專利名稱：一種基于實時數(shù)字仿真儀rtds的風電場建模仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)仿真作為重要的技術(shù)手段，對于安排電網(wǎng)運行控制、電力系統(tǒng)事故預想以及緊急控制措施均起著舉足輕重的作用。隨著風電并網(wǎng)規(guī)模的進一步擴大，風電接入對原有電力系統(tǒng)運行的負面影響逐漸凸顯，嚴重情況下甚至會威脅到原有電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。因此，對風電場內(nèi)部進行詳細建模仿真變得日益迫切。鑒于雙饋風機的應(yīng)用占有較高比例的事實，對雙饋風機進行詳細的建模又成為風電場建模仿真工作中的重頭戲。由于雙饋風機的變流器采用了有功功率和無功功率的解耦控制，為達到解耦控制的目標，雙饋風機變流器控制器的數(shù)學模型中必須引進復雜的坐標變換，而坐標變換使雙饋風機變流器的數(shù)學模型及其控制邏輯變得龐雜又困難。目前國內(nèi)使用的電力系統(tǒng)仿真軟件普遍對雙饋風機變流器的建模較為粗略，大多數(shù)模型根本沒有涉及PQ解耦控制，僅僅用一種簡單的等值機或等值電流源代替，使雙饋風機的控制特色幾乎消失殆盡，因而仿真的結(jié)果不能客觀的反映雙饋風機的真實響應(yīng)。隨著風電接入規(guī)模的擴大，這種仿真帶來的誤差將不能容忍。BPA (Bonneville Power Administration,由美國邦納維爾電力局開發(fā)的潮流(LF)和暫態(tài)穩(wěn)定程序(TSP)，如今多指PSD-BPA程序，通稱中國版本的BPA)是目前國內(nèi)電力系統(tǒng)最常用的仿真軟件，但仿真中將雙饋風機的變流器做簡化處理，采用的是代數(shù)方程而非微分方程的形式，忽略了磁通的動態(tài)變化過程，僅僅將雙饋風機變流器等效為一個可控的電流源，完全不能體現(xiàn)雙饋風機有功功率和無功功率解耦控制的控制特點。
·[0006]上述將雙饋風機變流器僅僅等效為一個可控電流源的方法，由于其忽略了動態(tài)過程，因此在進行電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定分析時是可行的。但鑒于目前風電大規(guī)模接入電網(wǎng)的事實，風電與電網(wǎng)之間的交互過程是動態(tài)瞬變的，嚴重情況下發(fā)生電壓失穩(wěn)的過程非常迅速，可能只有幾十毫秒就已經(jīng)造成災難性的后果，因此風電接入電網(wǎng)的仿真不可避免的要進行動態(tài)過程的分析，純靜態(tài)的分析方法是不夠的。

實用新型內(nèi)容本實用新型實施例提供一種基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)，以通過動態(tài)過程較為準確地對雙饋風機變流器進行性能檢測。為了達到上述技術(shù)目的，本實用新型實施例提供了一種基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)，所述基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)包括:RTDS電網(wǎng)仿真裝置、RTDS風電場仿真裝置和雙饋風機變流器，其中:所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置，用于仿真電網(wǎng)；所述RTDS風電場仿真裝置，分別與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置和所述雙饋風機變流器相連接，用于仿真風電場，并通過與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置配合以對所述雙饋風機變流器進行性能檢測?？蛇x的，在本實用新型一實施例中，所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置仿真的電網(wǎng)中包括:發(fā)電機、變壓器、多電壓等級輸電線路以及負荷?？蛇x的，在本實用新型一實施例中，所述RTDS風電場仿真裝置仿真的風電場中包括:齒輪箱、風機、箱變、風場主變、濾波支路和SVC或SVG設(shè)備?？蛇x的，在本實用新型一實施例中，所述雙饋風機變流器由轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器組成。上述技術(shù)方案具有如下有益效果:因為采用所述基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)包括=RTDS電網(wǎng)仿真裝置、RTDS風電場仿真裝置和雙饋風機變流器，其中:所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置，用于仿真電網(wǎng)；所述RTDS風電場仿真裝置，分別與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置和所述雙饋風機變流器相連接，用于仿真風電場，并通過與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置配合以對所述雙饋風機變流器進行性能檢測的技術(shù)手段，所以達到了如下的技術(shù)效果:該系統(tǒng)可以仿真風電場的靜態(tài)運行特性以及故障情況下風電場與電網(wǎng)的動態(tài)交互過程，復現(xiàn)電網(wǎng)運行事故，并對雙饋風機變流器進行性能檢測，分析事故發(fā)生機理。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的 附圖。圖1為本實用新型實施例一種基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型應(yīng)用實例提出的一種風電場建模仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。如圖1所示，為本實用新型實施例一種基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，所述基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)包括:RTDS電網(wǎng)仿真裝置11、RTDS風電場仿真裝置12和雙饋風機變流器13，其中:所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置11，用于仿真電網(wǎng)；所述RTDS風電場仿真裝置12，分別與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置11和所述雙饋風機變流器13相連接，用于仿真風電場，并通過與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置11配合以對所述雙饋風機變流器13進行性能檢測?？蛇x的，所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置11仿真的電網(wǎng)中包括:發(fā)電機、變壓器、多電壓等級輸電線路以及負荷。[0023]可選的，所述RTDS風電場仿真裝置12仿真的風電場中包括:齒輪箱、風機、箱變、風場主變、濾波支路和SVC或SVG設(shè)備?？