IEC 61 400 27 1 Edition 1 0 201 5 02 INTERNATIONAL STANDARD NORME INTERNATIONALE Wind turbines – Part 27 1 Electrical simulation models – Wind turbines Eoliennes – Partie 27 1 Modèles de simulation él[.]
I E C 61 40 -2 -1 ® Edition 201 5-02 I N TE RN ATI ON AL S TAN D ARD N ORM E I N TE RN ATI ON ALE Wi n d tu rbi n es – P art -1 : E l ectri cal si m u l ati on m od el s – Wi n d tu rbi n e s E ol i en n es – IEC 61 400-27-1 :201 5-02(en-fr) P arti e -1 : M od èl es d e s i m u l ati on él ectri q u e – E ol i en n es colour i n sid e T H I S P U B L I C AT I O N I S C O P YRI G H T P RO T E C T E D C o p yri g h t © I E C , G e n e v a , S wi tz e rl a n d All rights reserved Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester If you have any questions about I EC copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or your local I EC member National Committee for further information Droits de reproduction réservés Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'IEC ou du Comité national de l'IEC du pays du demandeur Si vous avez des questions sur le copyright de l'IEC ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de l'IEC de votre pays de résidence IEC Central Office 3, rue de Varembé CH-1 21 Geneva 20 Switzerland Tel.: +41 22 91 02 1 Fax: +41 22 91 03 00 info@iec.ch www.iec.ch Ab ou t th e I E C The I nternational Electrotechnical Commission (I EC) is the leading global organization that prepares and publishes I nternational Standards for all electrical, electronic and related technologies Ab o u t I E C p u b l i ca ti o n s The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC Please make sure that you have the latest edition, a corrigenda or an amendment might have been published I E C Catal og u e - webstore i ec ch /catal og u e The stand-alone application for consulting the entire bibliographical information on IEC International Standards, Technical Specifications, Technical Reports and other documents Available for PC, Mac OS, Android Tablets and iPad I E C pu bl i cati on s s earch - www i ec ch /search pu b The advanced search enables to find IEC publications by a variety of criteria (reference number, text, technical committee,…) It also gives information on projects, replaced and withdrawn publications E l ectroped i a - www el ectroped i a org The world's leading online dictionary of electronic and electrical terms containing more than 30 000 terms and definitions in English and French, with equivalent terms in additional languages Also known as the International Electrotechnical Vocabulary (IEV) online I E C G l os sary - s td i ec ch /g l oss ary More than 60 000 electrotechnical terminology entries in English and French extracted from the Terms and Definitions clause of IEC publications issued since 2002 Some entries have been collected from earlier publications of IEC TC 37, 77, 86 and CISPR I E C J u st Pu bl i s h ed - webstore i ec ch /j u stpu bl i sh ed Stay up to date on all new IEC publications Just Published details all new publications released Available online and also once a month by email I E C C u stom er S ervi ce C en tre - webstore i ec ch /csc If you wish to give us your feedback on this publication or need further assistance, please contact the Customer Service Centre: csc@iec.ch A propos d e l 'I E C La Commission Electrotechnique I nternationale (IEC) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des Normes internationales pour tout ce qui a trait l'électricité, l'électronique et aux technologies apparentées A propos d es pu bl i cati on s I E C Le contenu technique des publications IEC est constamment revu Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié Catal og u e I E C - webstore i ec ch /catal og u e Application autonome pour consulter tous les renseignements bibliographiques sur les Normes internationales, Spécifications techniques, Rapports techniques et autres documents de l'IEC Disponible pour PC, Mac OS, tablettes Android et iPad Rech erch e d e pu bl i cati on s I E C - www i ec ch /search pu b La recherche avancée permet de trouver des publications IEC en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, comité d’études,…) Elle donne aussi des informations sur les projets et les publications remplacées ou retirées E l ectroped i a - www el ectroped i a org Le premier dictionnaire en ligne de termes électroniques et électriques Il contient plus de 30 000 termes et dộfinitions en anglais et en franỗais, ainsi que les termes équivalents dans langues additionnelles Egalement appelé Vocabulaire Electrotechnique International (IEV) en ligne G l oss re I E