中国电力 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (8): 75-84.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202310040
收稿日期:
2023-11-13
出版日期:
2024-08-28
发布日期:
2024-08-24
作者简介:
李丹(1998—),男,硕士研究生,从事新能源并网稳定分析与控制研究,E-mail:li1998 dn@163.com基金资助:
Dan LI(), Shiyao QIN(
), Shaolin LI(
), Jing HE
Received:
2023-11-13
Online:
2024-08-28
Published:
2024-08-24
Supported by:
摘要:
高准确度仿真模型是进行大规模风电并网暂态稳定分析的基础,然而双馈风电机组(DFIG)控制策略与参数属于技术秘密难以获取,模型仿真准确性难以保证。针对DFIG故障暂态精确建模难题,提出了基于实测数据的DFIG建模及参数辨识方法。首先,基于电力系统综合稳定程序(PSASP)中DFIG模型及控制结构,建立低电压穿越(LVRT)控制数学模型并分析故障暂态过程,明确LVRT暂态控制核心参数。其次,基于DFIG的LVRT部分现场实测工况数据,利用混沌粒子群算法实现了DFIG故障暂态控制参数辨识。最后,基于剩余实测工况数据进行辨识参数准确性分析与校验,仿真验证了所提参数辨识方法的有效性及准确性。所提方法辨识结果泛化能力强、准确度高,具有较高的工程应用价值。
李丹, 秦世耀, 李少林, 贺敬. 基于混沌粒子群的双馈风电机组LVRT实测建模及暂态参数辨识[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 75-84.
Dan LI, Shiyao QIN, Shaolin LI, Jing HE. LVRT Measurement Model and Transient Parameter Identification of Wind Turbine Based on Chaotic Particle Swarm[J]. Electric Power, 2024, 57(8): 75-84.
控制模式 | 参数 | |
稳态控制 | kp-lp、ki-lq、kp1、ki1 | |
故障穿越暂态控制 | K1_Ip_LV、K1_Iq_LV、Ipest_LV、Iqest_LV、klvrt_p |
表 1 风电机组故障穿越全过程参数
Table 1 The whole process parameters of wind turbine fault ride through
控制模式 | 参数 | |
稳态控制 | kp-lp、ki-lq、kp1、ki1 | |
故障穿越暂态控制 | K1_Ip_LV、K1_Iq_LV、Ipest_LV、Iqest_LV、klvrt_p |
电压跌落幅值(p.u.) | 电压跌落持续时间/ms | |
0.85~0.90 | ||
0.70~0.80 | ||
0.45~0.55 | ||
0.30~0.40 | 900~940 | |
0.15~0.25 | 605~645 |
表 2 电压跌落工况
Table 2 Voltage drop conditions
电压跌落幅值(p.u.) | 电压跌落持续时间/ms | |
0.85~0.90 | ||
0.70~0.80 | ||
0.45~0.55 | ||
0.30~0.40 | 900~940 | |
0.15~0.25 | 605~645 |
参数 | LWPSO | CPSO | 寻优范围 | |||
K1_Ip_LV | 2.043 | 2.005 | [0, 5] | |||
K1_Iq_LV | 1.813 | 1.872 | [0, 10] | |||
Ipest_LV | –0.662 | –0.686 | [–2, 4] | |||
Iqest_LV | 0.275 | 0.291 | [-2, 4] | |||
klvrt_p | 0.317 | 0.317 | [0, 1] |
表 3 对称工况不同算法辨识结果
Table 3 Identification results of different algorithms under symmetrical conditions
参数 | LWPSO | CPSO | 寻优范围 | |||
K1_Ip_LV | 2.043 | 2.005 | [0, 5] | |||
K1_Iq_LV | 1.813 | 1.872 | [0, 10] | |||
Ipest_LV | –0.662 | –0.686 | [–2, 4] | |||
Iqest_LV | 0.275 | 0.291 | [-2, 4] | |||
klvrt_p | 0.317 | 0.317 | [0, 1] |
误差 | 对称大风电压跌落至20% | 对称小风电压跌落至20% | ||||||
LWPSO | CPSO | LWPSO | NPSO | |||||
ΔU | ||||||||
ΔP | ||||||||
ΔQ | ||||||||
ΔIP | ||||||||
ΔIQ |
表 4 不同算法故障稳态阶段验证组平均误差对比
Table 4 Comparison of fault steady state verification group average errors with different algorithms
误差 | 对称大风电压跌落至20% | 对称小风电压跌落至20% | ||||||
LWPSO | CPSO | LWPSO | NPSO | |||||
ΔU | ||||||||
ΔP | ||||||||
ΔQ | ||||||||
ΔIP | ||||||||
ΔIQ |
工况 | ΔU | ΔP | ΔQ | ΔIP | ΔIQ | |||||
大风35%电压跌落 | ||||||||||
大风50%电压跌落 | ||||||||||
大风75%电压跌落 | ||||||||||
大风90%电压跌落 | ||||||||||
小风35%电压跌落 | ||||||||||
小风50%电压跌落 | ||||||||||
小风75%电压跌落 | ||||||||||
小风90%电压跌落 |
表 5 对称工况LWPSO算法辨识组故障稳态平均误差对比
Table 5 Comparison of identification group fault steady state average errors with LWPSO algorithm under different symmetrical conditions
工况 | ΔU | ΔP | ΔQ | ΔIP | ΔIQ | |||||
