Multi-machine Equivalent Method for DFIG-based Wind Farm Based on Power Characteristic of Low Voltage Ride-through

Zhipeng WU; Jianhua PEI; Yinhong LI

doi:10.7500/AEPS20210909004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Multi-machine Equivalent Method for DFIG-based Wind Farm Based on Power Characteristic of Low Voltage Ride-through

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Multi-machine Equivalent Method for DFIG-based Wind Farm Based on Power Characteristic of Low Voltage Ride-through
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 19, Pages: 95-103(2022)
- 作者机构：
  
  1.华中科技大学电气与电子工程学院,湖北省武汉市 430074
  2.强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学),湖北省武汉市 430074
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.7500/AEPS20210909004
  CLC：
- Received：09 September 2021，
  
  Revised：2022-03-01，
  
  Published Online：06 June 2022，
  
  Published：10 October 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
吴志鹏,裴建华,李银红.基于低电压穿越功率特性的双馈风电场多机等值方法[J].电力系统自动化,2022,46(19):95-103.

WU Zhipeng,PEI Jianhua,LI Yinhong.Multi-machine Equivalent Method for DFIG-based Wind Farm Based on Power Characteristic of Low Voltage Ride-through[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(19):95-103.
吴志鹏,裴建华,李银红.基于低电压穿越功率特性的双馈风电场多机等值方法[J].电力系统自动化,2022,46(19):95-103. DOI： 10.7500/AEPS20210909004.

WU Zhipeng,PEI Jianhua,LI Yinhong.Multi-machine Equivalent Method for DFIG-based Wind Farm Based on Power Characteristic of Low Voltage Ride-through[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(19):95-103. DOI： 10.7500/AEPS20210909004.

摘要

为实现双馈风电场的多机等值，需要准确地将动态特性不同的机组区分开，但现有研究并未针对机组低电压穿越功率特性的不同建立定量机群划分指标。为此，提出了一种基于低电压穿越功率特性的双馈风电场多机等值方法。首先，基于典型低电压穿越控制策略，建立了表征机组输出功率特性的数学描述。然后，通过分析机组间功率动态特性的差异性，提出了一种两步分群方法：先以故障稳态有功功率能否恢复至故障前的值为分群指标，将所有机组分为两群；再利用聚类算法进一步划分机群

以降低等值误差。为提高等值方法对不同风速场景的适应性，引入近邻传播算法实现自适应分群。最后，基于10组实测风速场景，对比了所提方法和其他方法的功率曲线及其误差水平，仿真及计算结果验证了所提方法的有效性。

Abstract

In order to realize the multi-machine equivalence of doubly-fed induction generator (DFIG)-based wind farms

it is necessary to accurately distinguish the units with different dynamic characteristics. However

the existing research has not established the quantitative clustering index based on the different power characteristics of low voltage ride-through for units. Therefore

a multi-machine equivalent method for DFIG-based wind farm based on power characteristics of low voltage ride-through is proposed. First

based on the typical low voltage ride-through control strategy

the mathematical description of output power characteristics for units is established. Then

a two-step clustering method is proposed by analyzing the difference of power dynamic characteristics among units: in the first step

all units are divided into two groups based on whether the steady-state active power during the fault can be restored to the value before the fault; in the second step

the clustering algorithm is used to further divide the cluster to reduce the equivalent error. In order to improve the adaptability of the equivalent method to different wind speed scenarios

the affinity propagation (AP) algorithm is introduced to implement adaptive clustering. Finally

based on 10 sets of measured wind speed scenarios

the power curves and their error levels of the proposed method and other methods are compared. Simulation and calculation results verify the effectiveness of the proposed method.

关键词

Keywords

references

WANG P ， ZHANG Z Y ， HUANG Q ， et al . Improved wind farm aggregated modeling method for large-scale power system stability studies ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 6 ）： 6332 - 6342 .

吴磊，晁璞璞，李甘，等 . 数据-模型混合驱动的风电场聚合等值建模方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 10 ）： 199 - 207 .

WU Lei ， CHAO Pupu ， LI Gan ， et al . Equivalent modeling method for wind farm aggregation based on data-model hybrid driven ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 199 - 207 .

何君毅，周瑀涵，王康，等 . 主导模态保持的风电场站自适应等值方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 11 ）： 28 - 36 .

HE Junyi ， ZHOU Yuhan ， WANG Kang ， et al . Self-adaptive equivalence method for wind farm with maintained dominant mode ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 11 ）： 28 - 36 .

韩佶，苗世洪，李力行，等 . 基于多视角迁移学习的风场内机群划分及等值风场参数综合优化［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 15 ）： 4866 - 4881 .

HAN Ji ， MIAO Shihong ， LI Lixing ， et al . Wind turbines clustering in wind farm based on multi-view transfer learning and synthetic optimization of parameters in equivalent wind farm ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 15 ）： 4866 - 4881 .

徐玉琴，刘丹丹 . 基于两步分群法的双馈机组风电场等值建模［J］. 电力系统保护与控制， 2017 ， 45 （ 6 ）： 108 - 114 .

XU Yuqin ， LIU Dandan . Equivalence of wind farms with DFIG based on two-step clustering method ［J］. Power System Protection and Control ， 2017 ， 45 （ 6 ）： 108 - 114 .

曹娜，于群 . 风速波动情况下并网风电场内风电机组分组方法［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 2 ）： 42 - 46 .

