本發(fā)明屬于電氣自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，電能已經(jīng)成為了人們生產(chǎn)和生活中必不可少的二次能源，給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了無(wú)盡的便利。因此，保證電能的穩(wěn)定可靠供應(yīng)，就成為了電力系統(tǒng)最重要的任務(wù)之一。目前，風(fēng)電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的占比越來(lái)越高，因此保證風(fēng)電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，對(duì)于電力系統(tǒng)而言，具有重要意義。

2、現(xiàn)階段，大規(guī)模風(fēng)電系統(tǒng)通常通過高壓直流實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離外送消納利用。在直流輸電運(yùn)行過程中，換相失敗、單/雙極閉鎖等有功功率的變化，都會(huì)導(dǎo)致無(wú)功不平衡的大幅變化，從而引發(fā)嚴(yán)重的暫態(tài)電壓?jiǎn)栴}。故障穿越能力是風(fēng)電場(chǎng)安全并網(wǎng)的關(guān)鍵；在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，風(fēng)電機(jī)組繼續(xù)不脫網(wǎng)運(yùn)行，并向電網(wǎng)注入無(wú)功電流，以支撐電網(wǎng)電壓的恢復(fù)和減輕故障的影響。因此，風(fēng)電機(jī)組的暫態(tài)無(wú)功電壓支撐能力，對(duì)于風(fēng)電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)，都具有重要意義。

3、目前，在故障期間，風(fēng)電系統(tǒng)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和方案，大多數(shù)都是以固定電流系數(shù)作為無(wú)功電流輸出的基準(zhǔn)，但是這種方案并無(wú)法充分發(fā)揮風(fēng)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的能力；而單純的增大無(wú)功電流控制系數(shù)，則容易在故障切除瞬間造成較大的超調(diào)，從而影響風(fēng)電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種可靠性高、精確性好且效果較好的風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流自適應(yīng)控制方法。

2、本發(fā)明的目的之二在于提供一種實(shí)現(xiàn)所述風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流自適應(yīng)控制方法的系統(tǒng)。

3、本發(fā)明提供的這種風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流自適應(yīng)控制方法，包括如下步驟：

4、s1.獲取目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)信息；

5、s2.根據(jù)步驟s1獲取的數(shù)據(jù)信息，建立目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電壓控制狀態(tài)空間；

6、s3.基于步驟s2建立的無(wú)功電壓控制狀態(tài)空間，根據(jù)目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流控制系數(shù)；

7、s4.根據(jù)步驟s3得到的無(wú)功電流控制系數(shù)，完成目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流自適應(yīng)控制。

8、步驟s2所述的根據(jù)步驟s1獲取的數(shù)據(jù)信息，建立目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電壓控制狀態(tài)空間，包括如下步驟：

9、以最快的電壓跟蹤與恢復(fù)為目標(biāo)，選定并網(wǎng)點(diǎn)的電壓變量作為狀態(tài)空間變量；

10、風(fēng)電系統(tǒng)的控制方案為網(wǎng)側(cè)變流器優(yōu)先控制方案，并選定網(wǎng)側(cè)的功率數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)作為狀態(tài)空間變量；

11、最終，構(gòu)建目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電壓控制狀態(tài)空間。

12、所述的步驟s2，具體包括如下步驟：

13、選定并網(wǎng)點(diǎn)當(dāng)前電壓值us(t)、并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏差值δu(t)作為狀態(tài)空間變量；δu(t)的計(jì)算式為δu(t)＝uref-us(t)，uref為并網(wǎng)點(diǎn)的電壓目標(biāo)值；

14、選定網(wǎng)側(cè)功率pg(t)、q軸電流ig(t)作為狀態(tài)空間變量；

15、構(gòu)建目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)在t時(shí)刻的無(wú)功電壓控制狀態(tài)空間st為

16、其中ot為t時(shí)刻的觀測(cè)量，ot＝[us(t),δu(t),pg(t),ig(t)]，at-1為t-1時(shí)刻的無(wú)功電流控制系數(shù)，no為狀態(tài)空間的連續(xù)觀測(cè)次數(shù)，na狀態(tài)空間的控制策略記錄次數(shù)，no和na均為正整數(shù)；

17、在采樣時(shí)刻tk，對(duì)應(yīng)的目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電壓控制狀態(tài)空間為為采樣時(shí)刻tk的觀測(cè)量，us(tk)為采樣時(shí)刻tk的并網(wǎng)點(diǎn)電壓值，δu(tk)為采樣時(shí)刻tk的并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏差值，pg(tk)為采樣時(shí)刻tk的網(wǎng)側(cè)功率，ig(tk)為采樣時(shí)刻tk的q軸電流。

18、步驟s3所述的基于步驟s2建立的無(wú)功電壓控制狀態(tài)空間，根據(jù)目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流控制系數(shù)，包括如下步驟：

19、根據(jù)目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的當(dāng)前并網(wǎng)點(diǎn)電壓值，確定目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)為低電壓穿越狀態(tài)、恢復(fù)狀態(tài)或高電壓穿越狀態(tài)；

20、在低電壓穿越狀態(tài)時(shí)，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的變化值或并網(wǎng)點(diǎn)電壓值，計(jì)算得到目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流控制系數(shù)；

21、在恢復(fù)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏差值，計(jì)算得到目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流控制系數(shù)；

