一種風(fēng)電系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方法，首先制定并獲取無功補(bǔ)償裝置屬性評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)模糊指標(biāo)進(jìn)行模糊處理，選擇不同的決策目標(biāo)，構(gòu)造模糊互逆矩陣并確定評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊權(quán)重，最終通過模糊決策方法得到風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列。該方法妥善處理了無功補(bǔ)償裝置中各個(gè)指標(biāo)的合理表述問題，使得排序結(jié)果可以更加真實(shí)準(zhǔn)確地反應(yīng)實(shí)際情況。而且該算法簡單并具有較強(qiáng)操作性，計(jì)算時(shí)間短，可以為后續(xù)的控制策略提供有力支撐。
【專利說明】一種風(fēng)電系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)內(nèi)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列的確定方法， 屬于無功補(bǔ)償裝置控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 大規(guī)模風(fēng)電系統(tǒng)的接入給電網(wǎng)的調(diào)度和安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大壓力和新的挑戰(zhàn)， 其中無功電壓問題尤為突出。由于我國風(fēng)電建設(shè)多為大規(guī)模開發(fā)模式，且與常規(guī)發(fā)電方式 一起集中并網(wǎng)，大量有功功率的外送需要一定的無功支撐。
[0003] 我國有關(guān)風(fēng)力發(fā)電及常規(guī)能源發(fā)電并網(wǎng)的諸多標(biāo)準(zhǔn)，如Q/GDW392- 2009《風(fēng)電場 接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》、GB/T19963-2011《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》和《發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn) 行管理規(guī)定》等均要求發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)能夠參與無功電壓控制，并且具備一定容量的無功補(bǔ) 償裝置。
[0004] 風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)能夠發(fā)出無功的設(shè)備較多，有變速恒頻風(fēng)電機(jī)組、靜止無 功補(bǔ)償器（Static Var Compensator, SVC)、靜止同步補(bǔ)償器（Static Synchronous Compensator，STATCOM)、有載調(diào)壓變壓器、固定可投切電容等。這些設(shè)備具備不同的動(dòng)態(tài)響 應(yīng)特性?，F(xiàn)有針對(duì)于無功補(bǔ)償裝置的控制策略為：單體無功補(bǔ)償裝置接收就地電氣信息并 根據(jù)預(yù)定控制方案進(jìn)行動(dòng)作。雖然此控制策略簡單易行，但是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生特殊狀況時(shí)，如短 路故障、電壓大幅跌落等，風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)中各類無功補(bǔ)償裝置的無序調(diào)節(jié)和動(dòng)作將給 系統(tǒng)帶來很大隱患，甚至導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大，造成發(fā)電機(jī)組脫網(wǎng)事故。2011年發(fā)生的多起大 規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故很大程度就是無功補(bǔ)償裝置的無序調(diào)節(jié)與動(dòng)作導(dǎo)致的。因此，需要 提出針對(duì)風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)中各類無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)統(tǒng)一的控制策略。而該控制策略 最重要的就是確定無功補(bǔ)償裝置的動(dòng)作序列。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)對(duì)無功補(bǔ)償裝置統(tǒng)一控制提供支 撐的風(fēng)電系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方法。
[0006] 技術(shù)方案：本發(fā)明的風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方法，包括如 下步驟：
[0007] (1)制定并獲取無功補(bǔ)償裝置的屬性評(píng)價(jià)指標(biāo)，該評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：響應(yīng)系統(tǒng)指令 所需時(shí)間T、響應(yīng)程度R和運(yùn)行成本M，響應(yīng)程度和運(yùn)行成本為模糊指標(biāo)；
[0008] 制定并獲取無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)，該評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：對(duì)電壓控制節(jié) 點(diǎn)的電壓無功靈敏度E和調(diào)節(jié)裕度Q ;
[0009] (2)對(duì)步驟（1)中的各模糊指標(biāo)分別用三角模糊數(shù)進(jìn)行表示；
[0010] (3)根據(jù)風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)不同運(yùn)行狀態(tài)判斷是否需要確定無功補(bǔ)償裝置的動(dòng) 作序列，如是則進(jìn)一步判斷采用何種決策目標(biāo)，否則進(jìn)入步驟（6)，所述決策目標(biāo)包括：正 常決策、緊急切除決策和緊急投入決策；
[0011] (4)根據(jù)步驟（3)所確定的決策目標(biāo)中評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度，構(gòu)造模糊 互逆矩陣，并確定評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊權(quán)重；
[0012] (5)根據(jù)所述步驟⑵得到的各模糊指標(biāo)的三角模糊數(shù)，以及步驟（4)得到的評(píng)價(jià) 指標(biāo)模糊權(quán)重，采用模糊決策方法評(píng)價(jià)各無功補(bǔ)償裝置并確定動(dòng)作序列；
[0013] (6)結(jié)束本方法流程。
[0014] 本發(fā)明方法的步驟（1)中，無功補(bǔ)償裝置的響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T由裝置生產(chǎn) 廠家的測試報(bào)告獲得；響應(yīng)程度為由現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況得到的模糊指標(biāo)，用差、較差、一般、 較好、好來評(píng)價(jià)；運(yùn)行成本為由現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況得到的模糊指標(biāo)，用高、較高、一般、較低、 低來評(píng)價(jià)；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜瓦\(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)通過電力系統(tǒng)在線分析軟件計(jì)算確定電壓無功靈敏 度；調(diào)節(jié)裕度由無功補(bǔ)償裝置容量減去當(dāng)前發(fā)出無功功率確定。
