基于转速分群的双馈风电场电磁暂态等值研究

"该文研究了双馈式风电场在电磁暂态等值建模方面的技术，以解决大规模风电场仿真中的计算复杂性问题。文章提出了以转子转速为指标的DFIG（双馈式感应发电机）风机分群策略，通过K-means算法进行机组分类，并针对每个机群采用容量加权的参数聚合法计算等值模型参数。在PSCAD/EMTDC平台上，详细模型与等值模型的比较验证了等值模型在故障电流拟合上的准确性。" 双馈式风电场的电磁暂态等值建模是针对风能发电领域的一个重要课题，尤其是随着DFIG风电机组的广泛应用。由于DFIG风电机组包含电力电子元件，其电磁暂态过程的仿真计算量大，对软件的计算能力要求高，这使得对多个大型风电场进行详细模型的仿真变得困难。此外，大规模风电场的接入对电力系统的继电保护和控制策略产生了显著影响，需要准确的电磁暂态模型进行分析。 文章首先介绍了风电场等值建模的必要性，指出传统的稳态潮流或机电暂态等值模型无法满足电磁暂态过程研究的需求。针对这一问题，作者提出了一种新的基于转速的DFIG风电场多机等值建模方法。在短路故障情况下，转子Crowbar保护会改变短路电流特性，此时转子转速成为区分风机的重要参数。通过K-means聚类算法，可以将具有相似转速特性的机组归为一类，形成不同的机群。 对于每个机群内部可能存在的不同型号DFIG风机，论文采用了基于容量加权的参数聚合法，综合考虑各机组的容量大小来计算等值模型的参数，包括转子运动方程参数、阻抗参数、变流器参数、控制环节参数以及箱式变压器参数。这样得到的等值模型既能反映整个风电场的整体特性，又能简化计算，降低仿真复杂度。 为了验证等值模型的有效性，研究者在PSCAD/EMTDC平台上构建了详细模型和等值模型，并进行了故障条件下的仿真对比。结果表明，等值模型能够准确地模拟详细模型在相同故障条件下的故障电流，从而证明了该等值建模方法的可行性。 这项工作为大规模风电场的电磁暂态分析提供了新的解决方案，有助于优化电力系统继电保护策略，应对风能大规模并网带来的挑战。通过合理简化模型，不仅可以节省计算资源，还能更高效地评估风电场对电网的影响，为电力系统的稳定运行提供理论支持。