ICS 27.180 F 11 NB 备案号：47850-2015 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 31053—2014 风电机组低电压穿越建模及验证方法 Modeling and validation method of wind turbine low voltage ride through characteristics 2014-10-15发布 2015-03-01实施 国家能源局 发布 NB/T31053—2014 目 次 前言 范围· 2 规范性引用文件 术语和定义· 4 符号和缩略语 风电机组模型 5.1 基本要求· 5.2 模型结构及接口· 5.3 子模块模型 6 模型验证方法与步骤 6.1 验证基本原则· 6.2 验证工况 6.3 测试数据要求 6.4 模型验证步骤 6.5 验证结果评价 10 附录A（资料性附录） 风电机组模型验证用测试信息 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 15 参考文献 NB/T31053—2014 前 言 本标准根据《国家能源局关于下达2010年第一批能源领域行业标准制（修）订计划的通知》（国能 科技（2010）320号）编制。 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国电力企业联合会提出。 本标准由能源行业风电标准化技术委员会归口。 本标准主要起草单位：中国电力科学研究院、新疆金风科技股份有限公司。 本标准主要起草人：李庆、贺敬、秦世耀、邵文昌、张梅、张利、王莹莹、张元栋、乔元、陈子瑜、 王瑞明、张金平、陈晨、彭毅强。 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条 一号，100761)。 II NB/T31053—2014 风电机组低电压穿越建模及验证方法 1范围 本标准规定了用于风电场低电压穿越能力仿真评估的风电机组模型的结构、建模方法，模型验证的 方法和步骤。 本标准适用于风电机组在完成低电压穿越能力测试后的模型验证。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T19963一2011风电场接入电力系统技术规定 NB/T31014双馈风力发电机变流器制造技术规范 NB/T31015永磁风力发电机变流器制造技术规范 NB/T31017双馈风力发电机组主控制系统技术规范 NB/T31051一2014风电机组低电压穿越能力测试规程 3术语和定义 3.1 风力机windturbine 将风的动能转换为另一种形式能的旋转机械。 3.2 电压跌落发生装置 voltage dipgenerator 在低电压穿越测试中，使测试点产生满足测试要求电压跌落的试验设备。 3.3 电压跌落幅值depthofvoltagedip 电压跌落期间线电压最小值与额定值的比值，以标么值或百分比表示。 3.4 稳态区间steady-staterange 风电机组并网运行时，机端电压不发生瞬时突变，保持稳定运行的过程区间。 3.5 暂态区间transient-staterange 风电机组并网运行时，机端电压发生瞬时突变，风电机组由一个稳定状态过渡到另一稳定状态的过 渡过程区间。 3.6 基波正序分量positive sequencecomponentofthefundamental 三相系统的基波分量中，三个对称相序分量之一，它存在于对称的和不对称的正弦量三相系统中， 由下列复数表达式定义： ("X,0+"X+x) 1 NB/T31053—.2014 式中： α—120°运算因子； XLI、XL2、Xr一一有关相量的复数表达式，其中X表示系统电流或电压的相矢量。 3.7 基波负序分量negative sequencecomponentof thefundamental 三相系统的基波分量中，三个对称相序分量之一，它仅存在于一个不对称的正弦量三相系统中，由 下列复数表达式定义： L +α?Xr2 +αXL3) (2) 式中： α- -120°运算因子； XL、Xr2、XL3 - 一有关相量的复数表达式，其中X表示系统电流或电压的相矢量。 3.8 平均偏差 mean deviation 在电气模型验证中，各个仿真数据与测试数据之差的算术平均值。 3.9 平均绝对偏差 mean absolute deviation 在电气模型验证中，各个仿真数据与测试数据之差的绝对值的算术平均值。 3.10 最大偏差maximumdeviation 在电气模型验证中，各个仿真数据与测试数据之差的绝对值的最大值。 