【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及海上風電，更具體地說，本專利技術涉及海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制方法及裝置。
技術介紹
1、隨著全球對清潔能源的需求不斷增長，海上風電作為一種具有巨大潛力的可再生能源，得到了廣泛的關注和發(fā)展，然而，海上風電的開發(fā)和利用面臨著諸多技術挑戰(zhàn)，其中海上風電柔性直流系統(tǒng)的協(xié)同控制問題是關鍵之一。
2、復雜的海洋環(huán)境對設備可靠性和壽命提出高要求，增加了系統(tǒng)控制難度，如高鹽度、強風等可能損壞設備，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行，其次，多換流站協(xié)同控制面臨挑戰(zhàn)，通信環(huán)境復雜易導致延遲和干擾，影響信息交互的可靠性和實時性；不同換流站控制目標和約束條件不同，設計合理協(xié)同控制策略復雜，再者，海上風電輸出功率間歇性和隨機性大，易導致直流電壓波動，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，此外，設備和通信故障可能導致系統(tǒng)停運，影響供電可靠性，因此提出海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制方法及裝置。
技術實現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，本專利技術提供海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制方法及裝置，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供如下技術方案：海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制方法，包括以下步驟：
3、步驟一：主從控制協(xié)同方法，確定海上換流站作為主控站，岸上換流站作為從控站，設定主控站的直流電壓參考值和從控站的初始功率參考值，主控站采集直流側電壓和海上風電場輸出功率，從控站采集自身輸出的交流功率并接收主控站指令信號，主控站計算直流電壓偏差，將偏差輸入到比例積分控制器以輸出控制
4、步驟二：電壓裕度控制協(xié)同方法，為系統(tǒng)中的每個換流站根據(jù)其容量、位置等因素分配直流電壓控制裕度范圍，初始化功率參考值和控制器參數(shù)；各個換流站實時采集直流側電壓和自身輸出的交流功率；換流站判斷直流電壓是否在自己的電壓裕度范圍內，若在則按常規(guī)功率控制策略控制，若接近或超出則調整功率輸出參考值以控制直流電壓回到正常范圍；各個換流站之間通過通信或本地電壓測量感知其他換流站控制動作，動態(tài)調整自身功率輸出；
5、步驟三：下垂控制協(xié)同方法，根據(jù)換流站容量、線路阻抗等因素為每個換流站確定下垂系數(shù)，設定額定功率和額定電壓，初始化控制參數(shù)；換流站采集直流側電壓和自身輸出的交流功率并進行濾波處理；根據(jù)下垂特性公式計算換流站功率參考值，通過比例積分控制器調整換流站調制比實現(xiàn)功率輸出調整；當海上風電場輸出功率變化或交流電網(wǎng)側出現(xiàn)擾動時，各個換流站根據(jù)下垂特性自動調整功率輸出，避免功率振蕩；
6、步驟四：分層控制協(xié)同方法，系統(tǒng)層收集海上風電場功率預測信息、岸上交流電網(wǎng)負荷需求信息、各換流站運行狀態(tài)信息及傳輸線路參數(shù)，通過優(yōu)化算法確定系統(tǒng)功率分配策略，生成換流站層控制指令，換流站層接收系統(tǒng)層控制指令，解析得到自身功率參考值和直流電壓控制目標，采集直流側電壓和自身輸出的交流功率，計算功率偏差和電壓偏差，通過控制器生成控制信號調整換流站內功率變換模塊參數(shù)，設備層實時監(jiān)測換流站內部設備運行參數(shù)，啟動保護機制，根據(jù)換流站層控制信號操作設備并反饋運行狀態(tài)信息，系統(tǒng)層、換流站層和設備層之間通過高速通信網(wǎng)絡進行信息交互，通信故障時各層采取備用策略。
7、優(yōu)選地，所述比例積分控制器用于輸出控制信號調整換流器調制比，所述主控站和從控站之間的高速通信鏈路采用加密技術和冗余備份機制，以確保通信的可靠性和安全性，所述主控站和從控站的角色可根據(jù)系統(tǒng)故障情況進行動態(tài)切換，以提高系統(tǒng)的可靠性和容錯性。
8、優(yōu)選地，所述換流站的電壓裕度范圍可根據(jù)系統(tǒng)運行時間和歷史數(shù)據(jù)進行動態(tài)調整和優(yōu)化，所述下垂系數(shù)的確定還考慮換流站的運行壽命和可靠性因素，以實現(xiàn)更合理的功率分配和系統(tǒng)穩(wěn)定性，所述系統(tǒng)層的優(yōu)化算法采用遺傳算法或粒子群優(yōu)化算法，以提高系統(tǒng)功率分配策略的準確性和效率。
