ICS 27.180 CCS F 19 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 31053—2021 代替NB/T31053—2014 风电机组电气仿真模型验证规程 Code of practice for electrical simulation model validation of wind turbines 2021-04-26发布 2021-10-26实施 国家能源局 发布 NB/T31053—2021 目 次 前言 1 范围 2规范性引用文件 3术语和定义…· 一般要求… 4.1模型验证基本要求 4.2模型仿真功能要求 5故障穿越特性验证 5.1验证工况 5.2测试数据要求 5.3模型验证步骤… 5.4 验证结果评价 6功率控制特性验证 6.1 验证工况 6.2 测试数据要求 6.3 模型验证步骤· 6.4 验证结果评价 10 7频率响应特性验证 10 7.1 验证工况· :10 7.2 测试数据要求 ..10 7.3# 模型验证步骤 ..10 7.4验证结果评价 11 附录A（资料性） 风电机组模型验证用测试信息 附录B（资料性） 模型验证结果 14 参考文献 NB/T31053—2021 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《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NB/T31053—2014《风电机组低电压穿越建模及验证方法》，与NB/T31053一2014相比， 除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下： ） b）删除了“风电机组模型”一章（见2014年版的第5章）； “模型仿真功能要求”（见第4章，2014年版的5.1和6.1）； (p e) 更改了模型验证的偏差计算窗口定义（见5.3.4，2014年版的6.4.4）； f) 更改了“验证结果评价”的偏差评价指标（见5.4，2014年版的6.5）； ））（ 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。 本文件由中国电力企业联合会提出。 本文件由能源行业风电标准化技术委员会风电场并网管理分技术委员会（NEA/TC1/SC4）归口。 本文件起草单位：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司国家电力调度控制中心，国网 山西省电力公司，国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，国网山西省电力公司电力科学研究院，国 网湖南省电力有限公司电力科学研究院，新疆金风科技股份有限公司，浙江运达风电股份有限公司，上 海电气集团股份有限公司，东方电气风电有限公司，中国船舶重工集团海装风电股份有限公司。 本文件主要起草人：秦世耀、董昱、贺敬、董存、李少林、梁志峰、王金浩、黄弘扬、张金平、 张坤、杨志千、马骏超、苗风麟、朱志权、杨超颖、唐建芳、李春彦、张梅、朱琼锋、张松涛、杨靖、 陈厚涛、法拉蒂尔、刘一星、黄树根、刘新元、樊熠、杨宁宁、史俊伟、敬双、许福霞、王世均。 本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为： -2014年首次发布为NB/T31053—2014； 本次为第一次修订。 本文件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)。 ⅡI NB/T31053—2021 风电机组电气仿真模型验证规程 1范围 本文件规定了风电机组电气仿真模型验证的方法、步骤和评价指标，包括风电机组故障穿越、功率 控制和频率响应特性的仿真验证。 本文件适用于风电机组并网特性评估以及电力系统稳定性分析涉及的风电机组电气仿真模型验证。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件：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 风电场接入电力系统技术规定 GB/T20320 风力发电机组电能质量测量和评估方法 GB/T36994 风力发电机组电网适应性测试规程 GB/T36995 风力发电机组故障电压穿越能力测试规程 NB/T10315风电机组一次调频技术要求与测试规程 3术语和定义 GB/T19963界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 稳态区间 steady-state range 风电机组电气仿真模型故障穿越特性验证时，机端电压不发生瞬时突变，保持稳定运行的过程。 3.2 暂态区间 transient-state range 风电机组电气仿真模型故障穿越特性验证时，机端电压发生瞬时突变，风电机组由一个稳定状态过 渡到另一个稳定状态的过渡过程。 