[发明专利]一种风电场电压分层协调优化控制方法及系统

权利要求书

1.一种风电场电压分层协调优化控制方法，其特征在于，包括：

获取风电场集电系统拓扑、集电线路参数以及长度、主变压器参数、风电场并网点电压、风电机组端电压幅值；

根据所述风电场集电系统拓扑、集电线路参数以及长度、主变压器参数，计算近似有功电压灵敏度矩阵和近似无功电压灵敏度矩阵；

基于所述风电场并网点电压、风电机组端电压幅值、近似有功电压灵敏度矩阵和近似无功电压灵敏度矩阵，以当前时刻机端电压和风电并网点电压为控制目标，以电压限值、无功限值以及满足系统稳定性的下垂增益限值为约束条件，建立解决风电机组机端及并网点电压为治理目标的下垂增益系数优化数学模型，对下一时刻风电机组的下垂增益系数进行优化，将优化得到的下垂增益系数输出至风电机组的无功电压控制器中，使每台风电机组根据相应的下垂增益系数发出无功功率参与风电场电压稳定性控制；

所述下垂增益系数优化数学模型中的目标函数为：

其中，ω₁和ω₂分别为控制目标的权重系数，V_pcc为风电场并网点电压，V_i为第i个风电机组的端电压，V_ref1为风电场并网点电压参考值，V_ref2为风电机组端电压参考值；

所述风电机组下垂增益系数为R为下垂增益系数的集合；其中，下垂增益系数可变，也就是说风电机组工作于无功电压变下垂控制状态，该状态下第i个风电机组的无功输出为：

其中，表示第i个风电机组的下垂控制增益，为第i个风电机组的端电压，Q^W_iref为第i个风电机组的无功参考值；

所述下垂增益系数优化数学模型中的约束条件包括：电压约束、无功功率约束及下垂增益约束；

其中，所述电压约束由下列步骤得到：

定义V＝[V₁,…,V_N]，P＝[P₁,…,P_N]，Q＝[Q₁,…,Q_N]分别表示节点电压、有功功率和无功功率，风电机组有功及无功功率变化引起的风电场内全节点电压变化为：

ΔV＝S_VQΔQ+S_VPΔP

根据当前采样时刻t₀信息预测的下一个采样时刻t₁的全节点电压为：

V(t₁)＝ΔV(t₀)+V(t₀)≈V(t₀)+S_VQΔQ(t₀)+S_VPΔP(t₀)

其中，ΔP为下一时刻所有风电机组预测有功功率与当前时刻有功功率的差值，第i个风机在t₀和t₁时刻的无功分别为：

得到第i个风机在t₀和t₁时刻发出无功功率的差值为：

任意时刻电压需满足以下限定条件：

其中，V_max和V_min分别为预设的允许的电压上下限；

所述无功功率约束由下式计算得到：

其中，S_i为第i个风电机组的视在功率，P_i为第i个风电机组在当前时刻发出的有功功率，Q_i为第i个风电机组可发出的无功功率；

所述下垂增益约束满足以下条件：

ρ(MS_VQ)1

其中，ρ为矩阵的谱函数，定义为矩阵特征值的最大绝对值；M为所有风电机组下垂增益的对角矩阵。