權(quán)利要求書(shū)： 1.一種適用于雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1.獲取雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)分布參數(shù)及機(jī)組參數(shù)；

S2.采樣雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組參數(shù)，根據(jù)采樣到的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各雙饋風(fēng)電機(jī)組故障期間的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，構(gòu)建機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列向量；

S3.基于機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列向量，進(jìn)行各機(jī)組間的加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離計(jì)算；

S4.根據(jù)加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離的大小進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的聚合，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組的分群；

S5.根據(jù)機(jī)組參數(shù)和分群結(jié)果，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的機(jī)組參數(shù)進(jìn)行等值聚合；根據(jù)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)分布參數(shù)和分群結(jié)果，對(duì)集電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等值聚合。

2.如權(quán)利要求1所述的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，其特征在于，步驟S2包括以下子步驟：S21.從風(fēng)電場(chǎng)遭受外部電壓跌落故障時(shí)刻開(kāi)始，到故障清除時(shí)刻結(jié)束，對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣，將采樣時(shí)間和采樣得到的機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速構(gòu)建為數(shù)據(jù)對(duì)；

S22.每個(gè)機(jī)組采樣得到的所有數(shù)據(jù)對(duì)構(gòu)成該機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列，多臺(tái)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列構(gòu)成機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列向量。

3.如權(quán)利要求1所述的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，其特征在于，步驟S3中，兩個(gè)時(shí)間序列A和B之間的加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離PWDTW計(jì)算公式如下：其中，Lw(i,j)表示時(shí)間序列A第i個(gè)采樣點(diǎn)Ai和時(shí)間序列B第j個(gè)采樣點(diǎn)Bj之間的加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離，dij為時(shí)間序列A第i個(gè)采樣點(diǎn)Ai和時(shí)間序列B第j個(gè)采樣點(diǎn)Bj之間的基距離，m為時(shí)間序列A的采樣點(diǎn)數(shù)量，n為時(shí)間序列B的采樣點(diǎn)數(shù)量。

4.如權(quán)利要求3所述的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，其特征在于，時(shí)間序列A第i個(gè)采樣點(diǎn)Ai和時(shí)間序列B第j個(gè)采樣點(diǎn)Bj之間的距離dij的計(jì)算公式如下：2

dij＝d(Ai,Bj)＝wi?j(Ai?Bj)其中，wi?j為兩個(gè)轉(zhuǎn)速時(shí)間序列位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的權(quán)重值，wmax為權(quán)重上限，g為用于控制權(quán)重函數(shù)w的曲率常數(shù)，c＝|i?j|為Ai和Bj的位置點(diǎn)之間的距離因子，E為檢測(cè)兩個(gè)時(shí)間軌跡變化趨勢(shì)的輪廓因子，1

5.如權(quán)利要求1所述的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，其特征在于，步驟S5中，同一分群中的p臺(tái)機(jī)組聚合后的等值機(jī)群中，各參數(shù)的計(jì)算方法如下：其中，Rsi、Xsi、Rri、Xri、Xmi、Rci、si分別為等值機(jī)群中第i臺(tái)機(jī)組的定子電阻、定子電抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、勵(lì)磁電抗、Crowbar電阻的標(biāo)幺值和轉(zhuǎn)差率，以各自機(jī)組的額定容量為基準(zhǔn)；Rs?eq、Xs?eq、Rr?eq、Xr?eq、Xm?eq、Rc?eq、seq分別為等值后雙饋風(fēng)機(jī)的定子阻抗、轉(zhuǎn)子阻抗、勵(lì)磁電抗、Crowbar電阻的標(biāo)幺值和轉(zhuǎn)差率，以等值額定容量seq為基準(zhǔn)，wi表示每臺(tái)發(fā)電機(jī)的權(quán)重。

6.如權(quán)利要求1所述的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，其特征在于，步驟S5中，軸系傳動(dòng)模型參數(shù)等值參數(shù)計(jì)算如下：

其中，Hi、Di、Ks?i為機(jī)群中第i臺(tái)機(jī)組的慣性時(shí)間常數(shù)、發(fā)電機(jī)阻尼系數(shù)與剛度系數(shù)，Heq、Deq、Ks?eq為等值后機(jī)組軸系模型的慣性時(shí)間常數(shù)、發(fā)電機(jī)阻尼系數(shù)與剛度系數(shù)，p表示聚合到一群的風(fēng)機(jī)的數(shù)量。