9、海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制裝置，包括主從控制模塊、主控站控制單元和從控站控制單元，以及通信單元用于主從換流站之間的信息交互；
10、電壓裕度控制模塊，用于實現(xiàn)電壓裕度控制協(xié)同方法，包括裕度分配單元、數(shù)據(jù)采集單元、判斷與控制單元以及協(xié)調單元；
11、下垂控制模塊，用于實現(xiàn)下垂控制協(xié)同方法，包括系數(shù)確定單元、數(shù)據(jù)處理單元、控制計算單元和動態(tài)調整單元；
12、分層控制模塊，包括系統(tǒng)層控制單元、換流站層控制單元和設備層控制單元，以及層間通信單元用于各層之間的信息交互。
13、優(yōu)選地，所述主從控制模塊的主控站控制單元和從控站控制單元分別包括比例積分控制器，所述創(chuàng)新主從控制模塊的智能自適應控制器采用以下算法公式調整控制參數(shù)：knew=f(pwf,udc,t)，其中knew為調整后的控制參數(shù)，pwf為海上風電場輸出功率，udc為直流電壓，t為時間。
14、優(yōu)選地，所述電壓裕度控制模塊的判斷與控制單元根據(jù)直流電壓與換流站電壓裕度范圍的關系調整功率輸出參考值。
15、優(yōu)選地，所述下垂控制模塊的控制計算單元根據(jù)下垂特性公式計算功率參考值并通過比例積分控制器調整換流站調制比。
16、優(yōu)選地，所述分層控制模塊的系統(tǒng)層控制單元通過優(yōu)化算法確定功率分配策略，換流站層控制單元和設備層控制單元分別用于換流站和設備的具體控制，層間通信單元確保各層之間信息準確傳輸，所述升級分層控制模塊的深度學習決策單元采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行功率預測和優(yōu)化決策，強化學習控制單元采用q-learning算法進行自主控制和優(yōu)化。
17、優(yōu)選地，所述改進電壓裕度控制模塊的模糊邏輯調整單元采用以下算法：輸入變量為風電場功率波動幅度pfluctuation、電網(wǎng)負載變化率lchange，輸出為電壓裕度調整量δumargin，通過模糊規(guī)則庫和模糊推理引擎確定調整量。
18、優(yōu)選地，所述優(yōu)化下垂控制模塊的自適應下垂系數(shù)調整策略采用以下公式：kadaptive=g(pout,dudc/dt)，其中kadaptive為自適應下垂系數(shù)，pout為換流站輸出功率，dudc/dt為直流電壓變化率。
19、本專利技術的技術效果和優(yōu)點：
20、通過主從控制協(xié)同方法，明確了主控站和從控站的職責，使得直流電壓能夠得到穩(wěn)定控制，當海上風電場輸出功率波動時，主控站能夠快速調整換流器調制比，維持直流電壓穩(wěn)定，從控站則根據(jù)指令調整功率輸出，確保整個系統(tǒng)的功率平衡，電壓裕度控制協(xié)同方法為每個換流站分配了直流電壓控制裕度范圍，當直流電壓在正常范圍內時，換流站按常規(guī)功率控制策略運行，一旦接近或超出裕度范圍，換流站能夠及時調整功率輸出，使直流電壓回到正常范圍，這種方式有效地避免了直流電壓的大幅波動，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，下垂控制協(xié)同方法根據(jù)換流站的特性確定下垂系數(shù)，當海上風電場輸出功率變化或交流電網(wǎng)側出現(xiàn)擾動本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于：所述比例積分控制器用于輸出控制信號調整換流器調制比，所述主控站和從控站之間的高速通信鏈路采用加密技術和冗余備份機制，以確保通信的可靠性和安全性，所述主控站和從控站的角色可根據(jù)系統(tǒng)故障情況進行動態(tài)切換，以提高系統(tǒng)的可靠性和容錯性。
3.根據(jù)權利要求1所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于：所述換流站的電壓裕度范圍可根據(jù)系統(tǒng)運行時間和歷史數(shù)據(jù)進行動態(tài)調整和優(yōu)化，所述下垂系數(shù)的確定還考慮換流站的運行壽命和可靠性因素，以實現(xiàn)更合理的功率分配和系統(tǒng)穩(wěn)定性，所述系統(tǒng)層的優(yōu)化算法采用遺傳算法或粒子群優(yōu)化算法，以提高系統(tǒng)功率分配策略的準確性和效率。
4.海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制裝置，其特征在于：包括主從控制模塊、主控站控制單元和從控站控制單元，以及通信單元用于主從換流站之間的信息交互；
