CN111668883A - 风电场无功电压控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风电场无功电压控制方法及系统。该方法包括：获取风电场并网点出线的电压值U，获取风电场的电压调度目标值指令Uset；根据电压调度目标值指令Uset和并网点出线的电压值U，计算风电场电压偏差ΔU和电压偏差的变化率ΔU/Δt；根据模糊控制算法，计算得出风电场无功出力目标值Q，作为模糊控制的输出变量。本发明提供的风电场无功电压控制方法及系统根据风电场出线的电压偏差自动调节风电场的无功出力，使风电场的电压偏差控制在电网的允许范围内，实现风电场的无功电压自动控制，保障风电场的安全稳定运行。

Description

风电场无功电压控制方法及系统
技术领域
本发明涉及风力发电场群控制技术领域，特别是涉及一种风电场无功电压控制方法及系统。
背景技术
随着风电装机容量快速增长，风电集中送出的容量越来越大。风电机组的出力具有强波动性和不确定性，使得大规模风电汇集区域呈现风电渗透率高、局部电网薄弱的典型的特征。在高渗透率风电接入情况下，风电功率的随机性变化会导致局部电网电压的激增或者骤降，并会引起一系列的电压质量问题，甚至可能超出电压标准，影响电网的安全稳定运行。
目前的研究主要集中在风电场无功设备的无功分配和合理调度，实现风电场无功分配经济合理，而对风电场并网点电压和场站无功的关系研究较少。由于风电场的无功和电压关系无法用精准的数学模型描述，采用经典控制方法难以收获较好的效果，利用模糊逻辑控制，无需建立精确的数学模型，克服无功电压非线性的特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种风电场无功电压控制方法及系统，根据风电场出线的电压偏差自动调节风电场的无功出力，使风电场的电压偏差控制在电网的允许范围内，实现风电场的无功电压自动控制，保障风电场的安全稳定运行。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种风电场无功电压控制方法，所述方法包括：获取风电场并网点出线的电压值U，获取风电场的电压调度目标值指令Uset；根据电压调度目标值指令Uset和并网点出线的电压值U，计算风电场电压偏差ΔU和电压偏差的变化率ΔU/Δt；根据模糊控制算法，计算得出风电场无功出力目标值Q，作为模糊控制的输出变量。
在一些实施方式中，风电场并网点出线的电压值U由远动装置获取，风电场的电压调度目标值由电网调度AVC主站获取。
在一些实施方式中，根据模糊控制算法，计算得出风电场无功出力目标值Q，作为模糊控制的输出变量，包括：采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化；通过试验和经验设置合适了的规则库；采用mamdani推理法对规则库中的规则进行合成运算，计算出输出参数的隶属度；根据计算出的隶属度，采用重心法进行解模糊运算，计算出输出的无功出力目标值。
在一些实施方式中，采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化，包括：采用三角形隶属度函数将输入电压偏差ΔU模糊化为负高、负低、零、正低、正高五个模糊语言变量。
在一些实施方式中，输入电压偏差的模糊集论域为[-1,1]，其中1表示电压为1.1pu时的电压偏差量，-1表示电压为0.8pu时的电压偏差量。
在一些实施方式中，采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化，包括：采用三角形隶属度函数将输入电压偏差的变化率ΔU/Δt模糊化为负高、负低、零、正低、正高五个模糊语言变量。
在一些实施方式中，输入电压偏差的变化率的模糊集论域为[-1,1]，-1表示最大负偏差率，1表示最大正偏差率。
在一些实施方式中，采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化，包括：采用三角形隶属度函数将输出无功出力目标值Q模糊化为负高、负中、负低、零、正低、正中、正高七个模糊语言变量。
在一些实施方式中，输出无功出力目标值的模糊集论域为[-1,1]，-1表示风电场可发的最大感性无功，1表示可发的最大容性无功。
此外，本发明还提供了一种风电场无功电压控制系统，所述系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据前文所述的风电场无功电压控制方法。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
本发明技术方案针对分布式电网电压控制随机性和非线性较大的特点，采用模糊控制算法，能够根据风电场并网点出线电压与调度指令的偏差及偏差的变化率自动调节风电场的无功出力，快速精准地支撑电网的电压变化，使风电场的电压偏差控制在电网的允许范围内，实现风电场的无功电压自动控制，保障风电场的安全、经济、稳定运行。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例提供的风电场无功电压控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的模糊控制规则库的规则设置示意图；
图3是本发明实施例提供的模糊控制总框图；
图4是本发明实施例提供的风电场无功电压控制系统的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的风电场无功电压控制方法的流程示意图。参见图1，风电场无功电压控制方法包括：
S11，模糊控制器通过远动装置获取风电场并网点出线的电压值U，并与电网调度AVC主站相连，获取风电场的电压调度目标值指令Uset。
S12，模糊控制器根据电压调度目标值指令和并网点电压值，计算风电场电压偏差ΔU和电压偏差的变化率ΔU/Δt，作为模糊控制的两个输入变量。
S13，根据模糊控制算法，计算得出风电场无功出力目标值Q作为模糊控制的输出变量。
上述模糊控制算法具体为：采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化；通过试验和经验设置合适了的规则库；采用mamdani推理法对规则库中的规则进行合成运算，计算出输出参数的隶属度；根据计算出的隶属度，采用重心法进行解模糊运算，计算出输出的无功出力目标值。
其中，模糊化具体为，采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化。把输入电压偏差模糊化为5个模糊语言变量：分别是“负高(NH)”、“负低(NL)”、“零(Z)”、“正低(PL)”、“正高(PH)”。其模糊集论域为[-1,1]，其中1表示电压为1.1pu时的电压偏差量，-1表示电压为0.8pu时的电压偏差量。把输入电压偏差的变化率模糊化为5个模糊语言变量，分别是“负高(NH)”、“负低(NL)”、“零(Z)”、“正低(PL)”、“正高(PH)”。其模糊集论域为[-1,1]，-1表示最大负偏差率，1表示最大正偏差率，其值可根据不同的电压偏差变化速率进行标准化。把输出无功出力目标值Q模糊化为7个模糊语言变量：分别是“负高(NH)”、“负中(NM)”、“负低(NL)”、“零(Z)”、“正低(PL)”、“正中(PM)”“正高(PH)”。其模糊集论域为[-1,1]，-1表示风电场可发的最大感性无功，1表示可发的最大容性无功，其值可根据不同的风电场运行工况进行动态的标准化。