7.如權(quán)利要求1所述的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，其特征在于，步驟S5中，等值后機(jī)端箱式變壓器的等值參數(shù)計(jì)算如下：

ST?eq＝pST

其中，Ci為機(jī)端電容，ST為機(jī)端變壓器容量，ZT為機(jī)端變壓器阻抗，p表示聚合到一群的風(fēng)機(jī)的數(shù)量。

8.如權(quán)利要求1所述的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)分布參數(shù)和分群結(jié)果，對(duì)集電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等值聚合，包括以下步驟：(1)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中各條干線上的機(jī)組進(jìn)行拓?fù)渥儞Q，使其連接形式由干線式接入并網(wǎng)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⒙?lián)式接入并網(wǎng)點(diǎn)；

(2)計(jì)算各變換后機(jī)組接入并網(wǎng)點(diǎn)的等值阻抗；

(3)基于分群結(jié)果、各變換后機(jī)組接入并網(wǎng)點(diǎn)的等值阻抗和風(fēng)電場(chǎng)并聯(lián)式連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算同一群內(nèi)的風(fēng)機(jī)的集電線路等值阻抗。

9.如權(quán)利要求8所述的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，其特征在于，變換后第i個(gè)機(jī)組接入公共母線的等值阻抗計(jì)算公式如下：

其中，Z1表示第一個(gè)風(fēng)機(jī)與并網(wǎng)點(diǎn)之間的阻抗，Z2表示第二個(gè)風(fēng)機(jī)與第一個(gè)風(fēng)機(jī)接入點(diǎn)之間的阻抗，之后的以此類(lèi)推；Pi表示第i個(gè)風(fēng)機(jī)的輸出功率；l表示該干線連接的所有風(fēng)機(jī)的數(shù)量。

10.如權(quán)利要求8所述的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，其特征在于，等值后第i個(gè)機(jī)組與PCC母線的集電線路等值阻抗計(jì)算公式如下：其中，Zi?eq表示變換后第i個(gè)機(jī)組接入公共母線的等值阻抗。

說(shuō)明書(shū)： 一種適用于雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的故障建模計(jì)算領(lǐng)域，更具體地，涉及一種適用于雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法。

背景技術(shù)[0002] 隨著風(fēng)電研究的深入與技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電正逐步走向規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化，這使得局部地區(qū)風(fēng)電滲透率不斷升高，風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組容量不斷增大。風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)點(diǎn)已從

最初的低壓配電網(wǎng)，升級(jí)到高壓交直流輸電網(wǎng)絡(luò)，電壓等級(jí)的提升導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)和電力系統(tǒng)

之間的交互影響更加值得關(guān)注。風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響已經(jīng)從小容量時(shí)風(fēng)電間歇性和隨機(jī)性

造成的局部電壓偏差和諧波污染，升級(jí)到大規(guī)模風(fēng)電接入時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)峰策略、備用容

量確定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定等方面帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

[0003] 變速恒頻的雙饋異步風(fēng)電發(fā)電機(jī)(Doubly?fedInductionGenerator，DFIG)具有優(yōu)秀的控制特性和高效的能量轉(zhuǎn)換能力，已經(jīng)成為風(fēng)電場(chǎng)的主流機(jī)型。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)中

包含大量的電力電子器件和控制系統(tǒng)，在風(fēng)力隨機(jī)性和波動(dòng)性的影響下，風(fēng)電場(chǎng)的在故障

期間的暫態(tài)特性與同步發(fā)電機(jī)有明顯的區(qū)別。為了研究電力系統(tǒng)故障中風(fēng)電場(chǎng)的外特性，

需要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行整體建模，但是每臺(tái)DFIG運(yùn)行工況差異明顯，故障表現(xiàn)互不相同，而且

DFIG單機(jī)模型已經(jīng)十分復(fù)雜，用每臺(tái)DFIG的詳細(xì)模型進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)建模會(huì)導(dǎo)致仿真時(shí)間過(guò)

長(zhǎng)，降低數(shù)據(jù)處理和分析的效率。為了獲得故障暫態(tài)過(guò)程期間大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的整體動(dòng)態(tài)特

性，需要用合適的暫態(tài)等值方法對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)等效。

[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，基于穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)分群的風(fēng)電場(chǎng)等值模型可以較好地?cái)M合正常工況下的風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響，其主要依據(jù)機(jī)組的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)(包括風(fēng)速狀況及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行功率等)

