专利名称：基于双馈风电场等值模型的电力系统分析方法
技术领域：
本发明涉及风力发电领域，特别是涉及基于双馈风电场等值模型的电力系统分析方法。
背景技术：
近几年，风电已成为增长速度最快的发电方式。我国风力发电正逐步走向规模化和产业化，成为电网电源中的重要组成部分，对电力系统运行调度将产生重大的影响，其中双馈风电机组占了很大的比重。由于大型风电场的机组数目可达到数十至百余台，在电网规划和电力系统稳定分析时，如果所有机组都使用详细模型，将极大地增加电力系统的分析规模和仿真时间，带来的计算开销将难以承受，同时还会带来许多严重的问题，例如模型的有效性、数据的修正等，所以建立风电场等值模型非常必要。目前的风电场等值方法有多种，如容量加权等值、按优化算法等值等。按容量加权等值:如果不考虑风电场内电网的功率损耗，则风电场所有风力发电机组相当于接在同一母线上，可用一台等值风力发电机来表示，采用按容量加权等值方法对风力发电机群进行等值。但是该方法需要满足前提条件:风电场中所有风力发电机组接于同一母线，而且具有相同的风速作用，忽略了风电场的风速分布和内电网的功率损耗。另外，加权聚合法存在精度较低等问题。按优化算法等值:风电场内电网的功率损耗可用一个等值阻抗来表示。风电场的等值参数中除了包含风力发电机组特性和风电场内电网功率损耗等参数外，还包括风电场风速分布等信息，这些参数与风电场的输入和输出关系不能显式表示，比较好的方法是采用某种优化算法进行求解。例如，遗传算法作为模拟自然法则的一种优化算法，是按照一定的基因编码执行遗传操作，根据个体适应值在解空间进行随机搜索，当采用保留最佳个体策略时，理论上可得到问题的最优解。但是，按优法算法等值大都比较复杂，且在大多数实际问题中，往往都难以得到解析解，而需要用迭代的算法来寻找结果，如遗传算法，蚁群算法以及粒子群优化算法等，这类算法在求解大规模问题时必须具有较大的种群规模，而这会导致更长的计算时间，但如果种群规模过小，则极易陷入局部最优，这对风电场等值问题适用性有限。
发明内容
本发明的目的在于提出基于双馈风电场等值模型的电力系统分析方法，可以提高等值模型的建立速度，提高电力系统的分析精度。为达到上述目的，采用的技术方案是:基于双馈风电场等值模型的电力系统分析方法，包括步骤:建立双馈风电场的详细模型和双馈风电场的等值模型；在所述详细模型中，输入双馈风电场运行参数的实际值，获取所述详细模型的输出特性曲线；其中，所述双馈风电场运行参数包括:风力发电机的容量、输入发电机的机械转矩、定子电阻、定子电抗、转子电阻、转子电抗、励磁电抗以及发电机惯性时间常数；在所述等值模型中，输入双馈风电场运行参数的预设值，获取所述等值模型的输出特性曲线；采集所述详细模型的输出特性曲线以及所述等值模型的输出特性曲线；根据采集结果建立目标函数；不断调整所述双馈风电场运行参数的预设值，计算所述目标函数的值；当若所述目标函数的值达到第一预定数值，则利用此时的等值模型进行电力系统分析；当调整次数达到预定的次数时，利用最小的目标函数值对应的等值模型进行电力系统分析。本发明方法基于猴群算法，在建立的双馈风电场的详细模型和双馈风电场的等值模型中输入双馈风电场运行参数，进行仿真得到各自模型的输出特性曲线；采集各自的输出特性曲线，建立目标函数；以双馈风电场运行参数为猴群搜索因子，寻求使目标函数值最小时，对应的双馈风电场运行参数；从而确定双馈风电场的等值模型中各参数的取值，在此基础上进行电力系统分析，可以提高等值模型建立的速度，提高电力系统的分析精度。
图1为本发明方法的一个实施例流程图。
具体实施例方式为便于理解，下面将结合附图进行说明本发明。本发明提出一种基于双馈风电场等值模型的电力系统分析方法，请参考图1，包括步骤:S101、建立双馈风电场的详细模型和双馈风电场的等值模型；S102、在详细模型中，输入双馈风电场运行参数的实际值，获取详细模型的输出特性曲线；S103、在等值模型中，输入双馈风电场运行参数的预设值，获取等值模型的输出特性曲线；S104、采集详细模型的输出特性曲线以及等值模型的输出特性曲线；S105、根据采集结果建立目标函数；S106、不断调整双馈风电场运行参数的预设值，计算目标函数的值；S107、当目标函数的值达到第一预定数值，则利用此时的等值模型进行电力系统分析；当调整次数达到预定的次数时，利用最小的目标函数值对应的等值模型进行电力系统分析。本发明方法基于猴群算法，在建立的双馈风电场的详细模型和双馈风电场的等值模型中输入双馈风电场运行参数，进行仿真得到各自模型的输出特性曲线；采集各自的输出特性曲线，建立目标函数；以双馈风电场运行参数为猴群搜索因子，寻求使目标函数值最小时，对应的双馈风电场运行参数；从而确定双馈风电场的等值模型中各参数的取值，在此基础上进行电力系统分析，可以提高等值模型建立的速度，提高电力系统的分析精度。为更好的说明本发明，将从下面几部分进行详细说明；
