[发明专利]一种基于自抗扰控制的风电并网系统广域协调控制的方法

说明书

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种基于自抗扰控制的风电并网系统广域阻尼协调控制的方法。本发明以含风电场的互联电网为研究对象，将ADRC控制器与自适应Smith预估器相结合，设计出风电场与同步发电机组广域协调控制策略，ADRC控制器将回路间的交互作用视为扰动并加以估计和补偿，自适应Smith预估器可对不确定时滞进行在线估计和补偿，通过粒子群算法整定控制器的参数以协调控制器对多个振荡模式的控制效果，本发明对不同时滞下的低频振荡均有良好的抑制效果，降低了ADRC控制器参数的整定难度，具有较强的实际工程价值。

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种基于自抗扰控制的风电并网系统广域协调控制的方法。

背景技术

随着我国经济建设的蓬勃发展，无论是传统工业还是新兴产业都离不开电力工业的支撑，为满足社会各界对电力能源的需求，电力事业正以空前的速度和规模不断扩大，与此同时也突显出一系列能源危机以及环境污染的问题。就目前的形势来看，传统能源例如煤炭、石油、天然气依然是当今社会的主要能源支柱，但是值得注意的是传统能源的储量有限并且大量使用传统能源会引发的温室效应以及雾霾天气等问题。为了实现自然资源的优化配置和减少传统能源对自然环境的破坏，我国采取“西电东送，南北互供”的战略部署，并且重视新能源的开发利用。其中风能被视为最具有开发价值的自然资源，风力发电也得到了世界各国的普遍关注与重视，我国风力发电的起步较晚，但是近年来得到了长足的发展。根据国家风电发展的规划，我国到2020年时的风电总装机容量将达到200GW，风电年发电量将达到390TWh，风电发电量将占据全国发电量的5％以上。显然，风力发电的大规模投入已经成为全世界的共同趋势。

发电发展初期，由于其较小的装机容量与规模，通常不会影响到原系统的安全性和稳定性，一般可以将其视为不确定性负荷来处理，但随着风力发电的进一步发展，风电的渗透率逐渐提高，从而不能忽视其对电网安全稳定性方面的影响，特别是低频振荡，会对电网安全稳定以及互联电网之间的电能调度产生不利的作用，因此有必要考虑对风电并网系统进行阻尼控制，提高系统稳定性。

针对上述问题，国内外学者做了一系列研究并取得了丰硕成果，采用附加阻尼控制是改善系统阻尼特性所普遍采用的方法。郑超、雷虹云、马世英等人提出了一种利用风电机组附加阻尼控制器提高系统阻尼的方法(专利号：CN201110175859.2)，通过调节双馈风电机组的有功出力来改善系统阻尼特性，但并未考虑输入信号的时滞因素。蒋平、叶慧、吴熙提出了一种抑制多模式低频振荡的PSS参数优化方法(专利号：CN201210031046.0)，可协调PSS对多个振荡模式的综合抑制效果，并采用粒子群算法优化控制器参数，但并未考虑多控制器之间的交互问题。马燕峰、刘海航提出了一种基于自抗扰控制的双馈风机抑制电网低频振荡的方法(专利号：CN201610029004.1)，采用ADRC控制器对双馈风电机组的有功无功进行解耦控制，但ADRC控制器的参数仍需要手动调节，存在一定的操作难度。以上研究都是基于单一机组提出的控制方法，但电力系统是一个高阶、多变量、强耦合系统，控制回路间存在一定的交互作用，因此在进行风电并网系统广域阻尼控制时应考虑交互作用。

发明内容

本发明正是基于上述问题，为了克服上述缺陷，提出了基于自抗扰控制的风电并网系统广域协调控制的方法，ADRC控制器将回路间的交互作用视为扰动并加以估计和补偿，自适应Smith预估器可对不确定时滞进行在线估计和补偿，通过粒子群算法整定控制器的参数以协调控制器对多个振荡模式的控制效果，为抑制风电并网系统低频振荡提供一个新的途径。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

步骤1：设计ADRC控制器与自适应Smith预估器相结合的风电并网系统广域阻尼协调控制策略；

步骤2：采用电力系统仿真计算软件，根据步骤1建立风电并网系统的仿真模型，将风电并网系统在平衡点附近线性化，根据模态分析结果，选取需要改善的区间弱阻尼振荡模式，针对待改善振荡模式，利用可观可控行指标选取控制器安装位置和广域反馈信号；