等進(jìn)行分群等值。但是該方法與選取的運(yùn)行數(shù)據(jù)樣本時(shí)間長(zhǎng)度、時(shí)間段的代表性有關(guān)，樣本組的分散會(huì)導(dǎo)致分群數(shù)目較多，造成仿真效率低下。此外，雙饋風(fēng)電機(jī)組對(duì)電壓跌落非常敏感，端口電壓跌落程度越深，暫態(tài)變化越強(qiáng)烈，同調(diào)特征越復(fù)雜?；陲L(fēng)速?功率關(guān)系的等值方法缺少針對(duì)電壓跌落故障下的風(fēng)電場(chǎng)等值，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)不足，該模型對(duì)于暫態(tài)過(guò)程下

的風(fēng)電場(chǎng)故障電流貢獻(xiàn)以及電壓交互影響的擬合精度不夠高?，F(xiàn)有的集電線路等值方法則

忽視了任意位置機(jī)組的聚合，得到的阻抗模型精度不高。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種適用于雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，其目的在于得到更準(zhǔn)確模擬風(fēng)電場(chǎng)在電網(wǎng)故障過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性的

風(fēng)電場(chǎng)等值模型。

[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種適用于雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，該方法包括以下步驟：

[0007] S1.獲取雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)分布參數(shù)及機(jī)組參數(shù)；[0008] S2.采樣雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組參數(shù)，根據(jù)采樣到的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各雙饋風(fēng)電機(jī)組故障期間的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，構(gòu)建機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列向量；

[0009] S3.基于機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列向量，進(jìn)行各機(jī)組間的加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離計(jì)算；

[0010] S4.根據(jù)加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離的大小進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的聚合，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組的分群；

[0011] S5.根據(jù)機(jī)組參數(shù)和分群結(jié)果，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的機(jī)組參數(shù)進(jìn)行等值聚合；根據(jù)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)分布參數(shù)和分群結(jié)果，對(duì)集電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等值聚合。

[0012] 具體地，步驟S2包括以下子步驟：[0013] S21.從風(fēng)電場(chǎng)遭受外部電壓跌落故障時(shí)刻開(kāi)始，到故障清除時(shí)刻結(jié)束，對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣，將采樣時(shí)間和采樣得到的機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速構(gòu)建為數(shù)據(jù)對(duì)；

[0014] S22.每個(gè)機(jī)組采樣得到的所有數(shù)據(jù)對(duì)構(gòu)成該機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列，多臺(tái)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列構(gòu)成機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列向量。

[0015] 具體地，步驟S3中，兩個(gè)時(shí)間序列A和B之間的加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離PWDTW計(jì)算公式如下：

[0016][0017] 其中，Lw(i，j)表示時(shí)間序列A第i個(gè)采樣點(diǎn)Ai和時(shí)間序列B第j個(gè)采樣點(diǎn)Bj之間的加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離，dij為時(shí)間序列A第i個(gè)采樣點(diǎn)Ai和時(shí)間序列B第j個(gè)采樣點(diǎn)Bj之間的基距離，m為時(shí)間序列A的采樣點(diǎn)數(shù)量，n為時(shí)間序列B的采樣點(diǎn)數(shù)量。[0018] 具體地，時(shí)間序列A第i個(gè)采樣點(diǎn)Ai和時(shí)間序列B第j個(gè)采樣點(diǎn)Bj之間的距離dij的計(jì)算公式如下：

[0019] dij＝d(Ai，Bj)＝wi?j(Ai?Bj)2[0020][0021][0022][0023] 其中，wi?j為兩個(gè)轉(zhuǎn)速時(shí)間序列位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的權(quán)重值，wmax為權(quán)重上限，g為用于控制權(quán)重函數(shù)w的曲率常數(shù)，c＝|i?j|為Ai和Bj的位置點(diǎn)之間的距離因子，E為檢測(cè)兩個(gè)時(shí)間軌跡變化趨勢(shì)的輪廓因子，1＜i＜min(m，n)，1＜j＜min(m，n)。[0024] 具體地，步驟S5中，同一分群中的p臺(tái)機(jī)組聚合后的等值機(jī)群中，各參數(shù)的計(jì)算方法如下：