C - s td i ec ch /g l ossary Plus de 60 000 entrées terminologiques ộlectrotechniques, en anglais et en franỗais, extraites des articles Termes et Définitions des publications IEC parues depuis 2002 Plus certaines entrées antérieures extraites des publications des CE 37, 77, 86 et CISPR de l'IEC I E C J u st Pu bl i s h ed - webstore i ec ch /j u stpu bl i s h ed Restez informé sur les nouvelles publications IEC Just Published détaille les nouvelles publications parues Disponible en ligne et aussi une fois par mois par email S ervi ce Cl i en ts - webstore i ec ch /csc Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette publication ou si vous avez des questions contactez-nous: csc@iec.ch I E C 61 40 -2 -1 ® Edition 201 5-02 I N TE RN ATI ON AL S TAN D ARD N ORM E I N TE RN ATI ON ALE colour i n sid e Wi n d tu rbi n e s – P art -1 : E l ectri cal si m u l ati on m od e l s – Wi n d tu rbi n es E ol i e n n es – P arti e -1 : M od èl e s d e s i m u l ati on él e ctri q u e – E ol i en n es INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION COMMISSION ELECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE ICS 27.1 80 ISBN 978-2-8322-2226-3 Warn i n g ! M ake s u re th at you obtai n ed th i s pu bl i ca ti on from an au th ori zed d i s tri bu tor Atten ti on ! Veu i l l ez vou s ass u rer q u e vou s avez obten u cette pu bl i cati on vi a u n d i stri b u teu r ag ré é ® Registered trademark of the International Electrotechnical Commission –2– I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 CONTENTS FOREWORD I NTRODUCTI ON Scope 2 Norm ative references Terms, definitions, abbreviations and subscripts Terms and definitions Abbreviations and subscripts Abbreviations 2 Subscripts Sym bols and units General Sym bols (units) Specification of m odels 21 Overview 21 General specifications 21 Model interface 23 Parameters and initialisation 24 General 24 Param eter categories 24 Global param eters 24 4 I nitialisation 24 5 Modular structure of models 25 5 Generic modular structure 25 5 Type 26 5 Type 28 5 Type 30 5 Type 33 Module library 37 Aerod ynamic models 37 Mechanical models 38 Generator set models 39 Electrical equipm ent 44 Control models 44 6 Grid protection model 55 Specification of validation procedure 57 Overview 57 General specifications 58 Validation procedure 59 Voltage dips 59 Reference point changes 64 3 Grid protection 64 Annex A (informative) Validation test documentation 66 A General 66 A Simulation m odel and validation setup inform ation 66 A Template for validation test results 66 I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 –3– General 66 A 3.1 A 3.2 Voltage dips 67 A 3.3 Reference point changes 67 A 3.4 Grid protection 68 Annex B (normative) Limits to possible model accuracy 69 B General 69 B I nevitable simulation errors 69 B Measurem ent errors 69 Annex C (norm ative) Digital n d order criticall y dam ped low pass filter 71 Annex D (inform ative) Simplified plant level m odel 72 D General 72 D Area of application 72 D Voltage and reactive power controller m odel description 72 D Frequency and active power controller model description 74 Annex E (informative) Two-dimensional aerod yn am ic m odel 76 E Objective 76 E Model approach 76 E Model param eter fits 77 E Use cases 80 E 4.1 General 80 E 4.2 Stability stud y use cases 80 E 4.3 Validation use cases 80 E Model initialisation at derated conditions 80 Annex F (inform ative) Generic Software I nterface for use of models in different software environments 81 F.1 Description of the approach 81 F.2 Description of the Software interface 82 F Description of data structures 82 F 2 Functions for comm unication through the ESE-interface 83 F I nputs, Outputs, Param eters 85 Annex G (norm ative) Block symbol library 86 G.1 General 86 G.2 Time step delay 86 G.3 Stand-alone ram p rate lim iter 86 G.4 First order filter with absolute limits, rate lim its and freeze flag 87 G.5 Lookup table 88 G.6 Comparator 88 G.7 Timer 88 G.8 Anti windup integrator 89 G.9 I ntegrator with reset 90 G.1 First order filter with lim itation detection 90 G.1 Delay flag 91 G.1 Raising edge detection 91 Bibliograph y 93 Figure – Classification of power system stability according to I EEE/CI GRE J oint Task Force on Stability Term s and Definitions Figure – Example of step response –4– Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 – General interface between WT m odel, grid model and WP model 23 – General interface for initialisation of WT model, WP m odel and grid model 25 – Generic modular structure of WT models 26 – Main electrical and mechanical components of type