[发明专利]一种基于自适应滤波的风电场二次调频信号分配方法

说明书

本发明公开了一种基于自适应滤波的风电场二次调频信号分配方法。首先，采集风电场内风电机组运行风速、桨距角和转子转速，上发至风电场级中央控制器；然后，风电场级中央控制器根据各风电机组桨距角判断运行模式，包括：变转速和变桨距控制模式，计算风电场变转速和变桨距控制功率调节能力，修正区域控制偏差信号的滤波环节参数，在当前控制周期保持；最后，将区域控制偏差信号通过滤波环节进行分频，低频信号分配给处于变桨距控制模式的风电机组，高频信号分配给处于变转速控制模式的风电机组，重复上述流程。本发明兼顾风电机组变转速和变桨距控制特性，实现对系统二次调频指令信号的最优分配，有利于提高新能源电力系统运行安全可靠性。

技术领域

本发明涉及电网频率稳定分析技术领域，尤其涉及一种基于自适应滤波的风电场二次调频信号分配方法。

背景技术

风力发电是当今极具潜力的清洁能源发电技术，随着风力发电占比日益增高，电网频率稳定性降低。风电的随机波动性、出力间歇性和时序不确定性等特点，增大了传统电源调频压力，发电和负荷实时平衡难度增加。在电力系统二次调频过程中，自动发电控制以消除区域控制偏差为目标，通过采集联络线功率和频率偏差，实现电力系统频率的无差调节。风电是一类优质的二次调频资源，对分摊系统常规电源调频任务具有重要意义。风电动态特性较快，可快速响应自动发电控制指令，与传统火电机组相互配合。但是，对风电机组指令的频繁波动变化，造成了机械部分桨距角的频繁动作，增大了设备磨损和机械损耗。

传统等比例和等裕度的二次调频指令分配方法，未考虑风电机组运行状态的差异性，响应速度和跟踪精度不足。以往研究侧重于风电机组功率控制策略提升，对系统二次调频指令分配研究相对较少，各种风电调频控制策略下，风电场自适应参与系统频率控制的策略尚不明晰。因此，如何实现系统二次调频指令信号的合理分配，减小风电机组机械部分频繁调整动作，保证各机组精细化控制是有待解决的难题。

风电机组可以通过转速和桨距角调节响应二次调频指令，变转速控制响应速度快，物理意义清晰，是理想的功率调节方式；变桨距角控制需要调整风力机部分风轮的桨距角，传动部分磨损大，一般仅在风速高于额定值时动作。现有研究并未涉及二次调频信号自适应分配下发方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于自适应滤波的风电场二次调频信号分配方法，能够根据风电场总体调频能力，自适应分配二次调频信号，提升含高比例风电的电力系统频率稳定。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于自适应滤波的风电场二次调频信号分配方法，包括以下步骤：

步骤1：采集风电场内各风电机组运行风速、桨距角和转子转速，将所述运行风速、桨距角和转子转速上发至风电场级中央控制器；

步骤2：风电场级中央控制器根据各风电机组桨距角判断运行模式，包括：变转速控制模式和变桨距控制模式，计算风电场变转速和变桨距控制功率调节能力，修正区域控制偏差信号的滤波环节参数，在当前控制周期保持；

步骤3：将所述区域控制偏差信号通过滤波环节进行分频，低频信号分配给处于变桨距控制模式的风电机组，高频信号分配给处于变转速控制模式的风电机组，重复步骤1至步骤3，不断将二次调频后的信号分配至各台风电机组。

进一步的，所述步骤2中，风电场级中央控制器根据各风电机组桨距角判断运行模式，当第i个风电机组桨距角满足下式时，处于桨距角控制模式，反之则处于变转速控制模式：

式中：为第i个风电机组桨距角；为风电机组所允许调节的桨距角最大值。

进一步的，所述步骤2中，计算风电场变转速和变桨距控制功率调节能力，具体为：风电机组通过功率削减预留部分向上调节裕度，风电机组功率P输出可表示为：