[0025][0026] 其中，Rsi、Xsi、Rri、Xri、Xmi、Rci、si分別為等值機(jī)群中第i臺(tái)機(jī)組的定子電阻、定子電抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、勵(lì)磁電抗、Crowbar電阻的標(biāo)幺值和轉(zhuǎn)差率，以各自機(jī)組的額定容量為基準(zhǔn)；Rs?eq、Xs?eq、Rr?eq、Xr?eq、Xm?e、Rc?eq、seq分別為等值后雙饋風(fēng)機(jī)的定子阻抗、轉(zhuǎn)子阻抗、勵(lì)磁電抗、Crowbar電阻的標(biāo)幺值和轉(zhuǎn)差率，以等值額定容量seq為基準(zhǔn)，wi表示每臺(tái)發(fā)電機(jī)的權(quán)重。[0027] 具體地，步驟S5中，軸系傳動(dòng)模型參數(shù)等值參數(shù)計(jì)算如下：[0028][0029][0030][0031] 其中，Hi、Di、Ks?i為機(jī)群中第i臺(tái)機(jī)組的慣性時(shí)間常數(shù)、發(fā)電機(jī)阻尼系數(shù)與剛度系數(shù)，Heq、Deq、Ks?eq為等值后機(jī)組軸系模型的慣性時(shí)間常數(shù)、發(fā)電機(jī)阻尼系數(shù)與剛度系數(shù)，p表示聚合到一群的風(fēng)機(jī)的數(shù)量。[0032] 具體地，步驟S5中，等值后機(jī)端箱式變壓器的等值參數(shù)計(jì)算如下：[0033][0034] ST?eq＝pST[0035][0036] 其中，Ci為機(jī)端電容，ST為機(jī)端變壓器容量，ZT為機(jī)端變壓器阻抗，p表示聚合到一群的風(fēng)機(jī)的數(shù)量。[0037] 具體地，所述根據(jù)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)分布參數(shù)和分群結(jié)果，對(duì)集電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等值聚合，包括以下步驟：[0038] (1)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中各條干線上的機(jī)組進(jìn)行拓?fù)渥儞Q，使其連接形式由干線式接入并網(wǎng)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⒙?lián)式接入并網(wǎng)點(diǎn)；

[0039] (2)計(jì)算各變換后機(jī)組接入并網(wǎng)點(diǎn)的等值阻抗；[0040] (3)基于分群結(jié)果、各變換后機(jī)組接入并網(wǎng)點(diǎn)的等值阻抗和風(fēng)電場(chǎng)并聯(lián)式連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算同一群內(nèi)的風(fēng)機(jī)的集電線路等值阻抗。

[0041] 具體地，變換后第i個(gè)機(jī)組接入公共母線的等值阻抗計(jì)算公式如下：[0042][0043] 其中，Z1表示第一個(gè)風(fēng)機(jī)與并網(wǎng)點(diǎn)之間的阻抗，Z2表示第二個(gè)風(fēng)機(jī)與第一個(gè)風(fēng)機(jī)接入點(diǎn)之間的阻抗，之后的以此類(lèi)推；Pi表示第i個(gè)風(fēng)機(jī)的輸出功率；l表示該干線連接的所有風(fēng)機(jī)的數(shù)量。[0044] 具體地，等值后第i個(gè)機(jī)組與PCC母線的集電線路等值阻抗計(jì)算公式如下：[0045][0046] 其中，Zi?eq表示變換后第i個(gè)機(jī)組接入公共母線的等值阻抗。[0047] 總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的技術(shù)方案，能夠取得以下有益效果：[0048] (1)針對(duì)現(xiàn)有的分群等值主要是基于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)的不足，本發(fā)明根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生外部電壓跌落故障過(guò)程中，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各雙饋風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速變化情況進(jìn)行采樣，并基于

采樣得到的機(jī)組轉(zhuǎn)速時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行各機(jī)組間的加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離計(jì)算，根據(jù)距離

的大小進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的聚合，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組的分群，最終得到風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組的適合

于故障分析的分群暫態(tài)等值模型。

[0049] (2)針對(duì)現(xiàn)有的集電線路等值方法忽視了任意位置機(jī)組的聚合，得到的阻抗模型精度不高的問(wèn)題，本發(fā)明對(duì)于分群后的風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行機(jī)組參數(shù)聚合，并基于等值前后集電

線路功率消耗相等的原則，對(duì)線路阻抗進(jìn)行集電線路等效變換，最終得到雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)

的適合于故障分析的分群暫態(tài)等值模型，在保證風(fēng)電場(chǎng)等值精度的前提下，能夠縮短含大

規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)的故障仿真時(shí)間，具有較好的工程實(shí)用性。

附圖說(shuō)明[0050] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種適用于雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法流程圖；

[0051] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的同一組時(shí)間序列在PWDTW算法下的對(duì)齊匹配示意圖；[0052] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)電場(chǎng)干線式連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；[0053] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)電場(chǎng)并聯(lián)式連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施方式[0054] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方其中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