WTs 26 – Modular structure for the type A WT model 27 – Modular structure for the type B WT model 28 – Main electrical and mechanical com ponents of type WTs 29 – Modular structure for the type WT model 29 1 – Modular structure for the type control model 30 – Main electrical and m echanical components of type WTs 31 – Modular structure for the type WT model 31 – Modular structure for the type control m odels 32 – Main electrical and m echanical com ponents of type WTs 33 – Modular structure for the type 4A WT model 34 – Modular structure for the type 4A control m odel 34 – Modular structure for the type 4B WT m odel 35 – Modular structure for the type 4B control m odel 36 20 – Block diagram for constant aerod ynamic torque model 37 21 – Block diagram for one-dimensional aerod ynam ic model 37 22 – Block diagram for two-dim ensional aerod ynamic model 38 23 – Block diagram for two m ass model 39 24 – Block diagram for type 3A generator set model 40 25 – Block diagram for type 3B generator set m odel 42 26 – Block diagram for type generator set m odel 43 27 – Block diagram for the reference fram e rotation model 44 28 – Block diagram for pitch control power m odel 45 29 – Block diagram for pitch angle control m odel 46 30 – Block diagram for rotor resistance control model 47 31 – Block diagram for type P control m odel 48 32 – Block diagram for type torque PI 49 33 – Block diagram for type 4A P control model 49 34 – Block diagram for type 4B P control model 50 35 – Block diagram for Q control model 52 36 – Block diagram for current limiter 54 37 – Block diagram for constant Q limitation m odel 54 38 – Block diagram for QP and QU limitation model 55 39 – Block diagram for grid protection system 56 40 – Block diagram for u-f measurem ent 57 41 – Signal processing structure with "play-back" method applied 60 42 – Signal processing structure with "full grid simulation" m ethod applied 61 43 – Voltage dip windows 63 D.1 – Block diagram for WP reactive power controllers 74 D.2 – Block diagram for WP active power controller 75 I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 –5– Figure E – Aerod ynamic power as function of blade angle Θ and wind speed v 77 Figure E – Partial derivative of power with respect to rotor speed change ∂ p aero /∂ ω WTR as function of blade angle Θ and wi nd speed v 77 Figure E – Partial derivative of power with respect to blade angle d p θ as function of blade angle Θ 78 Figure E – Partial derivative of power with respect to rotor speed change dp ω as function of wind speed v for p.u (solid line) and 0, p.u (dashed line) active power 78 Figure E – Approxim ation of aerod ynamic power as function of wind speed 79 Figure E – Approxim ation of the blade angle as function of wind speed 79 Figure F – Sequence of Simulation on use of ESE-interface 85 Figure G – Block symbol for single integration time step delay 86 Figure G – Block symbol for stand-alone ram p rate lim iter 86 Figure G – Block diagram for im plementation of the stand-alone ramp rate limiter 87 Figure G – Block symbol for first order filter with absolute limits, rate lim its and freeze flag 87 Figure G – Block diagram for im plementation of the first order filter with absolute limits, rate lim its and freeze state 87 Figure G – Block diagram for im plementation of the freeze state without filter ( T = ) 88 Figure G – Block symbol for lookup table 88 Figure G – Block symbols for comparators 88 Figure G – Block symbol for tim er 89 Figure G – Function of timer 89 Figure G 1 – Block sym bol for anti windup integrator 89 Figure G – Block diagram for im plementation of anti windup integrator 90 Figure G – Block sym bol for integrator with reset 90 Figure G – Block sym bol for first order filter with limitation detection 90 Figure G – Block diagram for im plementation of first order filter with lim itation detection 91 Figure G – Block sym bol for delay flag 91 Figure G – Block diagram for im plementation of delay flag 91 Figure G – Block sym bol raising edge detection 92 Figure G – Block diagram for raising edge detection 92 Table Table Table Table Table Table Table Table Table Table Table Table – Global WT m odel param eters 24 – I nitialisation variable used explicitl y in model block diagrams 25 – Modules used in type A model 27 – Modules used in type B model 28 – Modules used in type model 30 – Modules used in type model 32 – Modules used in type 4A model 35 – Modules used in type 4B model 36 – Parameter list for one-dim ensional aerod ynamic model 37 – Param eter list for two-dim ensional aerod ynam ic m odel 37 1 – Param eter list for two-m ass m odel 39 – Param eter list for type 3A generator set model 40 –6– I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 Table – Parameter list for type 3B generator set m odel 41 Table – Param eter list for type generator set model 43 Table – Param eter list for reference fram e rotation model 43 Table – Param eter list for pitch control power model 44 Table – Param eter list for pitch angle control model 45 Table – Param eter list for rotor resistance control model 46 Table – Param eter list for p control m odel type 47 Table 20 – Param eter list for p control m odel type 4A 49 Table 21 – Param eter list for p control m odel type 4B 50 Table 22 – General WT Q control m odes MqG 50 Table 23 – U VRT Q control modes MqU VRT 51 Table 24 – Param eter list for q control m odel 51 Table 25 – Description of FU VRT flag values 53 Table 26 – Param eter list for current lim iter m odel 53 Table 27 – Param eter list for constant Q lim itation m odel 54 Table 28 – Param eter list for QP and QU lim itation m odel 55 Table 29 – Param eter list for grid protection model 56 Table 30 – Windows applied for error calculations 63 Table A – Required inform ation about sim ulation m odel and validation setup 66 Table A – Additional inform ation required if full grid method is applied 66 Table A – Validation summary for voltage dips 67 Table A – Validation summary for reference point changes 68 Table A – Validation summ ary for grid protection 68 Table D – Param eters used in the voltage and reactive power control model 73 Table D – Param eters used in the frequency and active power control model 74 Table E – Points characterising the relation between the wind speed v and the partial derivative dp ω 78 Table E – Parameter list for the aerod ynamics of a specific WT type 79 I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 –7– INTERNATI ONAL ELECTROTECHNI CAL COMMISSI ON _ WI N D T U RB I N E S – P a rt -1 : E l e c tri c a l s i m u l a ti o n m o d e l s – Wi n d t u rb i n e s FOREWORD ) The I nternati on al Electrotechni cal Comm ission (I EC) is a worl d wid e organization for stan dardization com prisin g all n ation al el ectrotechnical comm ittees (I EC National Comm ittees) The object of I EC is to prom ote internati onal co-operation on all q uestions concerni ng stand ardi zati on in the el ectrical an d electronic fi elds To this en d and in additi on to other acti vities, I EC pu blish es I nternational Stan dards, Techn ical Specificati ons, Technical Reports, Publicl y Avail abl e Specificati ons (PAS) an d Gu ides (h ereafter referred to as “I EC Publication(s)”) Th ei r preparation is entrusted to tech nical comm ittees; any I EC N ational Comm ittee interested in the subj ect dealt with m ay partici pate in this preparatory work I nternational, governm ental an d n on governm ental organ izations l iaising with th e I EC also participate i n this preparation I EC collaborates closel y with the I ntern ational Organi zation for Stand ardization (I SO) in accordance with ditions determ ined by agreem ent between th e two organi zati ons 2) The form al decisions or ag reem ents of I EC on tech nical m atters express, as n early as possible, an i nternati onal consensus of opi nion on the rel evant subjects since each technical com m ittee has representati on from all interested I EC N ational Com m ittees 3) I EC Publications have the form of recom m endations for intern ational use an d are accepted by I EC National Com m ittees in that sense While all reasonable efforts are m ade to ensure that the tech nical content of I EC Publications is accu rate, I EC cann ot be h eld responsi ble for th e way in which th ey are used or for an y m isinterpretation by an y en d u ser 4) I n order to prom ote intern ational u niform ity, I EC National Com m ittees und ertake to apply I EC Publications transparentl y to the m axim um extent possible i n their national an d regi on al publicati ons Any d ivergence between an y I EC Publication and the correspondi ng national or regi on al publicati on sh all be clearl y in dicated in the latter 5) I EC itself d oes n ot provi de an y attestation of conform ity I n depend ent certificati on bodies provi de conform ity assessm ent services and, in som e areas, access to I EC m arks of conform ity I EC is not responsi ble for an y services carri ed out by ind ependent certification bodi es 6) All users shou ld ensure that th ey have the l atest editi on of thi s publicati on 7) No liability shall attach to I EC or its directors, em ployees, servants or ag ents inclu din g in divi dual experts an d m em bers of its