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    重庆时时彩宝宝计划软件: 一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?pdf

    关 键 词:
    一种 电场 等效 模拟 ???机车 及其 供电系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410034251.1

    申请日:

    2014.01.24

    公开号:

    CN103793563A

    公开日:

    2014.05.14

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/50申请日:20140124|||公开
    IPC分类号: G06F17/50; H02J3/38 主分类号: G06F17/50
    申请人: 广西电网公司电力科学研究院; 武汉大学
    发明人: 刘鹏; 刘路; 周柯; 金庆忍; 孙志媛; 刘会金; 曹玉顺; 邓俊杰; 时庆
    地址: 530023 广西壮族自治区南宁市民主路6-2号
    优先权:
    专利代理机构: 武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 42222 代理人: 鲁力
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410034251.1

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.01.18|||2014.06.11|||2014.05.14

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,包括:风速模拟???、风能收集以及传动系统模拟???、以双馈风力发电机为主体的风电场等效模拟???、控制系统模拟???、牵引变电站模拟???、牵引供电线路模拟???、交直型电力机车主电路模拟??橐约敖恢毙偷缌底?、电流双闭环直流调速控制系统。因此,本发明具有如下优点:满足了对于交直机车负荷特性研究的模型需求,克服了传统软件对风电场在复杂负荷条件下的动态响应模拟不足的缺点,为解决电铁负荷相关电能质量问题与风电场在复杂负荷条件下的相应问题提供了有效工具。通过仿真,为解决在复杂负荷条件下如何提高电网供电可靠性这一问题提供了参考依据。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,其特征在于,包括:
    一风速模拟??椋焊葑楹戏缢俚哪D饽?樵?,建立包括基本风、阵风、渐变风、噪声风;
    一风能收集以及传动系统模拟??椋焊菔淙氲姆缢?、偏航角、桨距角、发电机转速输出轴端机械出力;
    一个以双馈风力发电机为主体的风电场等效模拟???,将风力机输入的机械功率转换为电能;
    一控制系统模拟??椋耗芄坏髡较低?、风力机桨距角和发电机转子电流;
    一牵引变电站模拟??椋翰捎媒恢毙偷缣汉沙S玫腣/v结线与Scott结线,将三相交流电变为单相交流电并降压;
    一牵引供电线路模拟??椋翰捎贸S玫腁T供电方式,将牵引变电站输出的电能传输到电力机车;
    一交直型电力机车主电路模拟??椋貉∮肧S9型,并且做适当简化,由受电弓从牵引供电网取电;
    一交直型电力机车转速、电流双闭环直流调速控制系统:对机车速度进行控制;
    其中,风速模拟???、风能收集以及传动系统模拟???、风电场等效模拟??橐来瘟?;所述控制系统模拟??橥庇敕缒苁占约按低衬D饽?楹头绲绯〉刃D饽?榱?;所述牵引变电站模拟???、牵引供电线路模拟???、交直型电力机车主电路模拟??橐约白?、电流双闭环直流调速控制系统依次连接;所述牵引变电站模拟??楹头绲绯〉刃D饽?橥庇氲缤?。

    2.  根据权利要求1所述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,其特征在于,所述风速模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢豪媚J绞侗鸨媸断殖〖锹嫉睦肥奔浞缢偈菘?匹配最佳的曲线组合,多组数据聚类分析出多种风特征类型模型,建立基本风、阵风、渐变风、噪声风数据库,根据需要调用不同类型风速输出。

    3.  根据权利要求1所述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,其特征在于,所述风能收集以及传动系统模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢豪孟嗨圃砀菔笛椴饬康哪P头缁淖?、风速、桨叶角和轴功率模型特性曲线,换算成实际风机的运行特性曲线,通过查表插值由风速、转速、桨叶角输入数据获取实际风机轴功率输出。

    4.  根据权利要求1所述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,其特征在于,所述风电场等效模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢豪酶怕释臣破骄?,将多台风机的随机功率输出平均等效为单台等值风机,以统计均值功率输出作为集合等效风机的功率输出,单机波动的1/N,作为等效风机波动,其中N为总风机台数;根据不同风速、转速、桨叶角输入数据下的转换效率系数和发电机效率计算等效的电网有功功率输出,并根据电网运行节点处的电压调整无功功率输出,满足系统稳定运行的要求。

    5.  根据权利要求1所述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,其特征在于,所述控制系统模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢豪孟执刂评砺劢⒍嗍淙攵嗍涑鲎刺匠炭刂葡低衬P?,实现偏航系统控制、风力机桨距角控制、转子侧逆变器的开关状态控制、发电机输出的有功和无功功率以及机械转速的控制,运行状态检测和撬杠?;ば藕攀涑?。

    6.  根据权利要求1所述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,其特征在于,所述牵引变电站模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢喊凑帐导蔞/v与Scott牵引变压器接线构造模型,简化变电站中的测量以及?;ぴ?,将由电网取得的三相交流电变为单相交流电输入牵引供电系统。

    7.  根据权利要求1所述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,其特征在于,所述牵引供电线路模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢翰捎肁T供电方式,模拟在牵引变电站引出的单相交流电经过的输电线路上每隔一段距离添加自耦变压器吸流的原理构成供电回路,为电流流向负荷以及流回牵引变电站提供通道。

    8.  根据权利要求1所述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,其特征在于,交直型电力机车主电路模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢耗D饨恢被蹈汉?,从牵引供电系统取得27.5kV单相交流电,通过车载变压器降压至1.5kV,再通过整流器得到直流电,之后输入直流电机,以模拟交直型机车的实际工作情况。

    说明书

    说明书一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?
     