[0015] 本發(fā)明方法的步驟（2)中，對(duì)于響應(yīng)程度指標(biāo)，差、較差、一般、較好、好評(píng)價(jià)的三 角模糊數(shù)分別為（〇·〇,〇· 1，0.2)、（0.2,0.3,0.4)、（0.4,0.5,0.6)、（0.6,0.7,0.8)、（0.8， 0. 9,1. 0);對(duì)于運(yùn)行成本指標(biāo)，高、較高、一般、較低、低評(píng)價(jià)的三角模糊數(shù)分別為（0.0， 0· 1，0· 2)、（0· 2,0· 3,0· 4)、（0· 4,0· 5,0· 6)、（0· 6,0· 7,0· 8)、（0· 8,0· 9,1. 0)。
[0016] 本發(fā)明方法的步驟（3)的具體流程為：
[0017] 31)當(dāng)無功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)時(shí)，若無功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)點(diǎn)的電壓大于或等于標(biāo)準(zhǔn)電壓 的〇. 5倍，則采用正常決策，否則采用緊急切除決策；
[0018] 32)當(dāng)無功補(bǔ)償裝置不并網(wǎng)時(shí)，若無功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)點(diǎn)的電壓為標(biāo)準(zhǔn)電壓的 0. 95?1. 05倍，則采用緊急投入序列決策，否則進(jìn)入步驟（6)。
[0019] 本發(fā)明方法中，步驟（4)各決策目標(biāo)中評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度為：
[0020] 正常決策：電壓無功靈敏度E相對(duì)于響應(yīng)程度R、響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T、調(diào)節(jié)裕 度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：略微重要、略微重要、略微重要和略微重要；響應(yīng)程 度R相對(duì)于響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T、調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：同等重 要、同等重要和同等重要；響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T相對(duì)于調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重 要程度分別為：同等重要和同等重要；調(diào)節(jié)裕度Q相對(duì)于運(yùn)行成本M的重要程度為：同等重 要；
[0021] 緊急切除決策：電壓無功靈敏度E相對(duì)于響應(yīng)程度R、響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T、調(diào) 節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：略微重要、略微重要、略微重要和重要；響應(yīng)程 度R相對(duì)于響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T、調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：略微重 要、略微重要和重要；響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T相對(duì)于調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度 分別為：略微重要和重要；調(diào)節(jié)裕度Q相對(duì)于運(yùn)行成本M的重要程度為：重要；
[0022] 緊急投入決策：電壓無功靈敏度E相對(duì)于響應(yīng)程度R、響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T、調(diào) 節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：略微重要、略微重要、略微重要和略微重要；響 應(yīng)程度R相對(duì)于響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T、調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：略 微重要、略微重要和略微重要；響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T相對(duì)于調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的 重要程度分別為：略微重要和略微重要；調(diào)節(jié)裕度Q相對(duì)于運(yùn)行成本M的重要程度為：同等 重要。
[0023] 本發(fā)明方法的步驟（4)中構(gòu)造模糊互逆矩陣的方法為：
[0024] 首先按照如下方式確定任意兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度：當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)i的 重要程度等于或大于評(píng)價(jià)指標(biāo)」的重要程度時(shí)，％=^^~'^^，％=^|,1,11，其中 Vi, mV rft) i和j分別為評(píng)價(jià)指標(biāo)的序號(hào)，％為表示評(píng)價(jià)指標(biāo)i相對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)j的重要程度的三角模 糊數(shù)，％為表示評(píng)價(jià)指標(biāo)j相對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)i的重要程度的三角模糊數(shù)，當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)i與評(píng) 價(jià)指標(biāo)j的重要程度相同、評(píng)價(jià)指標(biāo)i比評(píng)價(jià)指標(biāo)j略微重要、重要、明顯重要和絕對(duì)重要 時(shí)，Kiij分別等于 1、3、5、7 和 9,當(dāng) m u辛 1 時(shí) I U= m "-I 且!Tij= m "+I,當(dāng) Hiij= 1 時(shí) I U = 1 ? Tij = 1 ；
[0025] 得到所有評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度后，即得到模糊互逆矩陣 W = (St]p ，其中η為評(píng)價(jià)指標(biāo)的總數(shù)； V /χ=1,2,··%? V=I 么
[0026] 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊權(quán)重的方法為：根據(jù)所述模糊互逆矩陣和下式，得到：

【權(quán)利要求】