蛇x的，所述雙饋風機變流器13由轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器組成。本實用新型實施例上述技術(shù)方案具有如下有益效果:因為采用所述基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)包括:RTDS電網(wǎng)仿真裝置、RTDS風電場仿真裝置和雙饋風機變流器，其中:所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置，用于仿真電網(wǎng)；所述RTDS風電場仿真裝置，分別與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置和所述雙饋風機變流器相連接，用于仿真風電場，并通過與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置配合以對所述雙饋風機變流器進行性能檢測的技術(shù)手段，所以達到了如下的技術(shù)效果:該系統(tǒng)可以仿真風電場的靜態(tài)運行特性以及故障情況下風電場與電網(wǎng)的動態(tài)交互過程，復現(xiàn)電網(wǎng)運行事故，并對雙饋風機變流器進行性能檢測，分析事故發(fā)生機理。以下舉應(yīng)用實例進行詳細說明:如圖2所示，為本實用新型應(yīng)用實例提出的一種風電場建模仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其可以較好的體現(xiàn)雙饋風機有功功率和無功功率的解耦控制，準確體現(xiàn)風電場在靜態(tài)和動態(tài)過程中行為特性，為電力系統(tǒng)運行提供技術(shù)指導。本仿真系統(tǒng)可以實現(xiàn)下面的功倉泛:仿真模擬大規(guī)模風電匯集地區(qū)電網(wǎng)的靜態(tài)運行特性，揭示風電場與電網(wǎng)的動態(tài)交互過程；仿真雙饋風機變流器的PQ解耦控制；
復現(xiàn)電網(wǎng)運行事故，分析事故發(fā)生機理。
本實用新型應(yīng)用實例提出的風電場建模仿真系統(tǒng)是基于實時數(shù)字仿真軟件RTDS(Real Time Digital Simulator,實時數(shù)字仿真儀)建立的,風電場建模仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖見圖2，其中包含了 RTDS電網(wǎng)仿真裝置11、RTDS風電場仿真裝置12和雙饋風機變流器13，其中，RTDS電網(wǎng)仿真裝置11、RTDS風電場仿真裝置12用于分別仿真一個風電場和一個電網(wǎng)，其中風電場中包括齒輪箱、風機、箱變、風場主變、濾波支路和SVC或SVG等設(shè)備，電網(wǎng)部分是一個包含發(fā)電機、變壓器、多電壓等級輸電線路以及負荷組成的系統(tǒng)，風電場部分包括風機及其變流器、箱變、風電場風場主變等元件，整個平臺完全根據(jù)需要分別由RTDS 合建完成。本實用新型應(yīng)用實例引進了坐標變換，采用自定義方式搭建了雙饋風機PQ解耦控制邏輯，對雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器分別引進了不同的坐標變換，即轉(zhuǎn)子側(cè)變流器采用定子磁鏈定向矢量控制，電網(wǎng)側(cè)變流器采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制。這是目前許多仿真軟件不能做到的。詳細的控制原理論述如下:轉(zhuǎn)子側(cè)變流器采用定子磁鏈定向矢量控制,d軸沿定子磁場方向，定子磁通的q軸分量為零，則Usd=0。忽略定子側(cè)電阻，定子有功功率Ps和無功功率Qs為:
權(quán)利要求1.一種基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng),其特征在于,所述基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)包括:RTDS電網(wǎng)仿真裝置、RTDS風電場仿真裝置和雙饋風機變流器，其中: 所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置，用于仿真電網(wǎng)； 所述RTDS風電場仿真裝置，分別與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置和所述雙饋風機變流器相連接，用于仿真風電場，并通過與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置配合以對所述雙饋風機變流器進行性能檢測。
2.如權(quán)利要求1所述基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)，其特征在于， 所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置仿真的電網(wǎng)中包括:發(fā)電機、變壓器、多電壓等級輸電線路以及負荷。
3.如權(quán)利要求1所述基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)，其特征在于， 所述RTDS風電場仿真裝置仿真的風電場中包括:齒輪箱、風機、箱變、風場主變、濾波支路和SVC或SVG設(shè)備。
4.權(quán)利要求1所述基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)，其特征在于， 所述 雙饋風機變流器由轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器組成。
專利摘要本實用新型實施例提供一種基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)，所述基于實時數(shù)字仿真儀RTDS的風電場建模仿真系統(tǒng)包括RTDS電網(wǎng)仿真裝置、RTDS風電場仿真裝置和雙饋風機變流器，其中所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置，用于仿真電網(wǎng)；所述RTDS風電場仿真裝置，分別與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置和所述雙饋風機變流器相連接，用于仿真風電場，并通過與所述RTDS電網(wǎng)仿真裝置配合以對所述雙饋風機變流器進行性能檢測的技術(shù)手段，所以達到了如下的技術(shù)效果該系統(tǒng)可以仿真風電場的靜態(tài)運行特性以及故障情況下風電場與電網(wǎng)的動態(tài)交互過程，復現(xiàn)電網(wǎng)運行事故，并對雙饋風機變流器進行性能檢測，分析事故發(fā)生機理。
文檔編號G06F17/50GK203102283SQ201320062118
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者吳濤, 金海峰, 許曉菲, 江長明, 曹天植, 高洵, 李善穎, 賈琳, 梁玉枝 申請人:華北電力科學研究院有限責任公司, 國家電網(wǎng)公司華北分部, 國家電網(wǎng)公司