technical com m ittees and I EC Nati on al Com m ittees for any person al i njury, property d am age or other dam age of any nature whatsoever, wheth er di rect or indirect, or for costs (includ i ng leg al fees) and expenses arisi ng out of the publ ication, use of, or relian ce upon, this I EC Publicati on or any other I EC Publications 8) Attention is drawn to th e N orm ative references cited in th is publ ication Use of the referenced publ ications is indispensable for the correct applicati on of this publication 9) Attention is drawn to the possibility that som e of the elem ents of this I EC Publication m ay be the su bject of patent rig hts I EC shall not be held responsibl e for identifyi ng any or all such patent ri ghts I nternational Standard I EC 61 400-27-1 has been prepared I EC Technical Com m ittee 88: Wind turbines The text of this draft is based on the following documents: Enqui ry draft Report on votin g 88/51 0/FDI S 88/529/RVD Full inform ation on the voting for the approval of this technical specification can be found in the report on voting indicated in the above table This publication has been drafted in accordance with the I SO/I EC Directives, Part –8– I EC 61 400-27-1 :201 A list of all parts in the I EC 61 400 series, published under the general title be found on the I EC website I EC 201 Wind turbines, can The committee has decided that the tents of this publication will rem ain unchanged until the stability date indicated on the I EC web site under "http://webstore iec.ch" in the data related to the specific publication At this date, the publication will be • • • • reconfirmed, withdrawn, replaced by a revised edition, or amended I M P O RT AN T th at it – Th e co n ta i n s u n d e rs t a n d i n g c o l o u r p ri n t e r of ' co l ou r c o l o u rs i ts i n si de' wh i ch c o n te n ts l og o a re U s e rs on th e co ver c o n s i d e re d sh ou l d pag e to t h e re fo re of th i s be p ri n t p u b l i cati o n u s e fu l th i s fo r i n d i c a te s th e d ocu m en t c o rre c t u si n g a – 88 – F.2 Contient des inform ations relatives au signal d'entrée typedef struct { const char_T * const const char_T * const const int32_T }StaticESEI nputSign al; Nam e; BlockPath; Width; // Nom du signal d e sorti e // Chem in vers le bl oc du m odèle Sim ulink // Larg eu r du sig nal S t a t i c E S E P a m e t e r D e s c ri p t i o n : Contient des informations relatives aux param ètres de m odèle typedef struct const char_T * const { const char_T * const const char_T * const const real 64_T const real 64_T const real 64_T }StaticESEParam eter; Nam e; Descripti on; Unit; DefaultValu e; MinValu e; MaxVal ue; // // // // // // Nom du param ètre Description Unité Valeur par défaut Valeur m inim ale Valeur m axim ale E S E E xt e n s i o n D e s c ri p t i o n : Mém oire supplém entaire pour les extensions ultérieures typedef u nion { int8_T uint8_T int1 6_T uint1 6_T int32_T uint32_T char_T real32_T real64_T voi d }ESEExtension; F.2 // Nom du signal d'entrée // Chem in vers le bl oc du m odèle Sim ulink // Larg eu r du sig nal Contient des inform ations relatives au signal de sortie typedef struct { const char_T * const const char_T * const const int32_T }StaticESEOutputSig nal; F.2 Nam e; BlockPath; Width; S tati c E S E O u u tS i g n a l D e s c ri p t i o n : F.2 I EC 201 S t ati c E S E I n p u tS i g n al D e s c ri p t i o n : F.2 I EC 61 400-27-1 :201 UserI nt8_8[8]; UserUint8_8[8]; UserI nt1 6_4[4]; UserUint1 6_4[4]; UserI nt32_2[2]; UserUint32_2[2]; UserChar_8[8]; UserReal32_2[2]; UserReal64; *UserVoidPtr; F o n cti on s d e com m u n i cati on p a r l ' i n t e rm é d i a i re d e l ' i n t e rfa c e E S E Les fonctions suivantes commandent la séquence de la simulation U ne séquence classique est présentée la Figure F c o n s t S t a t i c E xt S i m E n v C a p i * c d e c l D e s c ri p t i o n : M o d e l _G e t I n fo ( ) : Donne des informations générales sur le modèle NU LL sur erreur, autre pointeur vers la structure StaticExtSimEnvCapi remplie V a l e u r d e re t o u r: I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 – 89 – I n s t a n c e E xt S i m E n v C a p i * c d e c l M o d e l _I n s t a n c e ( u i n t _T U s e S o l v e rI n D L L , re a l _T T a ) : D e s c ri p t i o n : Crée l'instance du modèle : Résolveur interne, 0: Résolveur externe > 0: durée d'échantillonnage; -1 : durée d'échantillonnage prédéfinie U s e S o l v e rI n D L L : Ta: NU LL sur erreur, autre pointeur vers la structure I nstanceExtSim EnvCapi remplie V a l e u r d e re t o u r: c o n s t c h a r_T * c d e c l M