本發(fā)明涉及逆變器參數(shù)優(yōu)化，具體是一種提升光伏集群電壓故障穿越性能的控制參數(shù)整定方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的不斷推進，光伏發(fā)電在可再生能源中占據(jù)著越來越重要的地位。光伏集群的開發(fā)和大規(guī)模接入電網(wǎng)，尤其是通過特高壓直流外送通道的遠距離輸電，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要手段之一。

2、然而，光伏逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心電力電子設(shè)備，其主動支撐能力相對較弱。在電網(wǎng)故障或直流受端換相失敗等異常工況下，光伏集群極易因電壓越限而導致脫網(wǎng)，這不僅會危及光伏發(fā)電系統(tǒng)自身的穩(wěn)定運行，還可能同步引發(fā)直流送端和受端的大規(guī)模功率缺額，進而影響整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

3、因此，如何提升光伏集群在故障條件下的電壓故障穿越能力，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，成為當前電力系統(tǒng)和光伏發(fā)電領(lǐng)域亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種提升光伏集群電壓故障穿越性能的控制參數(shù)整定方法，可以構(gòu)建含光伏集群送端電網(wǎng)中電壓越限的故障集，并根據(jù)光伏逆變器在電壓越限過程中的電流指令值表達式，確定需要進行優(yōu)化整定的關(guān)鍵控制參數(shù)，即待整定參數(shù)；以光伏集群的并網(wǎng)點電壓與電壓參考值的偏差最小為目標，構(gòu)建光伏逆變器的電壓故障穿越關(guān)鍵控制參數(shù)優(yōu)化模型，并設(shè)置待整定參數(shù)在優(yōu)化過程中的運行范圍；采用遺傳優(yōu)化算法對光伏逆變器的電壓故障穿越關(guān)鍵控制參數(shù)優(yōu)化模型進行求解，并基于模型收斂條件，獲取提升光伏集群電壓故障穿越性能的逆變器控制參數(shù)結(jié)果，從而通過優(yōu)化光伏逆變器的關(guān)鍵控制參數(shù)，可以提升光伏集群在電網(wǎng)故障情況下的電壓支撐能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性，并且可以提升光伏逆變器的電壓故障穿越能力，在不同運行條件下有效保障“沙戈荒”光伏集群通過特高壓直流外送通道進行電力穩(wěn)定輸送。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明是一種提升光伏集群電壓故障穿越性能的控制參數(shù)整定方法，包括：

4、構(gòu)建含光伏集群送端電網(wǎng)中電壓越限的故障集，并根據(jù)光伏逆變器在電壓越限過程中的電流指令值表達式，確定待優(yōu)化的關(guān)鍵控制參數(shù)；

5、以光伏集群的并網(wǎng)點電壓與電壓參考值的偏差最小為目標，構(gòu)建所述光伏逆變器的電壓故障穿越關(guān)鍵控制參數(shù)優(yōu)化模型，并設(shè)置待優(yōu)化的關(guān)鍵控制參數(shù)在優(yōu)化過程中的運行范圍；

6、采用遺傳優(yōu)化算法對所述光伏逆變器的電壓故障穿越關(guān)鍵控制參數(shù)優(yōu)化模型進行求解，并基于模型收斂條件，獲取提升光伏集群電壓故障穿越性能的逆變器控制參數(shù)結(jié)果。

7、本發(fā)明的進一步改進在于：所述構(gòu)建含光伏集群送端電網(wǎng)中電壓越限的故障集，包括兩種場景，分別為含高比例光伏集群的送端電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生故障導致本地光伏逆變器電壓跌落的場景以及受端電網(wǎng)換相失敗導致送端電網(wǎng)過電壓的場景；

8、構(gòu)建所述含高比例光伏集群的送端電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生故障導致本地光伏逆變器電壓跌落的場景時，對所述含高比例光伏集群的送端電網(wǎng)中的各個線路進行故障掃描，構(gòu)建本地光伏逆變器電壓跌落的場景集合，所述本地光伏逆變器電壓跌落的場景集合的表達式為：

