一種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越仿真模型驗(yàn)證系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越仿真模型驗(yàn)證系統(tǒng) 和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)國家能源局（2010)433號(hào)文《風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)檢測(cè)管理暫行辦法》要求，只有通 過并網(wǎng)性能檢測(cè)的風(fēng)電機(jī)組方可并網(wǎng)運(yùn)行。由于我國風(fēng)電機(jī)組制造商眾多，風(fēng)電機(jī)組五大 部件配置多種多樣，給風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越檢測(cè)工作帶來了巨大的壓力。《風(fēng)電機(jī)組低電壓 穿越能力一致性評(píng)估方法（暫行）》的實(shí)施，緩解了風(fēng)電機(jī)組更換除變流器外其他部件后需 要重新檢測(cè)的壓力，對(duì)同系列不同型號(hào)風(fēng)電機(jī)組可采用模型驗(yàn)證和仿真的方式評(píng)價(jià)其低電 壓穿越性能。
[0003] 由此一來，風(fēng)電機(jī)組仿真模型的有效性將直接影響通過修改模型參數(shù)進(jìn)行同系列 不同型號(hào)風(fēng)電機(jī)組仿真的仿真結(jié)果，進(jìn)而影響對(duì)其低電壓穿越性能的評(píng)價(jià)。另外，每個(gè)型號(hào) 風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越仿真工況就有16種之多，且不同風(fēng)電機(jī)組制造商建模技術(shù)參差不 齊，一般仿真模型都需要經(jīng)過多次驗(yàn)證、反復(fù)調(diào)整后才能滿足要求。因此，設(shè)計(jì)一套行之有 效、自動(dòng)化程度高、運(yùn)算速度快的仿真模型驗(yàn)證系統(tǒng)是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越仿真模型驗(yàn)證系統(tǒng)和方 法，用于實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組在完成低電壓穿越能力檢測(cè)后的仿真模型驗(yàn)證，確保風(fēng)電機(jī)組電氣 模型與實(shí)際風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越特性保持一致。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0006] -種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越仿真模型驗(yàn)證系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括與人機(jī)交互界面相互 通信的數(shù)據(jù)庫，以及與所述數(shù)據(jù)庫分別連接的驗(yàn)證指標(biāo)模塊、數(shù)據(jù)讀取模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模 塊、模型驗(yàn)證模塊和報(bào)告生成模塊。
[0007] 優(yōu)選的，所述驗(yàn)證指標(biāo)模塊，用于表征風(fēng)電機(jī)組仿真模型準(zhǔn)確度的多個(gè)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)； 其中，每個(gè)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)包括故障區(qū)間劃分規(guī)則和故障區(qū)間參數(shù)最大允許誤差；
[0008] 所述數(shù)據(jù)讀取模塊，用于為數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊提供相同條件下的風(fēng)電機(jī)組測(cè)試數(shù)據(jù) 和仿真數(shù)據(jù)；
[0009] 所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于為模型驗(yàn)證模塊提供有效數(shù)據(jù)；
[0010] 所述模型驗(yàn)證模塊，用于根據(jù)模型驗(yàn)證指標(biāo)模塊中的故障區(qū)間劃分規(guī)則劃分故障 區(qū)間，計(jì)算各故障區(qū)間仿真數(shù)據(jù)與測(cè)試數(shù)據(jù)線電壓、有功功率、無功功率和無功電流的基波 正序分量之間的偏差，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確程度；
[0011] 所述報(bào)告生成模塊，用于根據(jù)模型驗(yàn)證結(jié)果自動(dòng)生成驗(yàn)證報(bào)告；
[0012] 所述數(shù)據(jù)庫，用于為仿真模型驗(yàn)證系統(tǒng)各模塊之間的交互提供數(shù)據(jù)，并儲(chǔ)存模型 驗(yàn)證結(jié)果。
[0013] 優(yōu)選的，所述人機(jī)交互界面與數(shù)據(jù)庫相連，用于為工作人員提供修改信息的手動(dòng) 輸入界面，并將修改后的信息更新到數(shù)據(jù)庫。
[0014] 優(yōu)選的，所述最大允許誤差，包括平均偏差、平均絕對(duì)偏差、最大偏差和加權(quán)平均 絕對(duì)偏差。
[0015] 優(yōu)選的，所述相同條件即風(fēng)電機(jī)組模型中的外部電網(wǎng)參數(shù)、電壓跌落發(fā)生裝置、變 壓器參數(shù)必須與現(xiàn)場檢測(cè)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)保持一致。