CAO Na ， YU Qun . A grouping method for wind turbines in a grid-connected wind farm during wind speed fluctuation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 2 ）： 42 - 46 .

ZOU J X ， PENG C ， XU H B ， et al . A fuzzy clustering algorithm-based dynamic equivalent modeling method for wind farm with DFIG ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2015 ， 30 （ 4 ）： 1329 - 1337 .

林俐，潘险险，张凌云，等 . 基于免疫离群数据和敏感初始中心的 K -means算法的风电场机群划分［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 20 ）： 5461 - 5468 .

LIN Li ， PAN Xianxian ， ZHANG Lingyun ， et al . The K -means clustering algorithm for wind farm based on immune-outlier data and immune-sensitive initial center ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 20 ）： 5461 - 5468 .

吴红斌，何叶，赵波，等 . 基于改进 K -means聚类算法的风电场动态等值［J］. 太阳能学报， 2018 ， 39 （ 11 ）： 3232 - 3238 .

WU Hongbin ， HE Ye ， ZHAO Bo ， et al . Research on dynamic equivalent of wind farm based on improved K -means clustering algorithm ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2018 ， 39 （ 11 ）： 3232 - 3238 .

高远，金宇清，鞠平，等 . 考虑Crowbar动作特性的DFIG风电场动态等值研究［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 3 ）： 628 - 633 .

GAO Yuan ， JIN Yuqing ， JU Ping ， et al . Dynamic equivalence of wind farm composed of double fed induction generators considering operation characteristic of Crowbar ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 3 ）： 628 - 633 .

王振树，刘岩，雷鸣，等 . 基于Crowbar的双馈机组风电场等值模型与并网仿真分析［J］. 电工技术学报， 2015 ， 30 （ 4 ）： 44 - 51 .

WANG Zhenshu ， LIU Yan ， LEI Ming ， et al . Doubly-fed induction generator wind farm aggregated model based on Crowbar and integration simulation analysis ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2015 ， 30 （ 4 ）： 44 - 51 .

JIN Y Q ， WU D M ， JU P ， et al . Modeling of wind speeds inside a wind farm with application to wind farm aggregate modeling considering LVRT characteristic ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2020 ， 35 （ 1 ）： 508 - 519 .

LI W X ， CHAO P P ， LIANG X D ， et al . A practical equivalent method for DFIG wind farms ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2018 ， 9 （ 2 ）： 610 - 620 .

侯俊贤，陶向宇，张静，等 . 基于低电压穿越控制策略的风电场等值方法［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 5 ）： 1281 - 1286 .

HOU Junxian ， TAO Xiangyu ， ZHANG Jing ， et al . A low-voltage ride-through control strategy based equivalence method for wind farms ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 5 ）： 1281 - 1286 .

国家标准化管理委员会 . 风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电： GB/T 19963.1—2021 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2021 .

Standardization Administration of the People’s Republic of China . Technical specification for connecting wind farm to power system Part 1： on shore wind power ： GB/T 19963.1—2021 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2021 .

陈鹏，张哲，尹项根，等 . 计及GSC电流和控制策略的DFIG稳态故障电流计算模型［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 16 ）： 8 - 16 .

CHEN Peng ， ZHANG Zhe ， YIN Xianggen ， et al . Steady fault current calculation model of doubly-fed induction generator considering grid-side converter current and different control strategies ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 16 ）： 8 - 16 .

LI W X ， CHAO P P ， LIANG X D ， et al . Modeling of complete fault ride-through processes for DFIG-based wind turbines ［J］. Renewable Energy ， 2018 ， 118 ： 1001 - 1014 .

唐冬来，倪平波，张捷，等 . 基于离散弗雷歇距离的户变关系识别方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 6 ）： 223 - 230 .

TANG Donglai ， NI Pingbo ， ZHANG Jie ， et al . Identification method for relationship between household transformers based on discrete Frechet distance ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 6 ）： 223 - 230 .

FREY B J ， DUECK D . Clustering by passing messages between data points ［J］. Science ， 2007 ， 315 （ 5814 ）： 972 - 976 .

吴志鹏，曹铭凯，李银红 . 计及Crowbar状态改进识别的双馈风电场等值建模方法［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 2 ）： 603 - 614 .

WU Zhipeng ， CAO Mingkai ， LI Yinhong . An equivalent modeling method of DFIG-based wind farm considering improved identification of Crowbar status ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 2 ）： 603 - 614 .

潘学萍，戚相威，梁伟，等 . 综合模型聚合和参数辨识的风电场多机等值及参数整体辨识［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 1 ）： 124 - 132 .

PAN Xueping ， QI Xiangwei ， LIANG Wei ， et al . Multi-machine equivalence and global identification of wind farms by combining model aggregation and parameter estimation ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 1 ）： 124 - 132 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

风电经柔直送出系统送端交流故障低电压穿越策略

电压跌落引发系统规模化新能源低穿短时有功冲击量评估

Related Author

YAO Zenghui

DONG Wenkai

HAN Zijiao

JIA Qi

XIE Xiaorong

LI Xue

YANG Di

LIU Xianchao

Related Institution

State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd.

Department of Electrical Engineering, Tsinghua University

Key Laboratory of Modern Power System Simulation and Control & Renewable Energy Technology, Ministry of Education (Northeast Electric Power University)

State Grid Jibei Electric Power Research Institute

⁰