9、；

10、式中，表示本地光伏逆變器電壓跌落的場景集合；表示第個送端電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生故障；表示經(jīng)掃描后確定的發(fā)生故障的送端電網(wǎng)的總個數(shù)。

11、本發(fā)明的進一步改進在于：構(gòu)建所述受端電網(wǎng)換相失敗導致送端電網(wǎng)過電壓的場景時，在受端電網(wǎng)內(nèi)設(shè)置不同故障，導致所述受端電網(wǎng)換相失敗，出現(xiàn)所述含高比例光伏集群的送端電網(wǎng)過電壓的場景，構(gòu)建含高比例光伏集群的送端電網(wǎng)過電壓的場景集合，所述含高比例光伏集群的送端電網(wǎng)過電壓的場景集合的表達式為：

12、；

13、式中，表示含高比例光伏集群的送端電網(wǎng)過電壓的場景集合；表示受端電網(wǎng)內(nèi)設(shè)置的第個故障，導致受端電網(wǎng)換相失敗，出現(xiàn)含高比例光伏集群的送端電網(wǎng)過電壓的場景；表示經(jīng)掃描后確定的發(fā)生故障的受端電網(wǎng)的總個數(shù)。

14、本發(fā)明的進一步改進在于：所述光伏逆變器在電壓越限過程中的電流指令值表達式包括，所述光伏逆變器的低壓穿越控制過程中的有功電流指令表達式和無功電流指令表達式，以及所述光伏逆變器的高壓穿越控制過程中的有功電流指令表達式和無功電流指令表達式，所述光伏逆變器的低壓穿越控制過程中的有功電流指令和無功電流指令的表達式為：

15、；

16、式中，表示光伏逆變器的低壓穿越控制過程中的有功電流指令；表示光伏逆變器的低壓穿越控制過程中的無功電流指令；表示取兩者間的較小值；表示低壓跌落過程中所檢測到的光伏集群并網(wǎng)點電壓；表示低壓跌落前光伏集群的有功功率參考值；表示光伏逆變器輸出的最大電流；表示光伏逆變器低壓穿越恢復過程的修正斜率值；表示光伏逆變器低壓處于最低值時的無功電流指令值。

17、本發(fā)明的進一步改進在于：所述光伏逆變器的高壓穿越控制過程中的有功電流指令和無功電流指令的表達式為：

18、；

19、式中，表示光伏逆變器的高壓穿越控制過程中的有功電流指令；表示光伏逆變器的高壓穿越控制過程中的無功電流指令；表示取兩者間的較小值；表示過電壓過程中所檢測到的光伏集群并網(wǎng)點電壓；表示電網(wǎng)電壓驟升幅度；表示過電壓前光伏集群的有功功率參考值；表示光伏逆變器輸出的最大電流；表示檢測到的并網(wǎng)點電壓時光伏逆變器高壓穿越的無功電流指令值；表示檢測到的并網(wǎng)點電壓時光伏逆變器高壓穿越的無功電流指令值的修正量。

20、本發(fā)明的進一步改進在于：根據(jù)所述光伏逆變器的高壓穿越和低壓穿越控制過程中的有功電流和無功電流指令的表達式，確定待優(yōu)化的關(guān)鍵控制參數(shù)，所述待優(yōu)化的關(guān)鍵控制參數(shù)包括：光伏逆變器低壓穿越恢復過程的修正斜率值、光伏逆變器低壓處于最低值時的無功電流指令值、檢測到的并網(wǎng)點電壓時光伏逆變器高壓穿越的無功電流指令值、檢測到的并網(wǎng)點電壓時光伏逆變器高壓穿越的無功電流指令值的修正量。

21、本發(fā)明的進一步改進在于：所述以光伏集群的并網(wǎng)點電壓與電壓參考值的偏差最小為目標，構(gòu)建所述光伏逆變器的電壓故障穿越關(guān)鍵控制參數(shù)優(yōu)化模型，所述光伏逆變器的電壓故障穿越關(guān)鍵控制參數(shù)優(yōu)化模型對應(yīng)的目標函數(shù)的表達式為：