[0055] 如圖1所示，一種適用于雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)模型等值計(jì)算方法，該方法包括以下步驟：

[0056] 步驟S1.獲取雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)分布參數(shù)及機(jī)組參數(shù)。[0057] 風(fēng)電場(chǎng)分布參數(shù)包括：風(fēng)電場(chǎng)中各風(fēng)機(jī)之間的位置關(guān)系、連接線路(集電線路)的電阻電抗參數(shù)以及連接拓?fù)潢P(guān)系。

[0058] 機(jī)組參數(shù)包括：機(jī)組的額定容量、定子電阻、定子電抗、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、勵(lì)磁電抗、Crowbar電阻值和轉(zhuǎn)差率。[0059] 步驟S2.采樣雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組參數(shù)，根據(jù)采樣到的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各雙饋風(fēng)電機(jī)組故障期間的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，構(gòu)建機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列向量。

[0060] 建立暫態(tài)等值模型的目的是仿真故障過(guò)程中風(fēng)電場(chǎng)的特性，采用故障期間的數(shù)據(jù)可以更準(zhǔn)確地反映機(jī)組在故障過(guò)程中的作用，相比于用正常工況的數(shù)據(jù)可以更為準(zhǔn)確。雙

饋風(fēng)電機(jī)組對(duì)電壓跌落故障非常敏感，機(jī)組的暫態(tài)輸出電壓、電流會(huì)包含多種衰減分量，從機(jī)組暫態(tài)電氣量中獲取分群指標(biāo)具有十分重要的意義。

[0061] 電網(wǎng)電壓深度跌落故障發(fā)生時(shí)，雙饋風(fēng)電機(jī)組Crowbar保護(hù)電路投入，當(dāng)Crowbar電阻值不大時(shí)，定子輸出的故障電流成分非常復(fù)雜，包含了直流衰減分量、轉(zhuǎn)子頻率衰減分量、正序分量和負(fù)序分量。雙饋風(fēng)電機(jī)組不含外加勵(lì)磁電源，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁通過(guò)機(jī)端電壓耦合產(chǎn)生，所以機(jī)端電壓的變化將觸發(fā)雙饋風(fēng)電機(jī)組所有的勵(lì)磁響應(yīng)、電樞反應(yīng)以及轉(zhuǎn)子反應(yīng)?？紤]到雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越的暫態(tài)時(shí)間很短，功率追蹤控制和槳距控制幾乎不動(dòng)作，電磁

暫態(tài)過(guò)程中可以不用考慮機(jī)組的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。對(duì)于同一片區(qū)域的雙饋風(fēng)電機(jī)組群，當(dāng)其機(jī)械

參數(shù)和控制系統(tǒng)一致時(shí)，同一電壓跌落故障下，短路電流僅僅與機(jī)端電壓的跌落和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

速相關(guān)，而與其他運(yùn)行參量無(wú)關(guān)。

[0062] 綜上，雙饋風(fēng)電機(jī)組電磁暫態(tài)過(guò)程中，雙饋風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化表征了機(jī)組的暫態(tài)變化過(guò)程，相同的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化過(guò)程代表著機(jī)組具有故障同調(diào)性，它反映了機(jī)組運(yùn)

行狀態(tài)的變化特征。因此，本發(fā)明采用雙饋風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速作為分群數(shù)據(jù)，對(duì)故障時(shí)刻后各機(jī)組的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行收集采樣，構(gòu)成轉(zhuǎn)速的一元時(shí)間序列作為風(fēng)電機(jī)組分群指標(biāo)。

[0063] 從風(fēng)電場(chǎng)遭受外部電壓跌落故障時(shí)刻開(kāi)始，到故障清除時(shí)刻結(jié)束，對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣。將采樣得到的機(jī)組轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)構(gòu)成一維時(shí)間序列，從而得到機(jī)組的轉(zhuǎn)速

時(shí)間序列組。本實(shí)施例每隔0.05s對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣。

[0064] 具體地，構(gòu)建時(shí)間和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)對(duì)(一臺(tái)風(fēng)機(jī)在一個(gè)時(shí)刻有一個(gè)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速)，隨時(shí)間的推移即成為采樣時(shí)間長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)速時(shí)間序列。每個(gè)機(jī)組對(duì)應(yīng)一個(gè)機(jī)組轉(zhuǎn)速時(shí)間序列，即

