ГОСТ Р 54418.27.1-2019 (МЭК 61400-27-1:2015) Установки ветроэнергетические. Часть 27-1. Общие имитационные модели ветроэнергетических установок, присоединенных к энергосистеме

     5.2 Требования к моделям

Модели должны учитывать все типы ВЭУ, широко используемых для работы в энергосистемах (см. 5.1).

Для представления типичной реакции ВЭУ модели должны быть упрощенными, но при этом достаточно полными для достоверного описания динамического поведения на выводах ВЭУ и пригодными для исследования переходных процессов в энергосистеме с присоединенными ВЭУ.

Модели должны иметь модульную структуру. Это позволяет проводить их необходимую доработку в случае появления новых технологий или новых способов управления.

Модели должны быть четко определены при помощи структурных схем. Объяснения нелинейных компонентов, применяемых в модели уравнений, и всех особенностей работы модели должны позволять любому разработчику программного обеспечения выполнить разработку модели.

Общие модели ВЭУ включают общие модели модулей защиты электрической сети и управления, которые отличаются от конкретных устройств, применяемых для этих целей. Структура моделей должна позволять проводить замену общих модулей защиты электрической сети и управления на модули защиты и управления конкретного поставщика. Для представления возможных вариантов устройств модели указанных модулей должны включать легко настраиваемую параметризацию, которая может быть выполнена в отдельных модулях, представляющих средства защиты и управления.

Защита электрической сети по перенапряжению или понижению напряжения и по отклонениям частоты должна быть включена в модель в тех местах, где она представлена в системе управления. Защита электрической сети может быть представлена отдельными модулями, которые подключаются к основной модели ВЭУ.

Примечание - Установленные в стандарте модели не отображают защиту электрической сети с временем срабатывания, менее чем один период.

Модели должны обеспечивать получение свойств, проявляющихся при учете только прямой последовательности основной частоты.

Модели должны представлять все существенные динамические свойства по прямой последовательности основной частоты и описывать состояние системы:

- при симметричных коротких замыканиях в питающей сети (внешней по отношению к ВЭС, включая время восстановления напряжения);

- отклонениях частоты и напряжения в энергосистеме;

- электромеханических резонансах при биениях ротора синхронных генераторов (обычно в диапазоне 0,2-4,0 Гц);

- изменении опорных значений параметров, по которым происходит регулирование в модели ВЭУ.

- изменении опорных значений параметров, по которым ведется регулирование в модели ВЭУ.

Примечание - В общем случае для изучения устойчивости большинства электроэнергетических систем достаточно моделирования характеристик прямой последовательности. Правильное представление составляющих обратной и нулевой последовательности представляется неоправданно затруднительным.

Модель должна включать возможность генерации ВЭУ реактивной мощности.

Модели должны быть верны в интервале допустимых в соответствии с ГОСТ Р 58491 отклонений частоты напряжения в энергосистеме (см. также [3]).

Модели должны правильно представлять отклонения напряжения установившегося режима от номинального значения, установленные в нормативных документах на момент применения настоящего стандарта.

Модели должны правильно представлять явления динамических изменений напряжения (например, короткие замыкания), когда напряжение может испытывать кратковременные провалы до уровня, близкого к нулевому.

Примечание - Модели не гарантируют правильности номенклатуры и очередности событий при перенапряжениях в электрической сети, к которой подключены ВЭУ. Для случаев провалов напряжения правильность моделей также ограничена в случае неустойчивости управления преобразователем мощности.

Типичное время имитационного моделирования реакции ВЭУ на внешние воздействия составляет от 10 до 30 секунд. В таком масштабе времени скорость ветра предполагается постоянной.

Шаг интегрирования по времени составляет до 1/4 периода и, следовательно, диапазон частот, при котором процесс воссоздается адекватно, не может превышать 15 Гц.

Примечания

1 Модели, установленные в настоящем стандарте, дают устойчивые результаты при шаге интегрирования по времени, составляющем 1/2 периода, но при этом требуется изменение некоторых постоянных времени до уровня не менее удвоенного шага интегрирования по времени. Такое изменение параметров повлияет на точность моделирования.

2 Обычно принимается, что минимальная постоянная времени, которая включается в динамическую модель, должна составлять удвоенный шаг интегрирования по времени. Таким образом, ограничение шага интегрирования одной четвертью периода моделируемых колебаний обеспечивает работоспособность модели с шагом интегрирования по времени 0,005 с в наихудшем случае (50 Гц). При этом минимальная постоянная времени составляет 0,01 с. Для инерционного звена с постоянной времени 0,01 с граница полосы пропускания при затухании в 3 дБ составляет 10 рад/с, что соответствует 15,9 Гц, которые округляются в меньшую сторону до 15 Гц.

Модель должна инициализироваться к установившемуся режиму при полной или частичной номинальной мощности ВЭУ посредством расчета потокораспределения мощности.

Внешние условия, такие как скорость ветра, должны быть включены в расчеты неявно через доступную аэродинамическую мощность.

В расчетах следует учитывать инерционные свойства комбинации ветроколеса/ротора с генератором и первую гармонику крутильных колебаний там, где они могут существенно влиять на колебания мощности.