搜索结果: GB/T 36237-2023, GB/T36237-2023, GBT 36237-2023, GBT36237-2023
| 标准编号 | GB/T 36237-2023 (GB/T36237-2023) | | 中文名称 | 风能发电系统 通用电气仿真模型 | | 英文名称 | Wind energy generation systems - Generic electrical simulation models | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | F11 | | 国际标准分类 | 27.180 | | 字数估计 | 82,870 | | 发布日期 | 2023-05-23 | | 实施日期 | 2023-05-23 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 36237-2018 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 36237-2023: 风能发电系统 通用电气仿真模型
ICS 27.180
CCSF11
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 36237-2018
风能发电系统 通用电气仿真模型
2023-05-23发布
2023-05-23实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅶ
引言 Ⅷ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义、缩略语、下标 1
3.1 术语和定义 1
3.2 缩略语和下标 4
4 符号和单位 6
4.1 概述 6
4.2 符号(单位) 7
5 模型功能规范 9
5.1 总体要求 9
5.2 风力发电机组模型 10
5.3 风电场模型 10
6 模型整体结构 11
6.1 总则 11
6.2 风力发电机组模型 11
6.3 辅助设备模型 21
6.4 风电场模型 22
7 子模块结构 25
7.1 总则 25
7.2 气动模块 26
7.3 机械系统模块 28
7.4 发电机和变流器系统模块 29
7.5 电气设备模块 33
7.6 变桨控制模块 34
7.7 发电机和变流器控制模块 36
7.8 电网接口模块 46
7.9 风电场控制模块 48
7.10 通信模块 51
7.11 电气部件模块 52
附录A(资料性) 功率汇集系统模型参数计算 53
A.1 概述 53
A.2 实现方法 53
A.3 示例 54
附录B(资料性) 二维气动模型 57
B.1 概述 57
B.2 风速输入模型 57
B.3 功率输入模块参数 58
附录C(资料性) 基于外部阻抗的发电系统模型 59
附录D(规范性) 模块符号库 62
D.1 概述 62
D.2 开关 62
D.3 时间步长延迟 62
D.4 限速率 62
D.5 一阶滤波器 63
D.6 查找表 64
D.7 比较器 64
D.8 计时器 64
D.9 抗饱和积分器 65
D.10 带复位功能的积分器 66
D.11 限幅检测一阶滤波器 66
D.12 上升沿检测 66
D.13 下降沿检测 67
D.14 延时标志位 67
D.15 可变延迟标志位 68
D.16 死区 69
D.17 断路器 69
参考文献 70
图1 IEEE/CIGRE稳定性术语和定义联合工作组关于电力系统稳定性的分类 Ⅷ
图2 风力发电机组模型通用架构 11
图3 1A型风力发电机组模型结构 12
图4 1B型风力发电机组模型结构 13
图5 2型风力发电机组模型结构 14
图6 3A和3B型风力发电机组模型结构 15
图7 3A和3B型模型发电机控制模块结构 16
图8 4A型风力发电机组模型结构 18
图9 4A型模型发电机控制模块结构 18
图10 4B型风力发电机组模型结构 19
图11 4B型模型发电机控制模块结构 20
图12 静止无功发生器模型结构 21
图13 静止无功发生器变流器控制模块结构 21
图14 风电场模型通用结构 22
图15 风电场控制和通信模型通用架构 23
图16 简化的风电场聚合模型单线图 24
图17 具有无功功率补偿的风电场模型单线图 25
图18 恒定气动转矩模型框图 27
图19 一维气动模型框图 27
图20 二维气动模型框图 28
图21 双质量块模型框图 29
图22 3A型发电系统模型框图 30
图23 3B型发电系统模型框图 31
图24 4型发电系统模型框图 32
图25 坐标变换模型框图 33
图26 电气设备γ等效模型单线图 33
图27 变桨控制功率模型框图 34
图28 桨距角控制模型框图 35
图29 转子电阻控制模型框图 36
图30 3型有功功率控制模型框图 38
图31 3型转矩PI控制模型框图 39
图32 4A型有功功率控制模型框图 40
图33 4B型有功功率控制模型框图 41
图34 无功功率控制模型框图 43
图35 电流限幅模型框图 45
图36 恒定无功功率限幅模型框图 45
图37 QP和QU限幅模型框图 46
图38 电网保护模型框图 47