[0016] -種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越仿真模型驗(yàn)證方法，所述方法包括：
[0017] 讀取風(fēng)電機(jī)組測(cè)試數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組測(cè)試數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù) 處理，獲得有效數(shù)據(jù)；
[0018] 根據(jù)故障區(qū)間劃分規(guī)則劃分故障區(qū)間，獲取各故障區(qū)間仿真數(shù)據(jù)與測(cè)試數(shù)據(jù)線電 壓、有功功率、無功功率和無功電流的基波正序分量之間的偏差，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確程度；
[0019] 獲得模型驗(yàn)證結(jié)果；自動(dòng)生成驗(yàn)證報(bào)告。
[0020] 優(yōu)選的，所述測(cè)試數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)皆包括：大功率輸出狀態(tài)和小功率輸出狀態(tài)下 的三相對(duì)稱故障和兩相不對(duì)稱故障情況下電壓分別跌落至[0. 7~0. 8]Un、[0. 45~0. 55] Un、[0. 3~0. 4]Un、[0. 15~0. 25] 1]"的16個(gè)工況，每個(gè)工況數(shù)據(jù)包含風(fēng)電機(jī)組變壓器低壓 側(cè)三相電壓、三相電流和采樣時(shí)間。
[0021] 優(yōu)選的，所述獲取的方法包括，通過人機(jī)交互界面設(shè)置測(cè)試數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)各工 況對(duì)應(yīng)識(shí)別碼，驗(yàn)證系統(tǒng)通過判斷識(shí)別碼自動(dòng)匹配各工況，并將各工況名稱顯示在工況列 表中；設(shè)置測(cè)試數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)三相電壓、三相電流及采樣時(shí)間的通道名稱。
[0022] 優(yōu)選的，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組測(cè)試數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲取有效數(shù)據(jù)包括：在 工況列表中選擇一個(gè)或多個(gè)工況等待驗(yàn)證；以手動(dòng)設(shè)置的采樣周期為基準(zhǔn)，剔除測(cè)試數(shù)據(jù) 和仿真數(shù)據(jù)序列中多余的采樣點(diǎn)，使得相同時(shí)間間隔內(nèi)的采樣點(diǎn)保持一致；
[0023] 依據(jù)IEC61400-21標(biāo)準(zhǔn)，分別對(duì)所述測(cè)試數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行正序分量計(jì)算，獲 得線電壓、有功功率、無功功率和無功電流的基波正序分量；選取各物理量的額定值作為基 值，并將所得線電壓、有功功率、無功功率和無功電流的基波正序分量標(biāo)幺化。
[0024] 進(jìn)一步地，所述劃分故障區(qū)間包括，查找跌落起始電壓同步仿真數(shù)據(jù)與測(cè)試數(shù)據(jù) 正序分量的時(shí)間序列，依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)線電壓基波正序分量，將故障區(qū)間劃分為故障前、故障 期間和故障后三個(gè)時(shí)段；根據(jù)有功功率和無功功率的響應(yīng)特性，將故障期間和故障后時(shí)段 劃分為暫態(tài)區(qū)間和穩(wěn)態(tài)區(qū)間。
[0025] 優(yōu)選的，所述驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確程度包括：將各基波正序分量故障區(qū)間偏差與驗(yàn)證 標(biāo)準(zhǔn)中的故障區(qū)間參數(shù)最大允許誤差逐一對(duì)比，超過最大允許誤差，則未通過驗(yàn)證。
[0026] 優(yōu)選的，所述模型驗(yàn)證結(jié)果以圖形的形式顯示于人機(jī)交互界面上，包括：各故障時(shí) 段穩(wěn)態(tài)區(qū)間、暫態(tài)區(qū)間上線電壓、有功功率、無功功率、無功電流的各項(xiàng)偏差上、下限以及測(cè) 試數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)的各偏差曲線，偏差曲線超出偏差上、下限時(shí)表示未通過驗(yàn)證。
[0027] 進(jìn)一步地，將所述模型驗(yàn)證結(jié)果自動(dòng)保存至指定路徑，其包括：.png格式的各工 況線電壓、有功功率、無功功率、無功電流的故障區(qū)間對(duì)比圖；.csv格式的各工況測(cè)試數(shù)據(jù) 和仿真數(shù)據(jù)正序分量計(jì)算結(jié)果；.xls格式的各工況測(cè)試數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)正序分量偏差計(jì) 算結(jié)果，對(duì)于超出偏差最大值的用特殊顏色標(biāo)注。
[0028] 優(yōu)選的，所述自動(dòng)生成驗(yàn)證報(bào)告包括：選擇word軟件中"域"和"宏"兩個(gè)功能，運(yùn) 用VBA編程對(duì)文本、表格、圖形的自動(dòng)處理，自動(dòng)生成模型驗(yàn)證報(bào)告。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是：
