[发明专利]一种基于多工况专家策略的智能风电场有功功率控制方法

说明书

本发明公开了一种基于多工况专家策略的智能风电场有功功率控制方法，克服了现有技术的风电场调节速度与系统稳定性的矛盾导致不能完全发挥机组的变桨变功率能力、无法快速调节的问题，通过控制器进行误差处理、有功控制量增量计算对不同工况进行不同的处理去计算有功控制量，分配给风机执行有功功率控制动作，提升了控制器的控制效果，使误差较大时风场能快速升降功率，在误差较小时能保证调节精准，通过按照风场发电规律设计误差较大时控制器的输出，能够极大提升控制器的鲁棒性，在快速调节风电场有功功率的同时保证有功功率不会振荡，本发明能充分发挥单台风机的调节能力，同时在系统特性变化时，甚至在PID参数不做严格整定时也能保持系统稳定。

技术领域

本发明涉及风力发电自动化控制技术领域，尤其是涉及一种在快速调节风电场有功功率的同时防止有功功率振荡的基于多工况专家策略的智能风电场有功功率控制方法。

背景技术

风电场有功功率控制的目的是为了满足电网调频和消纳风电的需要，其基本方案是通过电网调度系统给风电场下发有功功率指令，风电场能量管理系统接收到有功功率指令后通过一定的控制策略向所管理的每台风电机组下发有功控制目标值以控制风电机组输出功率，从而升高或降低风电场的有功功率。当前对风电场能量管理平台使用的控制策略主要是普通的逻辑控制或PID控制。同时对风电场有功功率控制的研究集中在提升发电效率和降低风电机组损耗，而在提升控制速度及优化系统在不同工况和参数下的稳定性方面，对控制方法的改进提升鲜有研究。

随着风力发电在我国电力结构中占比逐渐上升，风电参与电网调频逐渐普及，这对风电场的功率控制性能尤其是控制速度提出了较高的要求。在技术发展的过程中，普通的开环控制，爬坡式的闭环控制及常规PI控制等都基本实现了风电场功率跟踪控制的目标。但是，这些常规的控制办法存在两方面的问题：

1.由于调节速度与系统稳定性的矛盾关系，系统爬坡速率或控制器增益不能过大，导致不能完全发挥机组的变桨变功率能力，无法支持快速调节的需求；

2.针对风电机组本身发电能力受风能限制且场内机组因维护等原因会动态参与或退出调节的情况，常规控制系统鲁棒性不足，参数难以调节，严重时导致有功振荡。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种变速变桨风电机组阵风控制方法”，其公告号CN107131100A，包括以下步骤：A)检测风电机组的转速ω是否大于风电机组的额定转速ωrate；B)计算风电机组的加速度Δω/Δt是否大于加速度设定阈值；C)如果风电机组同时满足A和B两个条件，则变桨角度直接给定为90度，进行开环控制，同时变桨速率增加到设定阀值；D)在变桨开环控制的时候，转矩控制输出保持为原转矩值；E)经过顺桨设定时间T之后，如果风电机组不满足A和B的条件，则变桨控制切换到常规闭环控制，如果风电机组还是同时满足条件A和B，则变桨系统继续顺桨。该方案中风电机组的控制方法是在简单的开环控制和闭环控制中进行切换，切换的过程无法快读调节速度与系统稳定性的矛盾，容易出现动态参与或退出调节的情况，常规控制系统鲁棒性不足，参数难以调节，严重时导致有功振荡。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的风电场调节速度与系统稳定性的矛盾导致不能完全发挥机组的变桨变功率能力、无法快速调节的问题，提供一种基于多工况专家策略的智能风电场有功功率控制方法，该方法实现的有功功率控制器适用于风电场有功功率控制实际应用，能充分发挥单台风机的调节能力，同时在系统特性变化时，甚至在PID参数不做严格整定时也能保持系统稳定。

本发明的第二个目的克服机组本身发电能力受限导致的参数难以调节产生有功振荡的问题，能够极大提升控制器的鲁棒性，在快速调节风电场有功功率的同时保证有功功率不会振荡。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于多工况专家策略的智能风电场有功功率控制方法，包括以下步骤：

S1：控制器对输入数据进行初步处理判断风机状态得出给定值sp和反馈值pv；