风电场聚合等值模型在振荡研究中的保真度评价-华北电力大学_32页_5mb

报告摘要

本研究围绕风电场聚合等值模型在次同步振荡和高频振荡分析中的保真度问题展开，重点分析了不同因素对等值模型振荡特征的影响，并提出了一套综合相似度评价方法。

研究背景与意义
随着新能源快速发展，风电场频发振荡问题威胁电网安全。大规模风电场详细建模工作量大，因此需要合理的聚合等值模型来简化分析过程。
保真度评价方法
通过数值相似度与趋势相似度的结合，定量评估等值模型与详细模型在频率和阻尼比方面的保真度。
对于高频振荡，采用振荡频率相对误差和高频段相位均方根误差作为评价指标。
影响因素分析
- 尾流效应：对频率和阻尼比保真度影响较小，但对振荡特征仍有一定影响。
- 控制参数差异：直流电压外环、锁相环和电流内环比例系数差异对次同步振荡保真度影响较大。
- 集电线路：对高频振荡保真度影响显著，需在等值模型中考虑其影响。
- 滤波器参数：对高频振荡保真度影响较小。
- 等值方法：等功率损耗法与加权电压差法对保真度影响一致。
- 分群方法：链路分群比风速分群更能保留高频阻抗特性。

影响因素：
- 尾流效应对链路间和链路内功率差异影响较小。
- 控制参数差异对保真度影响较大，尤其是直流电压外环和锁相环比例系数。
等值模型与基准模型对比：
- 单机、2机、4机等值模型频率相似度均在99%以上，但阻尼比相似度较低。
- 随着等值机组数量的增加，保真度显著提高，16机模型保真度达到100%。
结论：
- 尾流效应对次同步振荡保真度影响较小。
- 不同链路风机参数不一致时，多条链路等值后保真度较低。
- 需尽量保证等值机组参数一致性高。

影响因素：
- 集电线路对高频阻抗特性保真度影响较大。
- 控制延时、电流内环比例系数、滤波器参数差异影响较小。
- 等值方法（等功率损耗法/加权电压差法）对保真度影响一致。
分群方法对比：
- 链路分群：等值模型高频阻抗特性更加保真。
- 风速分群：等值模型高频阻抗特性误差相对较大。
结论：
- 集电线路是影响等值模型高频阻抗特性的主要因素。
- 控制延时、电流内环与滤波器参数差异对高频振荡保真度影响较小。
- 链路分群方法优于风速分群方法。

综合相似度：
$$
V (X, Y) = \alpha D (X, Y) + (1 - \alpha) f (X, Y)
$$
其中 $\alpha = 0.5$，$D(X, Y)$ 为数值相似度，$f(X, Y)$ 为趋势相似度。
数值相似度：
$$
D(X,Y) = \left(1 - \frac{\sqrt{\sum_{i = 1}^{n}(x_i - y_i)^2}}{\sqrt{\sum_{i = 1}^{n}y_i^2} + \sqrt{\sum_{i = 1}^{n}x_i^2}}\right)\times 100%
$$
趋势相似度：
$$
f (X, Y) = \frac {\sum_ {i = 1} ^ {k} \left[ l \left(X _ {i}\right) + l \left(Y _ {i}\right) \right]}{l (X) + l (Y)} \times 100 %
$$
高频段相位均方根误差：
$$
RMSE = \sqrt {\frac {1}{f _ {2} - f _ {1}} \sum_ {i = f _ {1}} ^ {f _ {2}} \left(\hat {p} _ {i} - p _ {i}\right) ^ {2}}
$$
振荡频率相对误差：
$$
\delta = \left| \hat {f} _ {\mathrm {c}} - f _ {\mathrm {c}} \right| / \hat {f} _ {\mathrm {c}} \cdot 100
$$