22、；

23、式中，表示取最小值操作；表示光伏逆變器并網(wǎng)點電壓發(fā)生越限的時刻；表示光伏逆變器并網(wǎng)點電壓經(jīng)暫態(tài)過程后再次恢復至額定電壓的時刻；表示光伏逆變器并網(wǎng)點電壓；表示光伏逆變器并網(wǎng)點額定電壓；表示目標函數(shù)。

24、本發(fā)明的進一步改進在于：所述設(shè)置待優(yōu)化的關(guān)鍵控制參數(shù)在優(yōu)化過程中的運行范圍，具體包括：為待優(yōu)化的關(guān)鍵控制參數(shù)設(shè)定上下限：

25、；

26、式中，表示待優(yōu)化的關(guān)鍵控制參數(shù)；表示待優(yōu)化的關(guān)鍵控制參數(shù)的取值下限；表示待優(yōu)化的關(guān)鍵控制參數(shù)的取值上限。

27、本發(fā)明的進一步改進在于：所述采用遺傳優(yōu)化算法對所述光伏逆變器的電壓故障穿越關(guān)鍵控制參數(shù)優(yōu)化模型進行求解之前，在機電暫態(tài)仿真平臺上，設(shè)計兩個關(guān)鍵故障場景，分析高比例光伏集群接入電網(wǎng)的動態(tài)響應(yīng)情況，第一個場景是在所述送端電網(wǎng)中引入故障，導致本地光伏逆變器出現(xiàn)電壓跌落現(xiàn)象；第二個場景是在所述受端電網(wǎng)內(nèi)設(shè)置不同類型的故障，引發(fā)所述受端電網(wǎng)換相失敗，導致高比例光伏集群接入的送端電網(wǎng)出現(xiàn)過電壓的情況；

28、在仿真過程中，通過所述機電暫態(tài)仿真平臺生成動態(tài)仿真數(shù)據(jù)，所述動態(tài)仿真數(shù)據(jù)包括并網(wǎng)點電壓參數(shù)和光伏逆變器關(guān)鍵控制參數(shù)的動態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)，并將所述動態(tài)仿真數(shù)據(jù)輸入到所述光伏逆變器的電壓故障穿越關(guān)鍵控制參數(shù)優(yōu)化模型中進行求解。

29、本發(fā)明的進一步改進在于：所述采用遺傳優(yōu)化算法對所述光伏逆變器的電壓故障穿越關(guān)鍵控制參數(shù)優(yōu)化模型進行求解，并基于模型收斂條件，獲取提升光伏集群電壓故障穿越性能的逆變器控制參數(shù)結(jié)果，將每一次迭代輸出的關(guān)鍵控制參數(shù)賦值到所述機電暫態(tài)仿真平臺中目標風電機組的控制參數(shù)上，記錄所述含高比例光伏集群送端電網(wǎng)的典型故障集合內(nèi)的所有工況下的光伏逆變器并網(wǎng)點電壓的波動幅度，并與前一次記錄的所述波動幅度進行對比，確定下一次迭代的所述關(guān)鍵控制參數(shù)；

30、當滿足所述遺傳優(yōu)化算法對應(yīng)的模型收斂條件時，當前的關(guān)鍵控制參數(shù)即為光伏逆變器電壓穿越關(guān)鍵控制參數(shù)的最優(yōu)解，得到提升光伏集群電壓故障穿越性能的逆變器控制參數(shù)結(jié)果。

31、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出了提升光伏集群電壓故障穿越性能的控制參數(shù)整定方法，通過優(yōu)化光伏逆變器的關(guān)鍵控制參數(shù)，可以提升光伏集群在電網(wǎng)故障情況下的電壓支撐能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性，并且可以提升光伏逆變器的電壓故障穿越能力，在不同運行條件下有效保障“沙戈荒”光伏集群通過特高壓直流外送通道進行電力穩(wěn)定輸送。