3.11 加权平均绝对偏差weightedmeanabsolutedeviation 在电气模型验证中，将整个故障过程分成不同时段，对每个时段的平均绝对偏差赋予不同权重后的 加权平均值。 符号和缩略语 下列符号适用于本标准： β 叶片桨距角，单位为度（°） βemd 主控制系统桨距角指令，单位为度（°） Csh 传动链轴系阻尼系数，单位为牛米每弧度（Nm/rad） Cp 风能转换效率系数 无功电流A时段平均绝对偏差 FBIQ 无功电流B时段平均绝对偏差 FcIQ 无功电流C时段平均绝对偏差 FG_IQ 无功电流加权平均绝对偏差 FAP 有功功率A时段平均绝对偏差 Fep 有功功率B时段平均绝对偏差 Fcp 有功功率C时段平均绝对偏差 FGP 有功功率加权平均绝对偏差 FAQ 无功功率A时段平均绝对偏差 FBQ 无功功率B时段平均绝对偏差 FcQ 无功功率C时段平均绝对偏差 2 3—2014 NB/T31053 FG_Q 无功功率加权平均绝对偏差 Fu 电压稳态区间平均绝对偏差 Fi 变流器保护触发标志 F2 风电机组保护触发标志 FrIQ 无功电流稳态区间平均偏差 F2_IQ 无功电流暂态区间平均偏差 F3_IQ 无功电流稳态区间平均绝对偏差 F4_1Q 无功电流暂态区间平均绝对偏差 Fs_1Q 无功电流稳态区间最大偏差 Frp 有功功率稳态区间平均偏差 F2P 有功功率暂态区间平均偏差 F3_p 有功功率稳态区间平均绝对偏差 F4P 有功功率暂态区间平均绝对偏差 Fs.p 有功功率稳态区间最大偏差 Fr_Q 无功功率稳态区间平均偏差 F2Q 无功功率暂态区间平均偏差 F3Q 无功功率稳态区间平均绝对偏差 F4Q 无功功率暂态区间平均绝对偏差 FsQ 无功功率稳态区间最大偏差 fiwrr 风电机组机端电压频率 HwTR 风力机惯性时间常数，单位为秒（s） Hgen 发电机惯性时间常数，单位为秒（s） IwTTG 风电机组发电机变流器系统端电流，单位为安（A） IwTT 风电机组机端电流，单位为安（A） In 风电机组额定电流，单位为安（A） 风电机组无功电流，单位为安（A） I. 发电机转子电流，单位为安（A） ksh 传动链轴系刚度系数，单位为千克平方米每秒方（kgm²/s²） P 风电机组机端有功功率，单位为瓦（W） Pa 风电机组额定功率，单位为瓦（W） Pacro 风电机组捕获的风功率，单位为瓦（W） P gen 发电机有功功率，单位为瓦（W） p 空气密度 风电机组机端无功功率，单位为瓦（W） Qcmd 风电机组无功功率指令，单位为瓦（W） R 风力机叶轮半径，单位为米（m） S1 旁路开关 S2 短路开关 's 电压跌落发生装置电网侧接入点短路容量，单位为兆伏安（MVA） Tend 风电机组转矩指令，单位为牛米（Nm） Tinit 风力机初始转矩，单位为牛米（N。m） Tp 变桨系统等效惯性时间常数，单位为秒（s） n 模型验证用等效电网电压，单位为伏（V) NB/T31053—2 2014 UwTTG风电机组发电机变流器系统端电压，单位为伏（V） Uwr 风电机组机端电压，单位为伏（V) Vw 风速，单位为米每秒（m/s） "gen 发电机角速度，单位为弧度每秒（rad/s） Winit 风力机初始角速度，单位为弧度每秒（rad/s） WWTR 风力机角速度，单位为弧度每秒（rad/s） WwTRn 风力机额定角速度，单位为弧度每秒（rad/s） 电压跌落发生装置电网侧接入点阻抗角，单位为度（°） Z1 限流阻抗，单位为欧姆（Q) Z2 短路阻抗，单位为欧姆（Q2) 5风电机组模型 5.1 基本要求 5.1.1模型应采用机电暂态仿真模型，仿真步长宜为1ms10ms。 5.1.2风电机组模型应包含风电机组正常运行和故障运行中对并网性能有明显影响的部件，包括机械部 件、电气部件、控制、安全及故障保护等模块。 5.1.3模型应反映机组过/欠压、过/欠频和过流保护特性。 5.1.4模型仿真平台应从成熟的电力系统仿真软件中选取。 5.2 模型结构及接口 5.2.1 模型结构 5.2.1.1 目前主流风电机组主要分为四类，分别是： a) 1型：定速风电机组； b）2型：滑差控制变速风电机组； c）3型：双馈变速风电机组； d）4型：全功率变频风电机组。 5.2.1.2 2风电机组模型基本结构参见图1。对不同类型的风电机组，可根据实际结构对模型进行调整， 图1中各模块内容依风电机组类型有所不同。 保护模块 Wgen~ I. Uwrr Fi WwTR 等 F2 风力机 UwT Vw 传动链 发电机变流器系统 电气设备 空气动力模块 Iwrr WWTR P、gea Temd Cemd B UwrT 等 等 变浆系统 控制系统 图1风电机组模型基本结构示例 a）1型风电机组： 1）发电机变流器系统模块包含发