該機(jī)組的樣本，多臺(tái)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)間序列構(gòu)成機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列向量。

[0065] 步驟S3.基于機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列向量，進(jìn)行各機(jī)組間的加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離計(jì)算。

[0066] 本發(fā)明提出的基于輪廓特征的加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲(Profile?BaseWeightedDynamicTimeWraping，PWDTW)算法，對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)速時(shí)間序列進(jìn)行PWDTW距離計(jì)算。與基于加權(quán)的動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲法(WDTW)一樣，本發(fā)明基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃思想，允許時(shí)間序列在坐標(biāo)軸上偏

移找到最短的對(duì)齊匹配路徑，但通過(guò)引入描述序列輪廓變化的因子對(duì)基距離的計(jì)算進(jìn)行賦

權(quán)。當(dāng)序列間的局部輪廓特征差異越大時(shí)，對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離權(quán)重越高，相似性更低。該距離算法對(duì)序列進(jìn)行相似性度量時(shí)考慮局部輪廓特征匹配，可實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的特征匹配。

[0067] 如圖2所示，時(shí)間序列A＝[A1，A2，...，Am]T和B＝[B1，B2，...，Bn]T在PWDTW算法下進(jìn)2

行對(duì)齊匹配。時(shí)間序列A和B的距離矩陣Dm*n中的元素dij＝d(Ai，Bj)＝wi?j(Ai?Bj) 視作基距離，其中，m為序列A的采樣點(diǎn)數(shù)量，n為序列B的采樣點(diǎn)數(shù)量，兩個(gè)轉(zhuǎn)速時(shí)間序列位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的權(quán)重值wi?j計(jì)算公式如下：

[0068][0069] 其中，wmax為權(quán)重上限，一般取值1，g為用于控制權(quán)重函數(shù)w的曲率常數(shù)，當(dāng)g＝0時(shí)，所有點(diǎn)的權(quán)重值相同，隨著g的增大，對(duì)2個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔和點(diǎn)的形態(tài)不匹配的處罰值增大。g在0.1～0.6之間會(huì)取得較好的效果，本實(shí)施例中g(shù)取0.5。c＝|i?j|為采樣點(diǎn)Ai和Bj的位置點(diǎn)之間的距離因子，mc為序列A/B的中間點(diǎn)， E為檢測(cè)兩個(gè)時(shí)間軌跡

變化趨勢(shì)的輪廓因子。

[0070] 輪廓因子E定義如下：[0071][0072] 其中，1＜i＜min(m，n)，1＜j＜min(m，n)。[0073] 由E的定義可知，E的取值范圍為{0，1，2}，即當(dāng)Ai與Bj的斜率符號(hào)相同時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)的變化趨勢(shì)均為上升或者下降，E取得最小值0，此時(shí)權(quán)重系數(shù)不受距離因子影響，權(quán)重值取最小值。當(dāng)兩點(diǎn)中至少一個(gè)點(diǎn)的斜率為0時(shí)，E＝1，此時(shí)只有距離因子影響權(quán)重系數(shù)；當(dāng)Ai與Bj的斜率符號(hào)相反時(shí)，E取得最大值2，即通過(guò)增加輪廓因子的影響避免變化趨勢(shì)相反的點(diǎn)進(jìn)行匹配。E的作用是控制所選兩點(diǎn)斜率的正負(fù)性帶來(lái)的影響。

[0074] 當(dāng)序列中每組對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的基距離計(jì)算完成后，再計(jì)算兩個(gè)時(shí)間序列的PWDTW距離，計(jì)算公式如下：

[0075][0076] 其中，Lw(i，j)表示序列A和B在i、j處的加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離。[0077] 步驟S4.根據(jù)加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲距離的大小進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的聚合，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組的分群。

[0078] 風(fēng)電場(chǎng)分群聚類(lèi)目的是將電磁暫態(tài)變化相同的風(fēng)機(jī)分群聚類(lèi)等值，簡(jiǎn)化風(fēng)電場(chǎng)模型的同時(shí)保證最大仿真精度。分到同一群的發(fā)電機(jī)，在故障暫態(tài)過(guò)程中的變化過(guò)程類(lèi)似，說(shuō)明他們具有類(lèi)似的特性，可以等值為一臺(tái)等值風(fēng)機(jī)。分群后同群內(nèi)機(jī)組具有相似的故障特