3.3 平均偏差meandeviation 在电气模型验证中，每组仿真数据与其对应测试数据之差的算术平均值。 3.4 平均绝对偏差mean absolutedeviation 在电气模型验证中，每组仿真数据与其对应测试数据之差的绝对值的算术平均值。 3.5 最大偏差maximumdeviation 在电气模型验证中，每组仿真数据与其对应测试数据之差的绝对值的最大值。 3.6 加权平均绝对偏差weighted mean absolute deviation 在电气仿真模型验证中，将整个故障穿越响应过程分成不同时段，对每个时段的平均绝对偏差赋予 1 NB/T31053—2021 不同权重后的加权平均值。 3.7 可用有功功率availableactivepower 风电机组在当前资源工况下，根据发电性能所能输出的最优有功功率。 4一般要求 4.1模型验证基本要求 4.1.1风电机组电气仿真模型验证项目包括故障穿越、功率控制和频率响应特性的模型验证。 4.1.2用于模型验证的测试数据来源为风电机组试验数据。风电机组现场运行数据、传动链平台测试数 据，可作为补充数据用于风电机组电气仿真模型验证。 4.1.4风电机组电气模型仿真结果的基波正序分量应满足本文件要求，对基波负序分量的验证可参考本 文件。用于模型验证的电压、电流、功率的基波正序分量和基波负序分量应根据GB/T20320进行计算。 4.1.5用于偏差计算的仿真和测试数据应为标么值数据，功率基准值为风电机组额定有功功率，电流基 准值为测量点额定电流，电压基准值为测量点额定电压。 4.2模型仿真功能要求 4.2.1模型应具备初始参数设定功能，应能够根据不同验证项目的仿真工况进行设定。 4.2.2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模块，模型仿真中应反映机 组过/欠电压、过/欠频率和过电流保护特性。 4.2.3模型应能够接收有功功率和无功功率（电压）控制指令，并具备设定值控制能力和频率响应控制 能力。 4.2.4模型可采用两种仿真方法。一种是“全系统法”，风电机组模型外接电网等效模型和相关测试设 频率等信号注入风电机组模型中进行仿真，代替电网模型电压幅值、频率变化的仿真模拟。 ZG 5 8 5 风电机组 测量点3 测量点2 i 测量点1 风力发电机 Z 组变压器 I'S2 - -- 电网 低电压故障发生装置 说明： U——电网电压; ZG—电网短路阻抗; Z故障发生装暨限流阻抗； Z低电压故障发生装置短路阻抗。 图1风电机组低电压穿越仿真模型结构示意图（全系统法） 2 NB/T31053--2021 Zo 5 8 风电机组 测量点3 测量点2 测量点1 风力发电机 CL 组变压器 Ra - 高电压故障发生装置 电网 说明： C—高电压故障发生装置升压电容; Ra - 一高电压故障发生装置升压电阻。 图2风电机组高电压穿越仿真模型结构示意图（全系统法） b） 采用“回放仿真法”的风电机组模型仿真结构如图3所示。其中测试数据U为风电机组输出 端电压，在电磁暂态仿真模型中为正弦波数据，在机电暂态仿真模型中为基于测试数据计算后 的基波正序分量和基波负序分量。 in 5 8 风电机组 测量点2 测量点1 风力发电机 组变压器 测试数据输入 说明： Ur—风电机组输出端测试电压。 图3风电机组故障穿越仿真模型结构示意图（回放仿真法） 5故障穿越特性验证 5.1验证工况 依据GB/T36995中规定的测试类别，验证工况应至少包括以下功率范围、故障类型和电压幅值： 5.1.1功率范围 模型应分别在以下两种有功功率输出状态下进行仿真验证： a）大功率输出状态，P>0.9P，（P为有功功率，P,为额定有功功率); b）小功率输出状态，0.1P,≤P≤0.3P。 5.1.2故障类型 故障类型包括三相对称故障和两相不对称故障工况。 5.1.3电压幅值 模型验证的电压跌落和升高幅值应包括但不限于GB/T36995中规定的三相故障和两相故障情况下 3 NB/T 31053—2021 电压幅值标么值为0.90-0.05、0.75土0.05、0.50土0.05、0.350.05、0.20土0.05五种电压跌落规格和持 续时间，以及1.20土0.03、1.25土0.03、1.30土0.03三种电压升高规格和持续时间。 5.1.4其他工况 根据风电机组模型准确性验证和仿真功能验证的实际需求，除5.1.1、5.1.2和5.1.3中规定的验证工 况外，可由模型验证机构根据传动链平台测试等确定其他验证工况，如有功功率在0.2Ps1.0P之间以 0.2P,为功率变化步长的功率范围、电压幅值在0.2U.～0.9U.和1.1U～1.3U.之间以0.1U.为电压幅 值变化步长的电压故障范围。 5.2测试数据要求 5.2.1测试数据 使用以下测试数据进行模型仿真和验证： a) 用于模型验证的测试数据应包括测量点1（见图1～图3）的电压和电流、测试期间的风速。测 量点2（见图1～图3