NBT 31066-2015 风电机组电气仿真模型建模导则

备案号：49580-2015国家能源局发布 1 13术语和定义 1 2 3 3 3 4 76模型验证 附录A(资料性附录)风电机组模型验证用测试数据格式 附录B(规范性附录)故障过程分区方法 附录C(资料性附录)模型验证结果 参考文献 21ⅡNB/T31066—201524符号、代号和缩略语F₁F₂PgenWtur风力机角速度β叶片桨距角IWref旁路开关短路开关V限流阻抗3FciQFcpFo_Fu无功电流稳态区间平均绝对偏差无功电流暂态区间平均绝对偏差无功电流稳态区间最大偏差无功电流A时段平均绝对偏差无功电流加权平均绝对偏差有功功率暂态区间平均偏差有功功率稳态区间最大偏差有功功率A时段平均绝对偏差有功功率加权平均绝对偏差无功功率暂态区间平均偏差无功功率稳态区间最大偏差无功功率B时段平均绝对偏差电压稳态区间平均绝对偏差5风电机组模型设定值。4风电机组模型发电机和设定值5NB/T31066—2015WTR——风力机风轮；AG——异步发电机；VC—可变电容器组；TR——箱式变压器；FC——固定电容器组；WTT——风电机组端口。PgenⅡ型风电机组包括的主要电气、机械部件接线方式如图5所示。WTR——风力机风轮；WRAG——绕线式异步发电机；FC——固定电容器组；QF——断路器；WTT——风电机组端口。GB——齿轮箱；TR——箱式变压器；6Ⅱ型风电机组模型结构如图6所示，Uwrer为采用可变电容器组时的电压参考设定值。Ⅱ型风电机组模型中控制系统包含可变转子电阻控制和桨距角控制。空气动力学模型、传动链、发电机系统、控制系统、保护模块以及电气设备的子模块模型参见5.4。保护模块保护模块UwIr空气动力学模型Pgenβ控制系统电气设备传动链图6Ⅱ型风电机组模型结构5.3.4Ⅲ型风电机组Ⅲ型风电机组包括的主要电气、机械部件接线方式如图7所示。TR——箱式变压器；图7Ⅲ型风电机组接线方式Ⅲ型风电机组模型结构如图8所示。Ⅲ型风电机组模型中控制系统包含桨距角控制和变流器控制。空气动力学模型、传动链、发电机和变流器系统、控制系统、保护模块以及电气设备的子模块模型参见5.4。7保护模块保护模块fwIr空气动力学β电气设备发电机变流器系统控制系统传动链WurF₁图8Ⅲ型风电机组模型结构IV型风电机组包括的主要电气、机械部件接线方式如图9所示。LTR——箱式变压器；IV型风电机组一般都配置了Chopper保护电路，用于防止直流电容过电压。对于具有Chopper保护电路的IV型风电机组模型，机侧变流器、发电机、传动链、空气动力学模块和桨距角控制系统模型IV型风电机组模型结构如图10所示。IV型风电机组模型中控制系统包含网侧变流器控制。发电机5.4子模块模型空气动力学模型用于模拟风能获取，获得的风功率可由式(1)表示：8UwIrJwII8UwrUwrrF₂R——风力机叶轮半径，m;传动链模型应能准确模拟该部分动态过程对风电机组电气性能的影响，可采用如式(2)所示的两质I型、Ⅱ型、Ⅲ型风电机组的发电机模型应特性，在同步速旋转dg坐标系下电机模型如式(3)所示。对于具有Chopper保护电路的IV型风电9NB/T31066—2015发电机系统采用式(3)所示的电机模型，式中u=0,u=0,△RgdiMF₁d01dgisg十0图11Ⅲ型风电机组发电机和变流器系统模型IV型风电机组发电机和变流器系统模型如图12所示，被模拟为可控的电流源。NB/T31066—2015NB/T31066—2015图12IV型风电机组发电机和变流器系统模型控制系统包含桨距角控制和可变转子电阻控制。桨距角控制模型如图15所示，可变转子电阻控制模型如图16所示。a)桨距角控制。桨距角控制模型如图15所示。b)机侧变流器控制。Ⅲ型风电机组机侧变流器控制模型如图13所示，包括故障穿越状态判断、稳态运行控制、故障穿LF是故障穿越状态判断标志。LF通过检测风电机组机端电压并根据低电压穿越曲线判断，当风电机组机端电压满足低电压穿越曲线允许运行范围时，LF置0,机侧变流器电流指令为稳态运行控制模块的输出；否则，LF置1,机侧变流器电流指令为故障穿越运行控制模块的输出。有功功率控制模型如图18所示，无功功率控制模型如图19所示。足式(4):1UUwIrd00图13Ⅲ型风电机组机侧变流器控制模型稳态运行稳态运行控制模块1故障穿越运行控制模块Ugcmd00@ref1PwTrefKpiTS滑差-功率表NB/T31066—2015最优转速控制模型如图17所示。f1+sT图17最优转速控制模型有功功率控制模型如图18所示。图18有功功率控制模型无功功率控制模型如图19所示。根据机组运行模式不同，无功功率控制可以包括恒功率因数控制和恒电压控制两种模式，图中MF为无功控制模式判断标志，MF置0时为恒电压控制模式，MF置1时为恒功率因数控制模式。Q×1+sT十11+sT1直流电容电压控制模型如图20所示。6模型验证6.1验证基本要求6.1.2模型验证考核量应包括有功功率、无功功率6.2.1功率范围验证示意图如图21所示。Z用于模型验证的测试数据应包括测量点1的电压和电流以及测试期的间风速。测量点2和测量点3NB/T31066—2015NB/T31066—20f)加权平均绝对偏差。分别计算有功功率、无功功率、无功电流在A、B、C时段的平均绝对偏的权值取10%,B时段(故障期间)的权值取60%,C时段(故障后)的权值取30%。以有功功率为例每个验证工况的验证结果参见表C.1的格式记录。全部工况验证完成后，其验证结果参见表C.2~表C.4的格式记录，表中电压跌落幅值根据实际开展的模型验证工况选择的电压跌落幅值填写。(资料性附录)1.风电机组详细信息风电机组制造商风电机组测试地点阻抗角/阻抗比3.测试信息123456789故障类型(对称/不对称)跌落持续时间电压跌落幅值(限流阻抗)(短路阻抗)故障过程分区方法0表C.1模型验证工作表时段区间区间平均偏差区间平均绝对偏差时段平均绝对偏差权值稳态区间区间名AB暂态C暂态暂态