图39 u-f测量模型框图 48
图40 风电场有功功率/频率控制模型框图 49
图41 风电场无功电压控制模型框图 51
图42 通信延迟模型框图 51
图43 具有N 个通信变量的线性通信模型框图 52
图A.1 风电场功率汇集系统示例 55
图B.1 参考文献[21]提出的风机气动模型 57
图C.1 含并联阻抗的3A型发电系统模型框图 59
图C.2 含并联阻抗的3B型发电系统模型框图 60
图C.3 含并联阻抗的4型发电系统模型框图 61
图D.1 开关符号 62
图D.2 单积分时间步长延迟符号 62
图D.3 限速率模块符号 62
图D.4 限速率模块实现框图 63
图D.5 具有限幅、限速率、冻结标志位的一阶滤波器符号 63
图D.6 具有限幅、限速率、冻结标志位的一阶滤波器实现框图 63
图D.7 无滤波功能(T=0)的冻结状态执行框图 64
图D.8 查找表符号 64
图D.9 比较器符号 64
图D.10 计时器符号 64
图D.11 计时器函数 65
图D.12 抗饱和积分器符号 65
图D.13 抗积分饱和器实现框图 65
图D.14 带复位功能的积分器符号 66
图D.15 限幅检测一阶滤波器符号 66
图D.16 限幅检测一阶滤波器实现框图 66
图D.17 上升沿检测符号 67
图D.18 上升沿检测框图 67
图D.19 下降沿检测符号 67
图D.20 下降沿检测框图 67
图D.21 延时标志位符号 67
图D.22 延迟标志位实现框图 68
图D.23 可变延时标志位符号 68
图D.24 可变延迟标志位实现框图 68
图D.25 死区符号 69
图D.26 断路器符号 69
表1 1A型模型子模块 13
表2 1B型模型子模块 13
表3 2型模型子模块 15
表4 3A型模型子模块 16
表5 3B型模型子模块 17
表6 4A型模型子模块 19
表7 4B型模型子模块 20
表8 静止无功发生器模型子模块 22
表9 风电场控制和通信模型子模块 23
表10 风电场基本模型子模块 24
表11 具有无功功率补偿的风电场模型子模块 25
表12 全局参数 26
表13 模块框图中的初始化变量 26
表14 一维气动模型参数表 27
表15 二维气动模型参数表 27
表16 双质量块模型参数表 28
表17 3A型发电系统模型参数表 29
表18 3B型发电系统模型参数表 30
表19 4型发电系统模型参数表 32
表20 参考坐标系变换模型参数表 32
表21 电气设备模型参数表 33
表22 变桨控制功率模型参数表 34
表23 桨距角控制模型参数表 35
表24 转子电阻控制模型参数表 36
表25 3型有功功率控制模型参数表 36
表26 4A型有功功率控制模型参数表 39
表27 4B型有功功率控制模型参数表 40
表28 常规无功功率控制模式MqG 41
表29 低电压穿越无功控制模式MqFRT 41
表30 无功功率控制模型参数表 42
表31 FFRT标志位描述 44
表32 电流限幅模型参数表 44
表33 恒定无功功率限幅模型参数表 45
表34 QP和QU限幅模型参数表 46
表35 电网保护模型参数表 46
表36 电网测量模型参数表 48
表37 有功/频率控制模型的参数列表 49
表38 无功电压控制模型参数表 50
表39 通信延迟模型参数表 51
表40 线性通信模型参数列表 52
表A.1 线路参数及聚合计算(数据标幺值使用风电场级基准值) 55
表A.2 变压器模型参数 55
表A.3 汇集系统模型参数 56
表B.1 函数∂pω(ν0)计算表 58
表B.2 风速输入模块的参数列表 58
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件代替GB/T 36237-2018《风力发电机组 电气仿真模型》,与GB/T 36237-2018相比,除
结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
a) 删除了“系统的准稳态”“反应时间”“响应时间”“稳定时间”“暂态区间”“不平衡度”的术语和定
义(见2018年版的3.1);
b) 增加了“电力设备”“电网变量”“发电机符号惯例”“辅助设备”“高电压穿越”“故障穿越”“基本
单位”“可扩展接口”“接入点”“模块”的术语和定义(见3.1);
c) 增加了风电场模型的功能性规范(见5.3);
d) 增加了辅助设备模型和风电场模型结构的规范(见6.3、6.4);
e) 增加了电网接口模块、风电场控制模块、通信模块和电气部件模块的规范(见7.8~7.11)。
本文件等同采用IEC 61400-27-1:2020《风能发电系统 第27-1部分:电气仿真模型 通用模型》。
本文件做了下列最小限度的编辑性改动:
---为与现有标准协调,将标准名称改为《风能发电系统 通用电气仿真模型》。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国机械工业联合会提出。
本文件由全国风力发电标准化技术委员会(SAC/TC50)归口。
本文件起草单位:中国电力科学研究院有限公司、国家电网公司东北分部、上海电气风电集团股份
有限公司、浙江运达风电股份有限公司、国网辽宁省电力有限公司、中国船舶重工集团海装风电股份有
