[發(fā)明專利]不同時間尺度下多目標協(xié)調(diào)分散風電場無功優(yōu)化控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310241931.6
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103441506B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢作霞;黃旭;楊俊友;朱鈺;厲偉;顏寧;姜立兵;崔嘉
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;遼寧省電力有限公司電力科學研究院;沈陽工業(yè)大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙)21115
• 代理人: 宋鐵軍,周智博

1.一種不同時間尺度下多目標協(xié)調(diào)的分散式風電場無功優(yōu)化控制方法，其特征在于：包括的步驟為：

第一步，通過SCADA檢測控制和采集系統(tǒng)得到風電場的實時數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)通過通訊線纜發(fā)送控制中心；

第二步，控制中心根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進行分鐘級的控制，根據(jù)最優(yōu)潮流計算得到風電場匯集點的電壓參考值為追求經(jīng)濟性，此分鐘級的控制目標是系統(tǒng)的網(wǎng)損最小：

f₁＝min P_loss(1)

其中P_loss為區(qū)域有功網(wǎng)損；

第三步，當下一個分鐘級的控制周期到來時，返回第二步，根據(jù)給定的電壓參考值，控制目標函數(shù)，使網(wǎng)損最小；否則執(zhí)行第四步；

第四步，將采集到的風電場匯集點的電壓參考值與調(diào)度中心參考電壓值進行比較，得到電壓偏差值為了防止設(shè)備的頻繁調(diào)節(jié)，設(shè)置電壓死區(qū)范圍，設(shè)置范圍為-0.01≤ΔU≤0.01，其中ΔU為的幅值；

若電壓偏差值在死區(qū)范圍內(nèi)并且短時閃變滿足國標要求，則不需要進行優(yōu)化，保持上一周期的優(yōu)化方案，等待下一個分鐘級控制周期到來，根據(jù)新的電壓參考值重新執(zhí)行第四步的控制；

若超出死區(qū)控制，針對秒級的無功優(yōu)化控制，系統(tǒng)將以短時閃變最小、電壓偏差最小為綜合優(yōu)化目標函數(shù)，目標函數(shù)為：

f₂＝min(c₁P_st+c₂ΔU)(2)

其中P_st為各個節(jié)點的短時閃變之和；ΔU為匯集點的電壓偏差之和；c₁，c₂為權(quán)重系數(shù)，且c₁+c₂＝1；

第五步，當下一個秒級的控制周期到來時，重新執(zhí)行第四步，根據(jù)給定的電壓參考值，控制目標函數(shù)，使短時閃變最小、電壓偏差最小；否則執(zhí)行第六步；

第六步，針對毫秒級的無功優(yōu)化控制，系統(tǒng)以機組變流器的瞬間最大無功支撐能力為目標，目標函數(shù)為：

$f_3=max\underset{k=1}{\overset{l}{\Σ}}{a}_k{\mathrm{\ΔQ}}_i---\left(3\right)$

其中ΔQ_i為第i個風機的無功支持能力；a_k為權(quán)重系數(shù)，l為選取的權(quán)重系數(shù)個數(shù)，要求

計算出每臺風機所發(fā)出的無功極限與實時測得的無功功率值的差值之和最小值；

第七步，當下一個毫秒級的控制周期到來時，重新進入第六步，根據(jù)給定的電壓參考值，控制目標函數(shù)，使機組變流器的瞬間最大無功支撐能力最大；

第八步，運用自適應(yīng)權(quán)重以及自適應(yīng)罰函數(shù)的遺傳算法進行多目標無功優(yōu)化。

2.如權(quán)利要求1所述的不同時間尺度下多目標協(xié)調(diào)的分散式風電場無功優(yōu)化控制方法，其特征是：所述第一步中的數(shù)據(jù)信息包括每臺風機定子側(cè)電壓、定子電阻、轉(zhuǎn)子電阻、勵磁感抗、相角和每臺風機的出口的有功功率，無功功率數(shù)據(jù)；這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于各個時間級的優(yōu)化計算中。

3.如權(quán)利要求1所述的不同時間尺度下多目標協(xié)調(diào)的分散式風電場無功優(yōu)化控制方法，其特征是：電壓計算過程的約束條件包括：

1)潮流的約束條件如下：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{Mi}=U_i\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{U}_j(G_{ij}{\mathrm{cos\δ}}_{ij}+B_{ij}{\mathrm{sin\δ}}_{ij})+P_{Ni}\\ Q_{Mi}=U_i\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{U}_j(G_{ij}{\mathrm{sin\δ}}_{ij}+B_{ij}{\mathrm{cos\δ}}_{ij})+Q_{Ni}\end{array}\right.,i\∈N---\left(4\right)$

其中P_Mi為風電場第i節(jié)點發(fā)出的有功功率，Q_Mi為風電場第i節(jié)點發(fā)出的無功功率，P_Ni為風電場第i節(jié)點負荷的有功功率，Q_Ni為風電場第i節(jié)點負荷的無功功率，U_i為風電場第i節(jié)點的電壓，U_j為風電場第j節(jié)點的電壓，G_ij為風電場第i節(jié)點和第j節(jié)點之間的電導(dǎo)，B_ij為風電場第i節(jié)點和第j節(jié)點之間的電納，δ_ij為風電場第i節(jié)點和第j節(jié)點之間的電壓相角差，N為風電場的節(jié)點集合；n是以風電場第i節(jié)點為起點所有支路的右端節(jié)點集合；

2)狀態(tài)變量的約束條件如下：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{i\min }\≤U_i\≤U_{imax}\\ {\mathrm{\δ}}_{ij\min }\≤{\mathrm{\δ}}_{ij}\≤{\mathrm{\δ}}_{ij\max }\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中U_i為風電場第i節(jié)點的電壓；δ_ij為風電場第i節(jié)點和第j節(jié)點之間的電壓相角差；

3)控制變量的約束條件如下：

Q_imin≤Q_i≤Q_imax (6)

其中Q_i為每臺機組發(fā)出的無功功率。