性，而不同群之間機(jī)組的變化特性卻有差異。

[0079] 計(jì)算機(jī)組兩兩之間的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)間序列的PWDTW距離后，將每個(gè)機(jī)組樣本視為一個(gè)獨(dú)立樣本，設(shè)置分群距離閾值，采用層次凝聚聚類(lèi)算法，根據(jù)分群精度要求對(duì)機(jī)組樣本進(jìn)行聚類(lèi)分群。

[0080] 對(duì)于雙饋機(jī)組在電壓深度跌落故障下的分群，基本思想如下：[0081] 1)計(jì)算兩兩機(jī)組轉(zhuǎn)子暫態(tài)曲線之間的PWDTW距離，將每個(gè)機(jī)組樣本視為一個(gè)獨(dú)立樣本；

[0082] 2)給定簇之間合并距離的閾值ε，將距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)樣本視為兩個(gè)新簇；[0083] 3)計(jì)算與簇最近的樣本和簇之間的距離，若距離小于閾值，則將樣本加入簇中；[0084] 4)取合并后簇中樣本的均值計(jì)算與其他樣本的PWDTW距離；[0085] 5)將與簇間距離小于合并閾值的樣本再次合并；[0086] 6)重復(fù)步驟3)～5)，直到所有的樣本都?xì)w于某一簇，或者得到期望數(shù)目的分群簇群。

[0087] 步驟S5.根據(jù)機(jī)組參數(shù)和分群結(jié)果，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的機(jī)組參數(shù)進(jìn)行等值聚合；根據(jù)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)分布參數(shù)和分群結(jié)果，對(duì)集電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等值聚合。

[0088] 現(xiàn)有技術(shù)將風(fēng)電場(chǎng)等值成一臺(tái)機(jī)組，或是將同行同列或相同區(qū)域的風(fēng)電機(jī)組等值為一臺(tái)機(jī)組。然而對(duì)于大型風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，由于地形的不同以及受到尾流效應(yīng)的影響，相同區(qū)域的機(jī)組所流經(jīng)的最大風(fēng)速并不相同，機(jī)組間的風(fēng)速差異會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)工作于不同狀

態(tài)，將風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組等值為單臺(tái)或按區(qū)域劃分后等值精度較低。

[0089] S51.根據(jù)機(jī)組參數(shù)和分群結(jié)果，對(duì)機(jī)組進(jìn)行參數(shù)等值。[0090] 對(duì)分群后的同群機(jī)組，進(jìn)行參數(shù)加權(quán)聚合，得到等值機(jī)組參數(shù)。針對(duì)不同風(fēng)速區(qū)間的風(fēng)電機(jī)組，采用不同的參數(shù)等值方法進(jìn)行參數(shù)加權(quán)聚合。[0091] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的模型參數(shù)等值[0092] 同一群中的p臺(tái)機(jī)組聚合后的等值機(jī)群中各參數(shù)的計(jì)算方法如下：[0093][0094] 其中，Rsi、Xsi、Rri、Xri、Xmi、Rci、si分別為等值機(jī)群中第i臺(tái)機(jī)組的定子電阻、定子電抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、勵(lì)磁電抗、Crowbar電阻的標(biāo)幺值和轉(zhuǎn)差率，以各自機(jī)組的額定容量為基準(zhǔn)；Rs?eq、Xs?eq、Rr?eq、Xr?eq、Xm?eq、Rc?eq、seq分別為等值后雙饋風(fēng)機(jī)的定子阻抗、轉(zhuǎn)子阻抗、勵(lì)磁電抗、Crowbar電阻的標(biāo)幺值和轉(zhuǎn)差率，以等值額定容量seq為基準(zhǔn)，wi表示每臺(tái)發(fā)電機(jī)的權(quán)重，p表示聚合到一群的風(fēng)機(jī)的數(shù)量。[0095] 軸系傳動(dòng)模型參數(shù)等值[0096][0097][0098][0099] 其中，Hi、Di、Ks?i為機(jī)群中第i臺(tái)機(jī)組的慣性時(shí)間常數(shù)、發(fā)電機(jī)阻尼系數(shù)與剛度系數(shù)，Heq、Deq、Ks?eq為等值后機(jī)組軸系模型的慣性時(shí)間常數(shù)、發(fā)電機(jī)阻尼系數(shù)與剛度系數(shù)。[0100] 箱式變壓器參數(shù)等值[0101] 等值后機(jī)端箱式變壓器的等值參數(shù)計(jì)算如下：[0102][0103] ST?eq＝pST[0104][0105] 其中，Ci為機(jī)端電容，ST為機(jī)端變壓器容量，ZT為機(jī)端變壓器阻抗。[0106] 控制器運(yùn)行參數(shù)等值[0107] 當(dāng)機(jī)群中所有機(jī)組的輸入風(fēng)速處于切入風(fēng)速與額定風(fēng)速之間時(shí)，機(jī)組跟據(jù)MPT(MaximumPowerTracking，最大功率跟蹤)追蹤曲線確定最大有功輸出，有功控制策略相