o d e l _ C h e c k P a m e t e rs ( I n s t a n c e E xt S i m E n v C a p i *p I n s tan c e C ap i ) : D e s c ri p t i o n : Vérifie si les valeurs de paramètre se trouvent dans la plage correcte V a l e u r d e re t o u r: c o n s t c h a r_T * c d e c l D e s c ri p t i o n : M o d e l _I n i t i a l i z e ( I n s ta n c e E xt S i m E n v C a p i *p I n s tan ce C a p i ) : I nitialise le modèle V a l e u r d e re t o u r: *p I n s tan ce C ap i ) : Null si pas d'erreur, autre chne avec description d'erreur c o n s t c h a r_T * c d e c l D e s c ri p t i o n : M o d e l _L o a d fl o w ( I n s t a n c e E x t S i m E n v C a p i Procède une itération de flux de puissance V a l e u r d e re t o u r: NU LL sur erreur, autre chne avec description d'erreur NU LL si pas d'erreur, autre chne avec description d'erreur c o n s t c h a r_T * c d e c l M o d e l _O u t p u t s ( I n s t a n c e E xt S i m E n v C a p i *p I n s tan ce C a p i , u i n t _T I s M a j o rT i m e S t e p ) : D e s c ri p t i o n : Procède un intervalle et recalcule les sorties I s M a j o rT i m e S t e p : V a l e u r d e re t o u r: Null si pas d'erreur, autre chne avec description d'erreur c o n s t c h a r_T * c d e c l D e s c ri p t i o n : M o d e l _U p d a t e ( I n s t a n c e E xt S i m E n v C a p i *p I n s ta n c eC ap i ) : Met j our les variables d'état V a l e u r d e re t o u r: : I ntervalle m ajeur; 0: I ntervalle m ineur (entre deux intégrations) Null si pas d'erreur, autre chne avec description d'erreur c o n s t c h a r_T * c d e c l M o d e l _D e ri v a t i v e s ( I n s t a n c e E xt S i m E n v C a p i *p I n s tan c e C ap i ) : Calcule les dérivées des variables d'état (nécessaire uniquement si le résolveur externe est utilisé) D e s c ri p t i o n : V a l e u r d e re t o u r: Null si pas d'erreur, autre chne avec description d'erreur c o n s t c h a r_T * c d e c l M o d e l _T e rm i n a t e ( I n s t a n c e E xt S i m E n v C a p i *p I n s tan c e C ap i ) : D e s c ri p t i o n : Supprime l'instance de m odèle et annule l'allocation de mém oire V a l e u r d e re t o u r: Null si pas d'erreur, autre chne avec description d'erreur – 90 – I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 IEC Figure F.1 – Séquence de simulation su r l'utilisation de l'interface ESE F.2.3 Entrées, Sorties, Paramètres Les exigences suivantes doivent être satisfaites pour faciliter l'utilisation de M atlab: – – – – Valeurs virgule flottante Scalaires ou vecteurs (pas de m atrices, structure ni bus) Valeurs réelles (pas com plexes) Entrées et sorties en fonction de l'échantillon (pas du cadre) I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 – 91 – An n exe G (normative) Bi bl i oth èq u e d es s ym bol es d u bl oc G.1 G én éral i tés La présente Annexe a pour obj et de décrire la m ise en œuvre détaillée de certains sym boles de bloc norm alisés contenus dans les figures qui décrivent les modèles G.2 Retard d 'i n terval l e Le sym bole du retard d'intervalle d'intégration sim ple est indiqué dans la Figure G e − sT x s y IEC NOTE Le param ètre du m odèle Ts est incl us dans la l iste des param ètres gl obau x Tableau F i g u re G – S ym b ol e d u bl oc p o u r reta rd d 'i n terval l e d ' i n tég rati o n s i m pl e De manière formelle, les sorties y retardent l'entrée x avec intervalle Ts conform ément (G.1 ) y (t ) = x(t − Ts ) G.3 (G.1 ) Li m i teu r d e tau x d e vari ati on au to n om e Le sym bole du lim iteur de taux de variation autonom e est présenté la Figure G dymax x y dymin IEC F i g u re G – S ym b ol e d u bl oc po u r l i m i teu r d u tau x d e va ri ati on au ton o m e La m ise en œuvre de ce lim iteur de taux de variation autonom e est présentée la Figure G – 92 – I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 TS*dymax x + Σ + – Σ y + TS*dymin e − sT s IEC NOTE Le param ètre du m odèle Ts est incl us dans la l iste des param ètres gl obau x Tableau Fig u re G – Symbol e d e pri n ci pe de l a mi se en œu vre du l i mi teu r d u tau x d e vari ati on au tonom e G.4 Fi ltre de premier ordre avec l imi tes absolu es, limites assign ées et drapeau bl oqué Le sym bole du filtre de prem ier ordre avec lim ites absolues, lim ites assignées et drapeau bloqué est présenté la Figure G ymax dymax x 1 + sT dymin F y ymin Freeze IEC Lég en d e An g l s Freeze Fran ỗai s Bloqu ộ Figu re G – Symbol e d u bl oc pou r fi ltre d e premi er ord re avec li mites absol u es, lim ites assi gn ées et d rapeau bloqu é La mise en œuvre de ce filtre de premier ordre est présentée la Figure G Les lim ites absolues sont appliquées la