模糊控制不需要建立被控对象的精确的数学模型，鲁棒性强，适用于非线性、时变的系统控制。
在对输入输出变量进行分别模糊化之后，需要根据设置的规则库进行模糊推理。图2示出了一种典型情形下的规则库设置。参见图2，根据两个输入变量ΔU、ΔU/Δt的模糊语言变量，能够得到输出变量Q的模糊语言变量。
图3示出了应用上述方法的风电系统的整体架构。参见图3，风电场AVC子站系统根据模糊控制器输出的无功出力目标值Q控制风电机组及SVC/SVG等无功设备的无功出力，快速响应无功出力目标值变化，控制风电场的出线电压在安全稳定范围内。
图4示出了风电场无功电压控制系统的结构。参见图4，例如，所述风电场无功电压控制系统400可以用于充当风电机组系统中的无功出力控制主机。如本文所述，风电场无功电压控制系统400可以用于在风电机组系统中实现对无功出力的控制功能。风电场无功电压控制系统400可以在单个节点中实现，或者风电场无功电压控制系统400的功能可以在网络中的多个节点中实现。本领域的技术人员应意识到，术语风电场无功电压控制系统包括广泛意义上的设备，图4中示出的风电场无功电压控制系统400仅是其中一个示例。包括风电场无功电压控制系统400是为了表述清楚，并不旨在将本发明的应用限制为特定的风电场无功电压控制系统实施例或某一类风电场无功电压控制系统实施例。本发明所述的至少部分特征/方法可以在网络装置或组件，例如，风电场无功电压控制系统400中实现。例如，本发明中的特征/方法可以采用硬件、固件和/或在硬件上安装运行的软件实现。风电场无功电压控制系统400可以是任何通过网络处理，存储和/或转发数据帧的设备，例如，服务器，客户端，数据源等。如图4所示，风电场无功电压控制系统400可以包括收发器(Tx/Rx)410，其可以是发射器，接收器，或其组合。Tx/Rx 410可以耦合到多个端口450(例如上行接口和/或下行接口)，用于从其他节点发送和/或接收帧。处理器430可耦合至Tx/Rx 410，以处理帧和/或确定向哪些节点发送帧。处理器430可以包括一个或多个多核处理器和/或存储器设备432，其可以用作数据存储器，缓冲区等。处理器430可以被实现为通用处理器，或者可以是一个或多个专用集成电路(application specific integrated circuit，简称ASIC)和/或数字信号处理器(digital signal processor，简称DSP)的一部分。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风电场无功电压控制方法，其特征在于，包括：
获取风电场并网点出线的电压值U，获取风电场的电压调度目标值指令Uset；
根据电压调度目标值指令Uset和并网点出线的电压值U，计算风电场电压偏差ΔU和电压偏差的变化率ΔU/Δt；
根据模糊控制算法，计算得出风电场无功出力目标值Q，作为模糊控制的输出变量。
2.根据权利要求1所述的风电场无功电压控制方法，其特征在于，风电场并网点出线的电压值U由远动装置获取，风电场的电压调度目标值由电网调度AVC主站获取。
3.根据权利要求1所述的风电场无功电压控制方法，其特征在于，根据模糊控制算法，计算得出风电场无功出力目标值Q，作为模糊控制的输出变量，包括：
采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化；
通过试验和经验设置合适了的规则库；
采用mamdani推理法对规则库中的规则进行合成运算，计算出输出参数的隶属度；
根据计算出的隶属度，采用重心法进行解模糊运算，计算出输出的无功出力目标值。
4.根据权利要求3所述的风电场无功电压控制方法，其特征在于，采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化，包括：
采用三角形隶属度函数将输入电压偏差ΔU模糊化为负高、负低、零、正低、正高五个模糊语言变量。
5.根据权利要求4所述的风电场无功电压控制方法，其特征在于，输入电压偏差的模糊集论域为[-1,1]，其中1表示电压为1.1pu时的电压偏差量，-1表示电压为0.8pu时的电压偏差量。
6.根据权利要求3所述的风电场无功电压控制方法，其特征在于，采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化，包括：
采用三角形隶属度函数将输入电压偏差的变化率ΔU/Δt模糊化为负高、负低、零、正低、正高五个模糊语言变量。
7.根据权利要求6所述的风电场无功电压控制方法，其特征在于，输入电压偏差的变化率的模糊集论域为[-1,1]，-1表示最大负偏差率，1表示最大正偏差率。
8.根据权利要求3所述的风电场无功电压控制方法，其特征在于，采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化，包括：
采用三角形隶属度函数将输出无功出力目标值Q模糊化为负高、负中、负低、零、正低、正中、正高七个模糊语言变量。
9.根据权利要求8所述的风电场无功电压控制方法，其特征在于，输出无功出力目标值的模糊集论域为[-1,1]，-1表示风电场可发的最大感性无功，1表示可发的最大容性无功。
10.一种风电场无功电压控制系统，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据权利要求1至9任意一项所述的风电场无功电压控制方法。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102013697A (zh) * 2010-10-13 2011-04-13 中电普瑞科技有限公司 一种风电场的电压/无功综合智能控制方法
CN102299527A (zh) * 2011-08-23 2011-12-28 国电联合动力技术有限公司 一种风电场无功功率控制方法和系统
CN105207240A (zh) * 2015-10-23 2015-12-30 许继集团有限公司 基于能效云终端的分布式储能调度优化控制方法及系统
CN106026200A (zh) * 2016-05-09 2016-10-12 任甜甜 风电场的电力系统无功优化方法
CN108923435A (zh) * 2018-07-04 2018-11-30 山东大学 一种基于分层mpc的风电无功电压协调控制系统
CN109149593A (zh) * 2018-09-29 2019-01-04 上海电力学院 针对低风速分散式风电并入配电网的双层电压优化方法
CN109217383A (zh) * 2018-09-30 2019-01-15 国电联合动力技术有限公司 一种智慧风电场参数自适应快速调频控制方法及系统
EP3505752A1 (en) * 2017-12-22 2019-07-03 Vestas Wind Systems A/S Method of controlling a wind turbine generator

