（1. 西安交通大学 电气工程学院，陕西 西安 710049；2. 宁夏电力公司调度中心，宁夏 银川 750001）
摘要： 提出建立鼠笼式风电场多机等值方案。 提出以故障初始时刻的鼠笼式风机的标幺值功率作为分群指
标。 采用 K-means 算法，以准则函数收敛后得到的值最小为分类标准，实现对机组的分群。 针对单个机群中
收稿日期：2012 － 10 － 29 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （51277143）； 国 家 高 技 术研究发展计划（863 计划）资助项目（2012AA050201） Project supported by the National Natural Science Foundation of China （51277143） and the Grant from the National High Technology Research and Development Program（863 Program） of China（2012AA050201）
间短，关注的是影响继电保护动作时间窗内秒级的
故障电气量信息。
文献［11-12］中指出，当机端正常工作电压为 us=
U e j（t+φ） m
时，FSIG
的
A
相故障电流的表达式如下：
! " # $ isA= UDUm
1 -1 X′s Xs
e-t ／τ′r Re
e j（ωr ჭ 卷第 1 期 2013 年 1 月
电力自动化设备
Electric Power Automation Equipment
Vol．33 No．1 Jan. 2013
风电接入对继电保护的影响（一） —— — 鼠笼式风电场电磁暂态等值建模
张保会 1，李光辉 1，王 进 1，郝治国 1，郭丹阳 1，王小立 1，2
可能存在多种型号鼠笼式风机的情况，采用基于容量加权的参数聚合方法，分别计算等值风电机组转子运
动方程参数、阻抗参数和箱式变压器参数。 最后在 PSCAD ／ EMTDC 软件平台上建立鼠笼式风电场详细模型
及其等值模型，仿真结果表明在相同故障条件下，风电场等值模型的故障电流能很好地拟合详细模型，验证
了所提等值方案的有效性。
实现方案。 本文阐述了 FSIG 风电场电磁暂态等值的目标，
提 出 FSIG 风 电 场 多 机 电 磁 暂 态 等 值 方 法 ，克 服 了 传统单机等值模型精度不足的问题。 以故障初始时 刻 的 标 幺 值 功 率 作 为 FSIG 风 机 分 群 的 指 标 ，采 用 K-means 算法来实现机组的分群过程。 利用基于机 组容量加权的参数聚合的方法计算等值风电机组参 数。 在 PSCAD ／ EMTDC 软件平台上验证了等值方案 的有效性。
风电接入技术的研究
风电接入对电力系统的影响及控制措施，风电接入对电力系 统的影响，风电接入对电力系统的影响，大规模风电接入电网的 相关问题及措施，风电接入对地区电网运行影响的研究。
中国学术期刊文辑（2013）
目录
风电接入对继电保护的影响鼠笼式风电场电磁暂态等值建模 1 风电接入对继电保护的影响双馈式风电场电磁暂态等值建模研 究_7 风电接入对继电保护的影响风电场送出变压器保护性能分析_ 14 风电接入对继电保护的影响风电场送出线路保护性能分析_ 22 大规模风电接入电网的相关问题及措施_ 28 风电接入对电网电能质量的影响分析_ 37 风电接入对电网电压的作用机理_ 40 风电接入对继电保护的影响风省略散入配电网对电流保护影响 分析 43 风电接入对配电网电压稳定的影响研究_ 49 考虑风电接入的配电网集中_分布式无功电压控制_ 53 适应我国大规模风电接入的合理电网结构构建原则的思考_ 59 智能电网背景下大规模风电接入技术探讨_
1 FSIG 风机的分群方法
众所周知，电力系统中的等值计算不可能是完
全等效的，按照所关注的研究对象，可以采用不同的
等值方法。 本文所研究的内容属于风电场电磁暂态
等值，主要用于研究大规模风电场并网对系统继电
保护的影响，因此不仅要求稳态和故障时等值模型
与详细模型输出的功率一致，同时还要求等值前后
具有一致的电压、电流信息。 电磁暂态过程持续时
对 于 鼠 笼 式 定 速 感 应 发 电 机 （FSIG） 风 电 场 等 值 问 题 ， 文 献 ［1-2］ 建 立 了 用 单 台 风 机 表 征 的 适 用 于 计 算稳态潮流的风电场等值模型。 文献［3 - 4］综合考 虑传统轴系模型，采用故障结束后 FSIG 风机的转速 作为机组分群的指标，建立机电暂态多机等值方案。 目前，对风电场等值模型的研究仍停留在用于潮流计 算的稳态模型与用于系统暂态稳定性分析的机电暂 态 模 型 ［5-7］。 大 规 模 风 力 发 电 的 投 入 同 样 对 依 据 电 压、电流波形特征的继电保护和控制装置的动作行 为 带 来 了 不 可 忽 视 的 影 响 ［8 - 10］， 分 析 这 种 影 响 的 基 础 是电磁暂态过程的数值仿真，而仅考虑潮流计算与 机电暂态等因素的等值模型难以满足电磁暂态过程 研究的需要，必须在全面考察变风机、风电场的故障 特征的基础上，才能提出有效的电磁暂态等值策略与
关键词： 鼠笼式风机； 风电场； 电磁暂态等值； 继电保护； 风电； 模型
中图分类号： TM 614；TM 77
文献标识码： A
DOI： 10.3969 ／ j.issn.1006-6047.2013.01.001
0 引言
我国西北部局部地区风能资源蕴藏量丰富，但 远离东部负荷中心，因此采用大规模、高集中、远距 离风能开发模式。 由于风电场包含的机组数目多，仿 真其快速动态的电磁暂态过程需要的时域数值积 分运算量相当巨大，因此在计算多个大型风电场的 详细电磁暂态数值仿真模型上遇到了前所未有的难 题：其一，风电场数量多，且场内风机台数巨大，建立 这种仿真模型较为繁琐；其二，若电力系统所含风电 场数目巨大，采用离线 PSCAD ／ EMTDC 对其电磁暂 态过程进行仿真耗时长，几乎无法完成。