大风35%电压跌落 | ||||||||||
大风50%电压跌落 | ||||||||||
大风75%电压跌落 | ||||||||||
大风90%电压跌落 | ||||||||||
小风35%电压跌落 | ||||||||||
小风50%电压跌落 | ||||||||||
小风75%电压跌落 | ||||||||||
小风90%电压跌落 |
工况 | ΔU | ΔP | ΔQ | ΔIP | ΔIQ | |||||
大风35%电压跌落 | ||||||||||
大风50%电压跌落 | ||||||||||
大风75%电压跌落 | ||||||||||
大风90%电压跌落 | ||||||||||
小风35%电压跌落 | ||||||||||
小风50%电压跌落 | ||||||||||
小风75%电压跌落 | ||||||||||
小风90%电压跌落 |
表 6 对称工况CPSO算法辨识组故障稳态平均误差对比
Table 6 Comparison of identification group fault steady state average errors with CPSO algorithm under symmetrical conditions
工况 | ΔU | ΔP | ΔQ | ΔIP | ΔIQ | |||||
大风35%电压跌落 | ||||||||||
大风50%电压跌落 | ||||||||||
大风75%电压跌落 | ||||||||||
大风90%电压跌落 | ||||||||||
小风35%电压跌落 | ||||||||||
小风50%电压跌落 | ||||||||||
小风75%电压跌落 | ||||||||||
小风90%电压跌落 |
参数 | LWPSO | CPSO | 寻优范围 | |||
K1_Ip_LV_UBL | 2.510 | 2.480 | [0, 5] | |||
K1_Iq_LV_UBL | 0.157 | 0.433 | [0, 10] | |||
Ipest_LV_UBL | –0.988 | –1.003 | [–2, 4] | |||
Iqest_LV_UBL | 0.136 | 0.101 | [–2, 4] | |||
klvrt_p | 0.317 | 0.317 | [0, 1] |
表 7 不对称工况不同算法辨识结果
Table 7 Identification results of different algorithms under asymmetrical conditions
参数 | LWPSO | CPSO | 寻优范围 | |||
K1_Ip_LV_UBL | 2.510 | 2.480 | [0, 5] | |||
K1_Iq_LV_UBL | 0.157 | 0.433 | [0, 10] | |||
Ipest_LV_UBL | –0.988 | –1.003 | [–2, 4] | |||
Iqest_LV_UBL | 0.136 | 0.101 | [–2, 4] | |||
klvrt_p | 0.317 | 0.317 | [0, 1] |
误差 | 不对称大风电压跌落至35% | 不对称小风电压跌落至35% | ||||||
LWPSO | NPSO | LWPSO | NPSO | |||||
ΔU | ||||||||
ΔP | ||||||||
ΔQ | ||||||||
ΔIP | ||||||||
ΔIQ |
表 8 不同算法故障稳态阶段验证组平均误差对比
Table 8 Comparison of fault steady state verification group average errors with different algorithms
误差 | 不对称大风电压跌落至35% | 不对称小风电压跌落至35% | ||||||
LWPSO | NPSO | LWPSO | NPSO | |||||
ΔU | ||||||||
ΔP | ||||||||
ΔQ | ||||||||
ΔIP | ||||||||
ΔIQ |
工况 | ΔU | ΔP | ΔQ | ΔIP | ΔIQ | |||||
大风20%电压跌落 | ||||||||||
大风50%电压跌落 | ||||||||||
大风75%电压跌落 | ||||||||||
大风90%电压跌落 | ||||||||||
小风20%电压跌落 | ||||||||||
小风50%电压跌落 | ||||||||||
小风75%电压跌落 | ||||||||||
小风90%电压跌落 |
表 9 不对称工况LWPSO算法辨识组故障稳态阶段平均误差对比
Table 9 Comparison of identification group fault steady state average errors with LWPSO algorithm under asymmetrical conditions
工况 | ΔU | ΔP | ΔQ | ΔIP | ΔIQ | |||||
大风20%电压跌落 | ||||||||||
大风50%电压跌落 | ||||||||||
大风75%电压跌落 | ||||||||||
大风90%电压跌落 | ||||||||||
小风20%电压跌落 | ||||||||||
小风50%电压跌落 | ||||||||||
小风75%电压跌落 | ||||||||||
小风90%电压跌落 |
工况 | ΔU | ΔP | ΔQ | ΔIP | ΔIQ | |||||
大风20%电压跌落 | 0.091 | |||||||||
大风50%电压跌落 | ||||||||||
大风75%电压跌落 | ||||||||||
大风90%电压跌落 | ||||||||||
小风20%电压跌落 | ||||||||||
小风50%电压跌落 | ||||||||||
小风75%电压跌落 | ||||||||||
小风90%电压跌落 |
表 10 不对称工况CPSO算法辨识组故障稳态阶段平均误差对比
Table 10 Comparison of identification group fault steady state average errors with CPSO algorithm under asymmetrical conditions
工况 | ΔU | ΔP | ΔQ | ΔIP | ΔIQ | |||||
大风20%电压跌落 | 0.091 | |||||||||
大风50%电压跌落 | ||||||||||
大风75%电压跌落 | ||||||||||
大风90%电压跌落 | ||||||||||
小风20%电压跌落 | ||||||||||
小风50%电压跌落 | ||||||||||
小风75%电压跌落 | ||||||||||
小风90%电压跌落 |
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