    技术领域
    本发明涉及一种等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,尤其是涉及一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?。
    背景技术
    电气化铁路的高速发展与风力发电等新能源的大规模接入,为电网引入了大量含以整流器与逆变器为代表的电力电子装置的具有复杂随机性的负荷与电源,给传统电网带来众多干扰源。相比于其它器件如发电机、电动机等,电力电子装置如整流器、逆变器等对电能质量的要求较高,能够承受的电压范围较小,过载能力较低。传统仿真软件基于常规电器元件建立的模型不足以精细模拟处于复杂负荷环境下风电机组的动态行为,并且缺少研究电气化铁路的模型。
    发明内容
    本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题;提供了一种满足了对于交直机车负荷特性研究的模型需求,克服了传统软件对风电场在复杂负荷条件下的动态响应模拟不足的缺点,为解决电铁负荷相关电能质量问题与风电场在复杂负荷条件下的相应问题提供了有效工具。通过仿真,为解决在复杂负荷条件下如何提高电网供电可靠性这一问题提供了参考依据的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?。
    本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
    一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,其特征在于,包括:
    一风速模拟??椋焊葑楹戏缢俚哪D饽?樵?,建立包括基本风、阵风、渐变风、噪声风;
    一风能收集以及传动系统模拟??椋焊菔淙氲姆缢?、偏航角、桨距角、发电机转速输出轴端机械出力;
    一个以双馈风力发电机为主体的风电场等效模拟???,将风力机输入的机械功率转换为电能;
    一控制系统模拟??椋耗芄坏髡较低?、风力机桨距角和发电机转子电流;
    一牵引变电站模拟??椋翰捎媒恢毙偷缣汉沙S玫腣/v结线与Scott结线,将三相交流电变为单相交流电并降压;
    一牵引供电线路模拟??椋翰捎贸S玫腁T供电方式,将牵引变电站输出的电能传输到电力机车;
    一交直型电力机车主电路模拟??椋貉∮肧S9型,并且做适当简化,由受电弓从牵引供电网取电;
    一交直型电力机车转速、电流双闭环直流调速控制系统:对机车速度进行控制。
    其中,风速模拟???、风能收集以及传动系统模拟???、风电场等效模拟??橐来瘟?;所述控制系统模拟??橥庇敕缒苁占约按低衬D饽?楹头绲绯〉刃D饽?榱?;所述牵引变电站模拟???、牵引供电线路模拟???、交直型电力机车主电路模拟??橐约白?、电流双闭环直流调速控制系统依次连接;所述牵引变电站模拟??楹头绲绯〉刃D饽?橥庇氲缤?。
    在上述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,所述风速模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢豪媚J绞侗鸨媸断殖〖锹嫉睦肥奔浞缢偈菘?匹配最佳的曲线组合,多组数据聚类分析出多种风特征类型模型,建立基本风、阵风、渐变风、噪声风数据库,根据需要调用不同类型风速输出。
    在上述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,所述风能收集以及传动系统模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢豪孟嗨圃砀菔笛椴饬康哪P头缁淖?、风速、桨叶角和轴功率模型特性曲线,换算成实际风机的运行特性曲线,通过查表插值由风速、转速、桨叶角输入数据获取实际风机轴功率输出。
    在上述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,所述风电场等效模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢豪酶怕释臣破骄?,将多台风机的随机功率输出平均等效为单台等值风机,以统计均值功率输出作为集合等效风机的功率输出,单机波动的1/N,作为等效风机波动,其中N为总风机台数;根据不同风速、转速、桨叶角输入数据下的转换效率系数和发电机效率计算等效的电网有功功率输出,并根据电网运行节点处的电压调整无功功率输出,满足系统稳定运行的要求。
    在上述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,所述控制系统模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢豪孟执刂评砺劢⒍嗍淙攵嗍涑鲎刺匠炭刂葡低衬P?,实现偏航系统控制、风力机桨距角控制、转子侧逆变器的开关状态控制、发电机输出的有功和无功功率以及机械转速的控制,运行状态检测和撬杠?;ば藕攀涑?。
    在上述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,所述牵引变电站模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢喊凑帐导蔞/v与Scott牵引变压器接线构造模型,简化变电站中的测量以及?;ぴ?,将由电网取得的三相交流电变为单相交流电输入牵引供电系统。