限公司、新疆金风科技股份有限公司、中车山东风电有限公司、西门子歌美飒可再生能源科技(中国)有
限公司、国电联合动力技术有限公司、龙源电力集团股份有限公司、东方电气风电股份有限公司、国网山
西省电力公司电力科学研究院、国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院、国网浙江省电力有限公
司电力科学研究院、国网吉林省电力有限公司电力科学研究院、阳光电源股份有限公司、中国质量认证
中心、明阳智慧能源集团股份公司、国网四川综合能源服务有限公司、国网陕西省电力有限公司电力科
学研究院、中车株洲电力机车研究所有限公司、远景能源有限公司、北京汇智天华新能源科技有限公司、
国家电力投资集团有限公司、浙江大学、深圳市禾望电气股份有限公司、会泽云能投新能源开发有限
公司。
本文件主要起草人:秦世耀、李少林、贺敬、张弘鹏、朱志权、杨靖、孙明一、杜炜、闫虹、田家彬、李跃、
王帅杰、刘峻岐、刘世洪、张敏、杨朋威、马骏超、李德鑫、梁信信、康巍、唐彬伟、郭江涛、苗风麟、黄睿、
邓俊、赵伟、曲春辉、臧晓笛、张梅、杨彦霞、张松涛、史俊伟、刘一星、安少茹、赵冰洁、闫立莹、张冲、吴立建、
李东坡、朱琳、刘厦、花斌、赵登利、魏校煜。
本文件于2018年首次发布,本次为第一次修订。
引 言
本文件规定了风力发电机组和风电场的标准动态电气仿真模型。风力发电机组模型能够用于风电
场或独立的分布式风力发电机组。除了风力发电机组模型,风电场模型可能包含风电场常用的辅助设
备模型,例如静止无功发生器。
随着风力发电在电力系统中渗透率的不断增长,输电系统运营商(TSO)和配电系统运营商(DSO)
需使用风电系统动态模型进行电力系统稳定性分析。风力发电机组制造商搭建的模型能够模拟发电设
备的详细特性,但并不适用于大规模风电接入电力系统的稳定性分析。因为详细的制造商专有模型不
仅会导致系统复杂性增加、仿真时间剧增,同时需要大量的输入数据。
本文件规定了能用于电力系统稳定性分析的风力发电系统通用动态模型。美国电气与电子工程师
协会与国际大电网组织(IEEE/CIGRE)稳定性术语和定义[11]1)联合工作组将电力系统稳定性进行了分
类,如图1所示。
图1 IEEE/CIGRE稳定性术语和定义联合工作组关于电力系统稳定性的分类[11]
基于上述分类,模型适用于风力发电大扰动短时稳定问题的研究,例如短时电压稳定、短时频率稳
定以及图1中的短时暂态功角稳定。因此,模型适用于电力系统事件的动态仿真,例如短路(低电压穿
越)、脱机或甩负荷[12]、系统解列等。
通用电气仿真模型应能表征风电场接入点(以下称“并网点”)和风力发电机组输出端的动态特
性,同时适用于大电网的仿真研究。因此,简化模型应能表征现有技术的典型响应。
注:风电场接入点也称风电场并网点。
本文件规定的电气仿真模型主要针对风力发电机组基频正序2)模型,有下列局限性。
1) 方括号中的数字引用参考文献。
2) 本文件涵盖对称和非对称故障,但是对于非对称故障只规定基频正序分量。
---模型不适用于长期稳定性分析。
---模型不适用于研究次同步问题。
---模型不适用于研究由风速在时间和空间上的变化引起的波动,即模型不涵盖湍流、塔影、风切
变、尾流。
---模型不适用于研究谐波、闪变或其他IEC 61400系列标准中电磁兼容(EMC)扰动的问题。
---风力发电系统是高度非线性系统,该系统在本文件中的简化模型不适用于模型小信号稳定性
分析的特征值计算。
---本文件不涉及短路计算特性。
---模型不适用于研究无同步发电机的风力发电机组孤岛运行。
---模型不适用于短路比小于3的场景。短路电流限制取决于风力发电机组类型、控制模式以及其
他设置。当风力发电机组制造商可指定更低的短路比应用场景,该应用场景应依据IEC 61400-
27-2进行验证。
---模型受限于第5章中的功能性规范。
下述利益相关方是本文件模型的潜在用户:
---输电系统运营商和配电系统运营商是模型的最终用户,用以进行规划和调度运行中的电力系
统稳定分析;
---风电场开发商在风电场并网试运行前一般有义务向电网公司提供风电场的仿真模型;
---风力发电机组制造商一般向风电场开发商提供风力发电机组模型;
---电力系统仿真工具软件的开发单位使用本文件在软件库中建立标准风力发电机组仿真模型;
---独立开展风力发电机组模型验证的认证机构;
---咨询机构代表电网公司和/或风电场开发商使用模型;
---由于制造商专有模型对外保密,教育和研究团体可使用本文件建模。
风能发电系统 通用电气仿真模型
1 范围
本文件规定了风力发电机组和风电场的标准电气仿真模型。所涉及模型是应用于电力系统稳定性
分析的时域正序仿真模型,适用于电力系统短时稳定性的动态仿真。
本文件定义了电气仿真模型的通用术语和参数。
本文件规定了风电场通用拓扑/配置的电气仿真模型。风电场模型主要包括风力发电机组、风电场
控制和辅助设备。风电场模型以模块化方式描述,能应用于风电场和不同类型的风力发电机组。
本文件规定了风力发电机组通用拓扑/设计/配置的电气仿真模型。模型的目的是表征风力发电机
组机......
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