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102013697A (zh) * 2010-10-13 2011-04-13 中电普瑞科技有限公司 一种风电场的电压/无功综合智能控制方法
CN102299527A (zh) * 2011-08-23 2011-12-28 国电联合动力技术有限公司 一种风电场无功功率控制方法和系统
CN105207240A (zh) * 2015-10-23 2015-12-30 许继集团有限公司 基于能效云终端的分布式储能调度优化控制方法及系统
CN106026200A (zh) * 2016-05-09 2016-10-12 任甜甜 风电场的电力系统无功优化方法
EP3505752A1 (en) * 2017-12-22 2019-07-03 Vestas Wind Systems A/S Method of controlling a wind turbine generator
CN108923435A (zh) * 2018-07-04 2018-11-30 山东大学 一种基于分层mpc的风电无功电压协调控制系统
CN109149593A (zh) * 2018-09-29 2019-01-04 上海电力学院 针对低风速分散式风电并入配电网的双层电压优化方法
CN109217383A (zh) * 2018-09-30 2019-01-15 国电联合动力技术有限公司 一种智慧风电场参数自适应快速调频控制方法及系统

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SALAH TAMALOUZT 等: "Direct Torque and Reactive Power Control of Grid Connected Doubly Fed Induction Generator for the Wind Energy Conversion", 《2014 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRICAL SCIENCES AND TECHNOLOGIES IN MAGHREB》 *
冯典森: "风电并网逆变器控制技术的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *
吴杰 等: "变电站电压无功模糊控制方法的研究", 《电气电力》 *
李清慧 等: "一种改进的模糊控制电容投切方法的研究", 《电测与仪表》 *
王振浩 等: "基于模糊控制的风电场群并网点电压调节方法", 《太阳能学报》 *

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