同，聚合后的機(jī)組等效風(fēng)速也在此風(fēng)速區(qū)間內(nèi)，此時(shí)等值后機(jī)組的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變

流器中PI控制器參數(shù)取值如下：

[0108][0109][0110] 其中，kpi、kii是第i臺(tái)雙饋風(fēng)機(jī)變流器控制的比例參數(shù)與積分參數(shù)，kp?eq、ki?eq為等值后機(jī)組控制機(jī)的比例參數(shù)與積分參數(shù)。[0111] S52.根據(jù)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)分布參數(shù)和分群結(jié)果，對(duì)集電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等值聚合。[0112] 風(fēng)電場(chǎng)的集電網(wǎng)絡(luò)是指機(jī)端升壓器高壓側(cè)與風(fēng)電場(chǎng)公共母線PCC(pointcommoncoupling)相連的所有線路，一般由電纜線構(gòu)成，是風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部的重要組成部分。由于需要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)任意位置的風(fēng)機(jī)進(jìn)行聚合，采用了一種基于網(wǎng)絡(luò)電阻等效變換的電纜阻抗等值方

法。

[0113] S521.對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中各條干線上的機(jī)組進(jìn)行拓?fù)渥儞Q，使其連接形式由干線式接入并網(wǎng)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⒙?lián)式接入并網(wǎng)點(diǎn)。

[0114] S522.計(jì)算各變換后機(jī)組接入并網(wǎng)點(diǎn)的等值阻抗。[0115] 風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部的風(fēng)機(jī)排列連接方式一般為干線式連接，如圖3所示。對(duì)機(jī)組進(jìn)行拓?fù)渥儞Q，使其連接形式由干線式接入轉(zhuǎn)變?yōu)椴⒙?lián)式接入，變換后機(jī)組接入公共母線的等值阻

抗計(jì)算如下：

[0116][0117] 其中，Z1表示第一個(gè)風(fēng)機(jī)與并網(wǎng)點(diǎn)之間的阻抗，Z2表示第二個(gè)風(fēng)機(jī)與第一個(gè)風(fēng)機(jī)接入點(diǎn)之間的阻抗，之后的以此類(lèi)推；P1表示第一個(gè)風(fēng)機(jī)的輸出功率，之后的以此類(lèi)推；l表示該干線連接的所有風(fēng)機(jī)的數(shù)量。[0118] S523.基于分群結(jié)果、各變換后機(jī)組接入并網(wǎng)點(diǎn)的等值阻抗和風(fēng)電場(chǎng)并聯(lián)式連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算同一群內(nèi)的風(fēng)機(jī)的集電線路等值阻抗。

[0119] 得到風(fēng)電場(chǎng)并聯(lián)式連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。若劃分后某機(jī)群由編號(hào)1?l的l臺(tái)機(jī)組構(gòu)成，根據(jù)等值前后集電線路功率消耗相等原則，等值后機(jī)組與PCC母線的集電線路等值阻抗如下：

[0120][0121] 其中，Zi?eq表示步驟S522中計(jì)算得到的機(jī)組接入公共母線的等值阻抗，l表示該干線連接的所有風(fēng)機(jī)的數(shù)量。[0122] 對(duì)于等值前后的電纜電容，可以忽略機(jī)端升壓變壓器二次側(cè)電壓與PCC母線電壓的差異，等值后電纜充電電容可看作等值前充電電容總和?；诘戎登昂蠹娋€路功率消

耗相等原則，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電纜參數(shù)進(jìn)行等值變換，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部任意位置風(fēng)機(jī)的聚合。

[0123] 通過(guò)對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)參數(shù)及故障期間數(shù)據(jù)的收集和計(jì)算分析，把特征近似的風(fēng)機(jī)聚合為等值風(fēng)機(jī)，等值的目的是在對(duì)風(fēng)電場(chǎng)接入的電力系統(tǒng)進(jìn)行故障仿真分析時(shí)，能盡

可能準(zhǔn)確地反映風(fēng)電場(chǎng)的特征，同時(shí)又降低仿真的規(guī)模。

[0124] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。