valeur de l'état et la sortie du bloc Les lim ites assignées sont appliquées la vitesse de variation de l'état et la sortie du bloc L'état reste inchangé lorsque le drapeau bloqué est défini I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 – 93 – F dymax x + ymax Σ T – dymin y s ymin IEC Figure G.5 – Schéma de principe de la mise en œuvre du filtre de premier ordre avec limites absolues, limites assignées et état bloqué Si l'utilisateur contourne le filtre en définissant la constante de temps du filtre T = , le blocage et la limitation doivent alors être m is en œuvre comm e indiqué dans la Figure G F ymax dymax x ymin dymin y e − sT s IEC Figure G.6 – Schéma de principe de la mise en œuvre de l'état bloqué sans filtre ( T = ) G.5 Table de conversion Le sym bole de la table de conversion est présenté la Figure G x y( x) y IEC Figure G.7 – Symbole de bloc de la table de conversion La table est présentée sous forme d'ensem ble de valeurs correspondantes ( x , y ) définissant des points La fonction de table de conversion définit une relation linéaire par partie entre les points spécifiés, ce qui signifie que les valeurs y sont calculées par interpolation linéaire Les points situés l'extérieur de la plage x spécifiée utilisent la valeur x la plus proche, c'est-àdire l'extension au lieu de l'extrapolation G.6 Comparateur Les symboles des comparateurs sont présentés la Figure G – 94 – x1 x2 > x1 x2 F a) F = ( x1 > x2 ) x1 x2 < I EC 61 400-27-1 :201 ≥ I EC 201 F b) F = ( x1 ≥ x2) x1 x2 F ≤ F d) F = (x1 ≤ x2 ) c) F = ( x1 < x2) IEC NOTE L' opérateu r ou ≥ u ti l i se tou j ou rs l 'en trée su péri eu re x com m e argum ent avant et l'entrée inférieure x comm e argum ent arrière F i g u re G – S ym b ol es d e bl o cs d e s co m p arate u rs G.7 Tem pori s ateu r Le sym bole du temporisateur est présenté la Figure G Freset TIMER tactive IEC Lé g en d e An g l s TI MER F ran ỗ s TEMPORI SATEUR F i g u re G – S ym b ol e d e b l o c d u tem p o ri s ate u r La fonction du tem porisateur est illustrée dans la Figure G Le temps de sortie tactive est rem is lorsque le drapeau d'entrée Freset est (TRU E), et m is jour lorsque Freset est (FALSE) Freset t tactive t IEC F i g u re G – F o n cti on d u tem p ori s ateu r I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 – 95 – De manière formelle, ce temporisateur calcule le tem ps t active conformément (G 2) tactive = t − treset (G.2) I ci, treset correspond la dernière fois où Freset était de G.8 I n t é g t e u r a n t i w i n d u p Le sym bole d'un intégrateur antiwindup est présenté la Figure G 1 L'intégrateur arrête le "winding up" si Fm ax = et arrête le "winding down" si Fm in = Fmax An ti Wi n d U p dymax ymax x y sT dymin ymin Fmin An ti Wi n d D own IEC F i g u re G 1 – S y m b o l e d e b l o c d e l ' i n t é g t e u r a n t i w i n d u p La m ise en œuvre de cet intégrateur antiwindup est présentée dans la Figure G Fmax Fmin ymax dymax x T dymin 0 1 s y ymin IEC F i g u re G – S y m b o l e d e p ri n c i p e d e l a m i s e e n G.9 œ u v re d e l ' i n t é g t e u r a n t i w i n d u p I n t é g t e u r a ve c ré i n i t i a l i s a t i o n Le symbole d'un intégrateur avec réinitialisation est présenté la Figure G L'état de l'intégrateur y est réinitialisé sur la valeur y reset si F = – 96 – I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 ymax x y sT ymin F Reset yreset IEC F i g u re G – S ym bo l e d e bl o c d e l ' i n tég rateu r ave c réi n i ti al i s a ti o n G.1 Fi l tre d e prem i er ord re avec d étecti o n d e l i m i tati on Le sym bole d'un filtre de prem ier ordre avec détection de lim itation est présenté la Figure G ymax dymax Fmax y Fmin x + sT dymin ymin IEC F i g u re G – S ym bo l e d e b l o c d e fi l tre d e pre m i er o rd re ave c d éte cti on d e l i m i tati on La mise en œuvre de ce filtre de premier ordre avec détection de limitation est présentée la Figure G ≥ ymax dymax x + Σ – ≤ OR 1 T y s dymin Fmax ymin ≤ ≥ OR Fmin IEC F i g u re G – Sch é m a d e p ri n ci p e d e l a m i s e en œ u vre d u fi l tre d e pre m i er o rd re ave c d éte cti o n d e l i m i tati on I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 – 97 – G 1 Drapeau de retard La fonction de drapeau de retard est utilisée pour fournir un drapeau de défaut étendu Fo qui ajoute une valeur post-défaut au drapeau de défaut d'entrée Fi avec la valeur sans défaut et la valeur de défaut Le retard Td spécifie la durée pendant laquelle Fo conserve la valeur Le sym bole d'un drapeau de retard est présenté la Figure G Fi Td Delay Flag Fo IEC Figu re G – Symbole de bl oc du d rapeau de