22、在高電壓穿越狀態(tài)時(shí)，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓值，計(jì)算得到目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流控制系數(shù)。

23、所述的步驟s3，具體包括如下步驟：

24、設(shè)定當(dāng)前時(shí)刻為采樣時(shí)刻tk；

25、根據(jù)目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的當(dāng)前并網(wǎng)點(diǎn)電壓值us(tk)，確定目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)：

26、若ulmin≤us(tk)＜0.9p.u.，則確定目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)為低電壓穿越狀態(tài)；

27、若0.9p.u.≤us(tk)＜1.1p.u.，則確定目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)；

28、若1.1p.u.≤us(tk)＜ulmax，則確定目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)為高電壓穿越狀態(tài)；p.u.表示標(biāo)幺值；ulmin為風(fēng)電系統(tǒng)不脫網(wǎng)運(yùn)行的最低電壓；ulmax為風(fēng)電系統(tǒng)不脫網(wǎng)運(yùn)行的最高電壓；

29、在低電壓穿越狀態(tài)時(shí)且并網(wǎng)點(diǎn)電壓變化率ctk小于設(shè)定閾值時(shí)，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的變化值us(tk)-us(tk-1)，計(jì)算得到目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流控制系數(shù)為其中kmax為風(fēng)電系統(tǒng)無(wú)功電流控制最大系數(shù)；

30、在低電壓穿越狀態(tài)時(shí)且并網(wǎng)點(diǎn)電壓變化率ctk大于等于設(shè)定閾值時(shí)，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓值us(tk)，計(jì)算得到目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流控制系數(shù)為tk為采樣周期；

31、在恢復(fù)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏差值δu(tk)，計(jì)算得到目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流控制系數(shù)為kmin為風(fēng)電系統(tǒng)無(wú)功電流控制最小系數(shù)；

32、在高電壓穿越狀態(tài)時(shí)，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓值us(tk)，計(jì)算得到目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流控制系數(shù)為

33、步驟s4所述的根據(jù)步驟s3得到的無(wú)功電流控制系數(shù)，完成目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流自適應(yīng)控制，包括如下步驟：

34、根據(jù)步驟s3得到的無(wú)功電流控制系數(shù)，計(jì)算得到網(wǎng)側(cè)變流器最大無(wú)功電流輸出值和無(wú)功電流控制值；

35、根據(jù)網(wǎng)側(cè)變流器最大無(wú)功電流輸出值和無(wú)功電流控制值，計(jì)算得到風(fēng)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功電流參考值；

36、根據(jù)得到的風(fēng)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功電流參考值對(duì)目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流進(jìn)行自適應(yīng)控制，并根據(jù)下一采樣時(shí)刻的并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏差值，進(jìn)行下一采樣時(shí)刻的目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流的自適應(yīng)控制。

37、所述的步驟s4，具體包括如下步驟：

38、設(shè)定當(dāng)前時(shí)刻為采樣時(shí)刻tk；

39、根據(jù)步驟s3得到的無(wú)功電流控制系數(shù)，采用如下算式計(jì)算得到網(wǎng)側(cè)變流器最大無(wú)功電流輸出值igqmax(tk)和無(wú)功電流控制值igqr(tk)：

40、

41、式中ig-max為網(wǎng)側(cè)電流最大值；in為網(wǎng)側(cè)變流器額定電流；io為網(wǎng)側(cè)變流器初始電流；

42、根據(jù)網(wǎng)側(cè)變流器最大無(wú)功電流輸出值igqmax(tk)和無(wú)功電流控制值igqr(tk)，計(jì)算得到風(fēng)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功電流參考值igqref(tk)：

43、

44、根據(jù)得到的風(fēng)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功電流參考值igqref(tk)對(duì)目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流進(jìn)行自適應(yīng)控制；

45、在下一個(gè)采樣時(shí)刻tk+1，獲取并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏差值δu(tk+1)，并進(jìn)行判斷：

46、若δu(tk+1)≤δ1，則結(jié)束目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流的自適應(yīng)控制；δ1為設(shè)定的閾值；

47、若δu(tk+1)＞δ1，則按步驟s2～s4進(jìn)行風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流自適應(yīng)控制。

48、本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)所述風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流自適應(yīng)控制方法的系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)獲取模塊、空間建立模塊、系數(shù)計(jì)算模塊和自適應(yīng)控制模塊；數(shù)據(jù)獲取模塊、空間建立模塊、系數(shù)計(jì)算模塊和自適應(yīng)控制模塊依次串接；數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)信息上傳空間建立模塊；空間建立模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，建立目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電壓控制狀態(tài)空間，并將數(shù)據(jù)信息上傳系數(shù)計(jì)算模塊；系數(shù)計(jì)算模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，基于建立的無(wú)功電壓控制狀態(tài)空間，根據(jù)目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流控制系數(shù)，并將數(shù)據(jù)信息上傳自適應(yīng)控制模塊；自適應(yīng)控制模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)得到的無(wú)功電流控制系數(shù)，完成目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流自適應(yīng)控制。

49、本發(fā)明提供的這種風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)，通過目標(biāo)風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電壓控制狀態(tài)空間的建立以及對(duì)應(yīng)的精細(xì)區(qū)間的無(wú)功電流控制系數(shù)的計(jì)算，不僅實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電系統(tǒng)的無(wú)功電流自適應(yīng)控制，而且可靠性更高，精確性更好。