），将单台机组的传递函数矩阵进行简化处理，还包括以下步骤：第一步：根据正弦激励下双馈电机的功率响应相关处理的分析结论，忽略输入信号的作用，即在风电场动态子系统的传递函数矩阵中，忽略和，将简化为：其中，代表并网母线频率的输入，以风机有功为输出的传递函数；表示以并网母线频率的输入，以风机无功为输出的传递函数；表示以并网母线电压为输入，以风机有功为输出的传递函数；表示以并网母线电压为输入，以风机无功为输出的传递函数；对于常规电网动态子系统的传递函数矩阵，是其输出信号，相应地，简化为，有：；第二步：考虑在正弦激励下的稳态特性，在正弦稳态情形下，风电机组的输出量和都为正弦相量和。的作用只是一个复增益矩阵，其中，，；简化后的电网子系统（）为二输入单输出系统；双馈机组（）为单输入二输出系统；步骤（3），双馈风电场与电网的简化接口处理，包括：设风电场安装n台双馈风电机组，这n台机组的上游是共同母线B，当常规电网出现小值振荡时，对于任一台机组，它的输入变量都是相量；结合n台机组的并列关系，风电场总的功率输出和是各台双馈机组功率输出的相量叠加。整个n机风电场与电网的交互作用表达式为：基于所述的风电场与电网的交互作用，实现含双馈风电场的电力系统机电模式的简化分析，步骤如下：第一步：通过潮流计算得到平衡点处的风电场出力和，将功率为和的恒功率源接入母线B；第二步，根据单台双馈风电机组的数学模型，线性化后计算，并求出复增益矩阵；第三步，根据式将风电场的动态行为等效为由控制的受控功率源，受控功率源和恒功率源组合为等值模型；第四步，将等效模型嵌入常规电网，通过小扰动时域仿真得到同步电机的功角摇摆曲线，再经过Prony拟合得到系统主导机电特征值。