5.根據(jù)權利要求5所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制裝置，其特征在于：所述主從控制模塊的主控站控制單元和從控站控制
6.根據(jù)權利要求5所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制裝置，其特征在于：所述電壓裕度控制模塊的判斷與控制單元根據(jù)直流電壓與換流站電壓裕度范圍的關系調整功率輸出參考值。
7.根據(jù)權利要求5所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制裝置，其特征在于：所述下垂控制模塊的控制計算單元根據(jù)下垂特性公式計算功率參考值并通過比例積分控制器調整換流站調制比。
8.根據(jù)權利要求5所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制裝置，其特征在于：所述分層控制模塊的系統(tǒng)層控制單元通過優(yōu)化算法確定功率分配策略，換流站層控制單元和設備層控制單元分別用于換流站和設備的具體控制，層間通信單元確保各層之間信息準確傳輸，所述升級分層控制模塊的深度學習決策單元采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行功率預測和優(yōu)化決策，強化學習控制單元采用Q-learning算法進行自主控制和優(yōu)化。
9.根據(jù)權利要求5所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制裝置，其特征在于：所述改進電壓裕度控制模塊的模糊邏輯調整單元采用以下算法：輸入變量為風電場功率波動幅度Pfluctuation、電網(wǎng)負載變化率Lchange，輸出為電壓裕度調整量ΔUmargin，通過模糊規(guī)則庫和模糊推理引擎確定調整量。
10.根據(jù)權利要求5所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制裝置，其特征在于：所述優(yōu)化下垂控制模塊的自適應下垂系數(shù)調整策略采用以下公式：kadaptive=g(Pout,dUdc/dt)，其中kadaptive為自適應下垂系數(shù)，Pout為換流站輸出功率，dUdc/dt為直流電壓變化率。
...【技術特征摘要】
1.海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于：所述比例積分控制器用于輸出控制信號調整換流器調制比，所述主控站和從控站之間的高速通信鏈路采用加密技術和冗余備份機制，以確保通信的可靠性和安全性，所述主控站和從控站的角色可根據(jù)系統(tǒng)故障情況進行動態(tài)切換，以提高系統(tǒng)的可靠性和容錯性。
3.根據(jù)權利要求1所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于：所述換流站的電壓裕度范圍可根據(jù)系統(tǒng)運行時間和歷史數(shù)據(jù)進行動態(tài)調整和優(yōu)化，所述下垂系數(shù)的確定還考慮換流站的運行壽命和可靠性因素，以實現(xiàn)更合理的功率分配和系統(tǒng)穩(wěn)定性，所述系統(tǒng)層的優(yōu)化算法采用遺傳算法或粒子群優(yōu)化算法，以提高系統(tǒng)功率分配策略的準確性和效率。
4.海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制裝置，其特征在于：包括主從控制模塊、主控站控制單元和從控站控制單元，以及通信單元用于主從換流站之間的信息交互；
5.根據(jù)權利要求5所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制裝置，其特征在于：所述主從控制模塊的主控站控制單元和從控站控制單元分別包括比例積分控制器，所述創(chuàng)新主從控制模塊的智能自適應控制器采用以下算法公式調整控制參數(shù)：knew=f(pwf,udc,t)，其中knew為調整后的控制參數(shù)，pwf為海上風電場輸出功率，udc為直流電壓，t為時間。
6.根據(jù)權利要求5所述的海上風電柔性直流系統(tǒng)協(xié)同控制裝...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：左越，張強，崔巖，張默，張博，牛明，張冠峰，趙清松，謝賜戩，鄭志勤，李明珠，付堯，鞏曉偉，王志偉，周驪，王優(yōu)胤，屈超，趙鵬，李峰，張家源，王明凱，劉健，弓強，劉湘輝，杜恒，王學高，梅耀勻，宋寧寧，
申請(專利權)人：國網(wǎng)遼寧省電力有限公司葫蘆島供電公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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