[发明专利]基于数据驱动建模的风电场无功电压优化控制方法

权利要求书

1.一种基于数据驱动建模的风电场无功电压优化控制方法，依据风电场的风机历史数据开展风电场潮流准稳态建模，并以风力发电机无功功率，静止无功发生器SVG无功功率作为控制变量，根据节点电压对控制变量的灵敏度关系，以控制调整量最小为目标函数，设定节点电压线性约束，建立含风电机组和SVG的电力系统电压越限优化模型用以实现无功电压优化控制，包括以下步骤：

1)风电场的非线性潮流方程如下：

其中，输出变量y＝[V θ]^T由风力发电机电压幅值与相角构成，输入变量x＝[p q]^T由风力发电机有功功率和无功功率构成；C代表线性化潮流矩阵，ψ(x)代表升维函数；

2)获得升维函数

升维运算函数由n个标量函数ψ_i(x)构成，即

ψ_i(x)＝f_lift(x-c_i)

其中，c_i为扩充的第i维基底向量，其取值选取风电场输入变量x范围内的随机值；

每个标量函数类型采用polyharmonic型函数，其表达式为

其中，x_i代表风电场输入变量x中的第i个元素，c_ij代表c_i中的第j个元素，S代表风电场输入变量x的维数；

3)建立线性化潮流矩阵C

设用于训练的风电场历史样本集共包含S个断面数据，定义输入变量x及输出变量y分别为

x＝[x₁ x₂ … x_i … x_S]

y＝[y₁y₂ … y_i … y_S]

其中，x_i和y_i分别代表风电场第i个输入和输出量量测结果；

根据下式估计线性化潮流矩阵C

其中，代表矩阵的Moore-Penrose逆；

4)描述输出变量y与升维后的输入变量x_lift之间的线性潮流关系，得到不依赖于精确参数的风电场的非线性潮流方程；

5)基于数据驱动的灵敏度矩阵计算

令X_ij代表灵敏度系数矩阵X中第i行第j列的元素，表示节点i电压幅值对节点j风力发电机无功功率的灵敏度，计算X_ij的取值，计算公式如下：

其中，C_ij代表线性潮流矩阵C中对应输出变量V_i与输入变量q_j的元素，C_i，(K+k)代表线性潮流矩阵C中对应输出变量V_i与第k个升维变量ψ_k(x)的元素；

6)建立基于灵敏度的风电场电压优化控制模型，方法如下：

(1)优化目标：电压优化控制目标设定为最小化风力发电机及SVG无功调节量，表示为

其中q^*代表风机最优无功功率向量，符号代表向量Δq的2-范数，Δq_i代表节点i风机相比调节前状态的无功调整量，N为风机及SVG的总个数；

(2)建立风电场电压优化控制的约束条件，包括：风电场自动电压控制AVC无功需求约束、无功-电压潮流约束、风机及SVG容量约束、风机无功调节爬坡约束和功率因数约束。