[發明專利]基于數據驅動建模的風電場無功電壓優化控制方法

有效

• 申請號: 202210108334.5
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114583710B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 臧曉笛;王中冠;郭力
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于數據驅動建模的風電場無功電壓優化控制方法，依據風電場的風機歷史數據開展風電場潮流準穩態建模，并以風力發電機無功功率，靜止無功發生器SVG無功功率作為控制變量，根據節點電壓對控制變量的靈敏度關系，以控制調整量最小為目標函數，設定節點電壓線性約束，建立含風電機組和SVG的電力系統電壓越限優化模型用以實現無功電壓優化控制，包括以下步驟：

1)風電場的非線性潮流方程如下：

其中，輸出變量y＝[V?θ]^T由風力發電機電壓幅值與相角構成，輸入變量x＝[p?q]^T由風力發電機有功功率和無功功率構成；C代表線性化潮流矩陣，ψ(x)代表升維函數；

2)獲得升維函數

升維運算函數由n個標量函數ψ_i(x)構成，即

ψ_i(x)＝f_lift(x-c_i)

其中，c_i為擴充的第i維基底向量，其取值選取風電場輸入變量x范圍內的隨機值；

每個標量函數類型采用polyharmonic型函數，其表達式為

其中，x_i代表風電場輸入變量x中的第i個元素，c_ij代表c_i中的第j個元素，S代表風電場輸入變量x的維數；

3)建立線性化潮流矩陣C

設用于訓練的風電場歷史樣本集共包含S個斷面數據，定義輸入變量x及輸出變量y分別為

x＝[x₁?x₂?…?x_i?…?x_S]

y＝[y₁y₂?…?y_i?…?y_S]

其中，x_i和y_i分別代表風電場第i個輸入和輸出量量測結果；

根據下式估計線性化潮流矩陣C

其中，代表矩陣的Moore-Penrose逆；

4)描述輸出變量y與升維后的輸入變量x_lift之間的線性潮流關系，得到不依賴于精確參數的風電場的非線性潮流方程；

5)基于數據驅動的靈敏度矩陣計算

令X_ij代表靈敏度系數矩陣X中第i行第j列的元素，表示節點i電壓幅值對節點j風力發電機無功功率的靈敏度，計算X_ij的取值，計算公式如下：

其中，C_ij代表線性潮流矩陣C中對應輸出變量V_i與輸入變量q_j的元素，C_i，(K+k)代表線性潮流矩陣C中對應輸出變量V_i與第k個升維變量ψ_k(x)的元素；

6)建立基于靈敏度的風電場電壓優化控制模型，方法如下：

(1)優化目標：電壓優化控制目標設定為最小化風力發電機及SVG無功調節量，表示為

其中q^*代表風機最優無功功率向量，符號代表向量Δq的2-范數，Δq_i代表節點i風機相比調節前狀態的無功調整量，N為風機及SVG的總個數；

(2)建立風電場電壓優化控制的約束條件，包括：風電場自動電壓控制AVC無功需求約束、無功-電壓潮流約束、風機及SVG容量約束、風機無功調節爬坡約束和功率因數約束。