一、建立双馈风电场的详细模型和双馈风电场的等值模型；如何建立双馈风电场的详细模型和双馈风电场的等值模型，可采用一般的方法，具体建立过程，下面将不进行详细阐述，大致过程如下:第一步:采集待建立模型的风电场中的所有双馈风电机组的风速、有功功率、机端电压等运行参数。利用这些实测参数搭建出有效的单台双馈风机模型。第二步:以单台风机模型为基础搭建整体双馈机组风电场的详细模型，并进行网络化简，即可得到本发明的双馈风电场的详细模型。以3台风机为例；双馈风机构建的风电场详细模型，表I给出了各发电机的具体参数；每台双馈风机均经由一台变比为0.69kV/35kV的理想变压器连接到集总母线上，再经由风电场集总变压器Trf_Grid (变比为35kV/110kV)连接到外部系统。表I详细模型发电机参数
权利要求
1.于双馈风电场等值模型的电力系统分析方法，其特征在于，包括步骤: 建立双馈风电场的详细模型和双馈风电场的等值模型； 在所述详细模型中，输入双馈风电场运行参数的实际值，获取所述详细模型的输出特性曲线；其中，所述双馈风电场运行参数包括:风力发电机的容量、输入发电机的机械转矩、定子电阻、定子电抗、转子电阻、转子电抗、励磁电抗以及发电机惯性时间常数； 在所述等值模型中，输入双馈风电场运行参数的预设值，获取所述等值模型的输出特性曲线； 采集所述详细模型的输出特性曲线以及所述等值模型的输出特性曲线； 根据采集结果建立目标函数； 不断调整所述双馈风电场运行参数的预设值，计算所述目标函数的值； 当所述目标函数的值达到第一预定数值时，利用此时的等值模型进行电力系统分析；当调整次数达到预定的次数时，利用最小的目标函数值对应的等值模型进行电力系统分析。
2.据权利要求1所述的基于双馈风电场等值模型的电力系统分析方法，其特征在于， 所述目标函数为
3.据权利要求1或2所述的基于双馈风电场等值模型的电力系统分析方法，其特征在于，所述不断调整所述双馈风电场运行参数的预设值，计算所述目标函数的值的步骤具体为: 从初始的双馈风电场运行参数的预设值开始，每次随机调整所述双馈风电场运行参数中的值。
4.据权利要求1或2所述的基于双馈风电场等值模型的电力系统分析方法，其特征在于，所述不断调整所述双馈风电场运行参数的预设值，计算所述目标函数的值的步骤具体为: 从初始的双馈风电场运行参数的预设值开始，进行当前次调整，调整时，增大所述双馈风电场运行参数中一部分参数的值，减小所述双馈风电场运行参数中另一部分参数的值；每调整一次，计算当前的目标函数值，并比较所述当前的目标函数值与当前次调整前的目标函数值的大小； 当所述当前的目标函数值减去当前次调整前的目标函数值的差值小于第二预定数值时，按照当前次的调整方向进行下一次的调整；否则，按照与当前次的调整方向相异的方向进行下一次的调整。
全文摘要
本发明提出基于双馈风电场等值模型的电力系统分析方法，包括步骤建立双馈风电场的详细模型和双馈风电场的等值模型；在详细模型中，输入双馈风电场运行参数的实际值，获取详细模型的输出特性曲线；在等值模型中，输入双馈风电场运行参数的预设值，获取等值模型的输出特性曲线；采集详细模型的输出特性曲线以及等值模型的输出特性曲线；根据采集结果建立目标函数；不断调整双馈风电场运行参数的预设值，计算目标函数的值；当目标函数的值达到第一预定数值时，利用此时的等值模型进行电力系统分析；当调整次数达到预定的次数时，利用最小的目标函数值对应的等值模型进行电力系统分析；可以提高等值模型的建立速度，提高电力系统的分析精度。
文档编号G06F17/50GK103093027SQ20121052445
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者曾杰, 曾沅, 赵艳军, 张彤, 陈晓科, 褚温家, 陈迅, 徐轩 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 天津大学