[0030] 提供了一種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越仿真模型驗(yàn)證系統(tǒng)和方法，可以從原始測(cè)試數(shù) 據(jù)、仿真數(shù)據(jù)到得到模型驗(yàn)證結(jié)果；整個(gè)流程過程中，工作人員只需進(jìn)行少量的操作，便可 一次性實(shí)現(xiàn)全部工況的驗(yàn)證；操作簡單易于實(shí)現(xiàn)，大大節(jié)省了人力資源和經(jīng)濟(jì)支出。
[0031] 同時(shí)，本系統(tǒng)含有多個(gè)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)仿真模型滿足不同驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)的模型驗(yàn)證 及同時(shí)滿足多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模型驗(yàn)證；另外，本系統(tǒng)設(shè)有多個(gè)人機(jī)交互界面，以靈活適應(yīng)驗(yàn)證標(biāo) 準(zhǔn)的升級(jí)、驗(yàn)證工況的改變等情況。本系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、減少了工作量及出錯(cuò)率，有效提 高了工作效率。
【附圖說明】
[0032] 圖1為風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越仿真模型驗(yàn)證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖2為模型驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理示意圖；
[0034] 圖3風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越仿真模型驗(yàn)證方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0036] 如圖1所示，一種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越仿真模型驗(yàn)證系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括與人機(jī) 交互界面相互通信的數(shù)據(jù)庫，以及與所述數(shù)據(jù)庫分別連接的驗(yàn)證指標(biāo)模塊、數(shù)據(jù)讀取模塊、 數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、模型驗(yàn)證模塊和報(bào)告生成模塊。
[0037] 驗(yàn)證指標(biāo)模塊，用于表征風(fēng)電機(jī)組仿真模型準(zhǔn)確度的多個(gè)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)；其中，每個(gè)驗(yàn) 證標(biāo)準(zhǔn)包括故障區(qū)間劃分規(guī)則和故障區(qū)間參數(shù)最大允許誤差；其中，最大允許誤差包括平 均偏差、平均絕對(duì)偏差、最大偏差和加權(quán)平均絕對(duì)偏差；
[0038] 數(shù)據(jù)讀取模塊，用于為數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊提供相同條件下的風(fēng)電機(jī)組測(cè)試數(shù)據(jù)和仿 真數(shù)據(jù)；相同條件即風(fēng)電機(jī)組模型中的外部電網(wǎng)參數(shù)、電壓跌落發(fā)生裝置、變壓器參數(shù)必須 與現(xiàn)場檢測(cè)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)保持一致；
[0039] 數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于為模型驗(yàn)證模塊提供有效數(shù)據(jù)；
[0040] 模型驗(yàn)證模塊，用于根據(jù)模型驗(yàn)證指標(biāo)模塊中的故障區(qū)間劃分規(guī)則劃分故障區(qū) 間，計(jì)算各故障區(qū)間仿真數(shù)據(jù)與測(cè)試數(shù)據(jù)線電壓、有功功率、無功功率和無功電流的基波正 序分量之間的偏差，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確程度；
[0041] 報(bào)告生成模塊，用于根據(jù)模型驗(yàn)證結(jié)果自動(dòng)生成驗(yàn)證報(bào)告；
[0042] 數(shù)據(jù)庫，用于為仿真模型驗(yàn)證系統(tǒng)各模塊之間的交互提供數(shù)據(jù)，并儲(chǔ)存模型驗(yàn)證 結(jié)果。
[0043] 所述人機(jī)交互界面與數(shù)據(jù)庫相連，用于為工作人員提供修改信息的手動(dòng)輸入界 面，并將修改后的信息更新到數(shù)據(jù)庫。
[0044] 結(jié)合圖2和圖3所示，一種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越仿真模型驗(yàn)證方法，所述方法包 括：
[0045] 讀取風(fēng)電機(jī)組測(cè)試數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)組測(cè)試數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù) 處理，獲得有效數(shù)據(jù)；
[0046] 根據(jù)故障區(qū)間劃分規(guī)則劃分