    在上述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,所述牵引供电线路模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢翰捎肁T供电方式,模拟在牵引变电站引出的单相交流电经过的输电线路上每隔一段距离添加自耦变压器吸流的原理构成供电回路,为电流流向负荷以及流回牵引变电站提供通道。
    在上述的一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?,交直型电力机车主电路模拟??榈木咛骞ぷ鞑街枞缦拢耗D饨恢被蹈汉?,从牵引供电系统取得27.5kV单相交流电,通过车载变压器降压至1.5kV,再通过整流器得到直流电,之后输入直流电机,以模拟交直型机车的实际工作情况。
    因此,本发明具有如下优点:满足了对于交直机车负荷特性研究的模型需求,克服了传统软件对风电场在复杂负荷条件下的动态响应模拟不足的缺点,为解决电铁负荷相关电能质量问题与风电场在复杂负荷条件下的相应问题提供了有效工具。通过仿真,为解决在复杂负荷条件下如何提高电网供电可靠性这一问题提供了参考依据。
    附图说明
    附图1是本发明的系统结构原理示意图。
    具体实施方式
    下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
    实施例:
    首先,介绍一下本发明的具体系统结构:
    本发明在于填补传统模型中关于电铁负荷模型的空白,并且克服传统软件对风电机组在随机波动扰动时对动态过程模拟时存在的问题,由物理特性的角度在PSCAD上建模。具体包括:
    (1)根据组合风速的模型原理,建立包括基本风、阵风、渐变风、噪声风的风速模型;
    (2)建立风能收集以及传动系统模型,根据输入的风速、偏航角、桨距角、发电机转速输出轴端机械出力;
    (3)建立以双馈风力发电机为主体的风电场等效模型,将风力机输入的机械功率转换为电能;
    (4)建立能够调整偏航系统、风力机桨距角和发电机转子电流的控制系统模型;
    (5)建立牵引变电站模型,选用交直型电铁负荷常用的V/v结线与Scott结线,将三相交流电变为单相交流电并降压;
    (6)建立牵引供电线路模型,选用常用的AT供电方式,将牵引变电站输出的电能传输到电力机车;
    (7)建立交直型电力机车主电路模型,选用SS9型,并且做适当简化,由受电弓从牵引供电网取电;
    (8)建立交直型电力机车转速、电流双闭环直流调速控制系统,对机车速度进行控制。
    模型建立于国际运用广泛的电磁暂态软件PSCAD/EMTDC平台上,采用了分??榇罱ǖ姆绞?,使用方便,可用于研究大规模风电场与电铁负荷接入电力系统后对电网的影响及其相互作用,为改善电网运行状态提供设计与研究的工具。
    以下是结合上述系统结构的一个具体实施例:
    结合图1说明模型的结构和功能:1.2风速模型基于组合风即基本风、阵风、渐变风、噪声风的原理实现风速模拟,输出风速给1.3风力机与传动系统模型,而1.3风力机与传动系统模型参考了国内广泛使用的FD-77机组建立了多质量块模型,实现对偏航信号、桨距角调节和风速的动态响应,进而输出机械功率到1.4发电机和逆变器模型。1.5风力机系统控制模型对偏航系统、风力机桨距角、转子侧逆变器的开关状态进行控制,进而调整发电机输出的有功功率、无功功率以及机械转速。1.2风速模型、1.3风力机与传动系统模型、1.4发电机和逆变器模型与1.5风力机系统控制模型共同构成风力发电机组模型,在此基础上调整参数,得到风电场等效模型。
    另一方面,1.6牵引变电站有电网获取三相交流电,由于其结线方式(V/v结线或Scott结线),输出降压后的单相交流电进入1.7牵引供电网,其采用AT供电方式,具体来说,就是每10km左右在接触网与正馈线之间并入一台自耦变压器,并且使其中点与钢轨相接。AT供电方式有以下优点——供电能力大、电压损失小、供电距离长、工程造价低等。1.7牵引供电网将电能输送至1.8(SS9交直型电力机车主电路),通过车载变压器再次降压接入三段桥整流器得到直流电为直流电机提供能量。
    SS9交直型机车采用晶闸管无极弱磁调速。简化起见,模型不考虑弱磁控制。对于串励直流牵引电机,控制对象是转速,控制变量为电枢电压与励磁电流,由于不考虑弱磁,励磁电流与电枢电流相同,而电机输出电磁转矩由电枢电流大小决定,为得到速度及转矩的共同平衡,需要采用1.9转速电流双闭环控制系统。
    1.6牵引变电站、1.7牵引供电网、1.8(SS9交直型电力机车主电路)、1.9转速电流双闭环控制系统共同构成SS9交直型电力机车模型。
    本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

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    本文标题:一种风电场等效模拟??橛虢恢被导捌涔┑缦低?pdf
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