retard Le drapeau de retard peut être m is en œuvre comm e illustré dans la Figure G TIMER < Td Fi 1 Fo IEC Lég en d e An g l s Fran çai s TI MER TEMPORI SATEUR Fig u re G – Sch éma d e pri n ci pe de l a mi se en œu vre d u drapeau d e retard G Détecti on du front montant La détection du front montant fournit un drapeau de sortie qui indique si la variable d'entrée a augm enté une valeur supérieure depuis l'échantillon précédent Le sym bole de la détection du front montant est présenté la Figure G x F IEC Fi gu re G – Symbole de bloc de l a d étection du fron t m on tan t La détection du front m ontant peut être mise en œuvre comme illustré dans la Figure G – 98 – x e − sTs I EC 61 400-27-1 :201 > I EC 201 F IEC NOTE Le param ètre du m odèle Ts est incl us dans la l iste des param ètres gl obau x Tableau F i g u re G – S ch é m a d e p ri n ci p e d e l a d é te cti on d u fron t m on tan t I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 – 99 – Bibliographie Vocabulaire Electrotechnique International – Partie 415: Aérogénérateurs I EC 61 400-25 (toutes les parties), Wind turbines – Part 25: Communications for monitoring and control of wind power plants I EC 60050-41 5, NERC Special Report Standard Models for Variable Generation N ERC May 8, 201 F J Buendia and B B Gordo Generic simplified sim ulation m odel for DFI G with active crowbar Proceedings of 1 th I nternational Workshop on Large-Scale I ntegration of Wind Power into Power Systems, Novem ber 201 2, Lisbon, Portugal A Ellis, Y Kazachkov, E M uljadi, P Pourbeik and J Sanchez-Gasca, Description and Technical Specifications for Generic WTG Models – a status report Proceedings of the 201 IEEE PES PSCE, M arch 201 , Phoenix, Arizona, USA J Fortmann, S Engelhardt, J Kretschm ann, C Feltes, I Erlich New Generic Model of WTs for RMS-Type Sim ulation I EEE Transactions on Energ y Conversion Vol 29, I ssue , pp.1 091 March 201 J Fortmann Modeling of Wind Turbines with Doubl y Fed Generator System PhD Thesis at Department of Electrical Power Systems, University of Duisburg-Essen Springer 201 4.J Fortmann, S Engelhardt, J Kretschmann, C Feltes, M Janssen, T Neum ann and I Erlich, “Generic Sim ulation Model for DFI G and Full Size Converter based WTs”, Proceedings of the 9th I nternational Workshop on Large-Scale I ntegration of Wind Power, Quebec/Canada, October 201 Ö Göksu, R Teodorescu, C L Bak, F I ov, P C Kjær I nstability of WT Converters During Current I nj ection to Low Voltage Grid Faults and PLL Frequency Based Stability Solution IEEE Transaction on Power Systems, I ssue 99, J anuary 201 A D Hansen, F I ov, F Blaabjerg, L.H H ansen Review of Contemporary WT Concepts and their Market Penetration Wind Engineering Vol 28, I ssue 3, pp 247–263 (2004) A D H ansen, P Sørensen, F I ov, F Blaabjerg Centralised power control of wind farm with doubl y fed induction generators Renewable Energ y (2006) 31 , 935-951 C Jauch, P Sørensen, B Bak-Jensen Simulation m odel of a transient fault controller for an active-stall WT Wind Eng (2005) 29, 33-48 J R Kristoffersen, P Christiansen H orns rev offshore windfarm: its m ain controller and remote control system Wind Eng 2003; 27(5): 351 –66 P Kundur, J Paserba, V Ajjarapu, G Andersson, A Bose, C Canizares, N H atziargyriou, D Hill, A Stankovic, C Taylor, T Van Cutsem , V Vittal I EEE/CI GRE Joint Task Force on Stability Terms and Definitions I EEE Transactions on Power Systems, Vol 9, N o 2, pp 387-1 401 May 2004 System Stability Definition and Classification of Power P Pourbeik Specification of the Second Generation Generic Models for WT Generators EPRI Sept 201 W W Price and J J Sanchez-Gasca, “Sim plified WT Generator Aerod ynamic M odels for Transient Stability Studies”, Proceedings of the I EEE PSCE 2006 P Sørensen, B Andresen, J Bech, J Fortmann, P Pourbeik Progress in I EC 61 400-27 I n Proceedings of the 1 th I nternational Workshop on Large-Scale I ntegration of Wind Power – 200 – I EC 61 400-27-1 :201 I EC 201 into Power Systems as well as on Transm ission Networks for Offshore Wind Power Plants, 201 2, Lisbon (PT), 3-1 N ov P Sørensen, B Andresen, J Fortm ann, K J ohansen, P Pourbeik Overview, status and outline of the new I EC 61 400-27 – Electrical sim ulation models for wind power generation I n Proceedings 0th I nternational Workshop on Large-Scale I ntegration of Wind Power into Power System s as well as on Transm ission N etworks for Offshore Wind Power Plants, 201 , Aarhus (DK), 25-26 Oct _ INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSI ON 3, rue de Varembé PO Box 31 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