1. 一種風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方法，其特征在于，該方法包括 如下步驟： (1) 制定并獲取無功補(bǔ)償裝置的屬性評(píng)價(jià)指標(biāo)，該評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：響應(yīng)系統(tǒng)指令所需 時(shí)間T、響應(yīng)程度R和運(yùn)行成本M，響應(yīng)程度和運(yùn)行成本為模糊指標(biāo)； 制定并獲取無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)，該評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：對(duì)電壓控制節(jié)點(diǎn)的 電壓無功靈敏度E和調(diào)節(jié)裕度Q; (2) 對(duì)步驟（1)中的各模糊指標(biāo)分別用三角模糊數(shù)進(jìn)行表示； (3) 根據(jù)風(fēng)電系統(tǒng)不同運(yùn)行狀態(tài)判斷是否需要確定無功補(bǔ)償裝置的動(dòng)作序列，如是則 進(jìn)一步判斷采用何種決策目標(biāo)，否則進(jìn)入步驟（6)，所述決策目標(biāo)包括：正常決策、緊急切 除決策和緊急投入決策； (4) 根據(jù)步驟（3)所確定的決策目標(biāo)中評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度，構(gòu)造模糊互逆 矩陣，并確定評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊權(quán)重； (5) 根據(jù)所述步驟（2)得到的各模糊指標(biāo)的三角模糊數(shù)，以及步驟（4)得到的評(píng)價(jià)指標(biāo) 模糊權(quán)重，采用模糊決策方法評(píng)價(jià)各無功補(bǔ)償裝置并確定動(dòng)作序列； (6) 結(jié)束本方法流程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方法，其特 征在于，所述步驟（1)中，無功補(bǔ)償裝置的響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T由裝置生產(chǎn)廠家的測試 報(bào)告獲得；響應(yīng)程度為由現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況得到的模糊指標(biāo)，用差、較差、一般、較好、好來 評(píng)價(jià)；運(yùn)行成本為由現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況得到的模糊指標(biāo)，用高、較高、一般、較低、低來評(píng)價(jià)； 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜瓦\(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)通過電力系統(tǒng)在線分析軟件計(jì)算確定電壓無功靈敏度；調(diào)節(jié)裕度 由無功補(bǔ)償裝置容量減去當(dāng)前發(fā)出無功功率確定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方法，其特 征在于，所述步驟（2)中，對(duì)于響應(yīng)程度指標(biāo)，差、較差、一般、較好、好評(píng)價(jià)的三角模糊數(shù)分 別為（〇· 〇,〇· 1，〇· 2)、（0· 2,0· 3,0· 4)、（0· 4,0· 5,0· 6)、（0· 6,0· 7,0· 8)、（0· 8,0· 9,1. 0);對(duì) 于運(yùn)行成本指標(biāo)，高、較高、一般、較低、低評(píng)價(jià)的三角模糊數(shù)分別為（〇.〇,〇. 1，〇. 2)、（0.2， 0· 3,0· 4)、（0· 4,0· 5,0· 6)、（0· 6,0· 7,0· 8)、（0· 8,0· 9,L0)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方法， 其特征在于，所述步驟（3)的具體流程為： 31) 當(dāng)無功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)時(shí)，若無功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)點(diǎn)的電壓大于或等于標(biāo)準(zhǔn)電壓的 〇. 5倍，則采用正常決策，否則采用緊急切除決策； 32) 當(dāng)無功補(bǔ)償裝置不并網(wǎng)時(shí)，若無功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)點(diǎn)的電壓為標(biāo)準(zhǔn)電壓的0. 95? 1. 05倍，則采用緊急投入序列決策，否則進(jìn)入步驟（6)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方法， 其特征在于，所述步驟（4)各決策目標(biāo)中評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度為： 正常決策：電壓無功靈敏度E相對(duì)于響應(yīng)程度R、響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T、調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：略微重要、略微重要、略微重要和略微重要；響應(yīng)程度R 相對(duì)于響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T、調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：同等重要、 同等重要和同等重要；響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T相對(duì)于調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程 度分別為：同等重要和同等重要；調(diào)節(jié)裕度Q相對(duì)于運(yùn)行成本M的重要程度為：同等重要； 緊急切除決策：電壓無功靈敏度E相對(duì)于響應(yīng)程度R、響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T、調(diào)節(jié)裕 度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：略微重要、略微重要、略微重要和重要；響應(yīng)程度R相 對(duì)于響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間Τ、調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：略微重要、略 微重要和重要；響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T相對(duì)于調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別 為：略微重要和重要；調(diào)節(jié)裕度Q相對(duì)于運(yùn)行成本M的重要程度為：重要； 緊急投入決策：電壓無功靈敏度E相對(duì)于響應(yīng)程度R、響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間Τ、調(diào)節(jié) 裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：略微重要、略微重要、略微重要和略微重要；響應(yīng) 程度R相對(duì)于響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間Τ、調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重要程度分別為：略微 重要、略微重要和略微重要；響應(yīng)系統(tǒng)指令所需時(shí)間T相對(duì)于調(diào)節(jié)裕度Q和運(yùn)行成本M的重 要程度分別為：略微重要和略微重要；調(diào)節(jié)裕度Q相對(duì)于運(yùn)行成本M的重要程度為：同等重 要。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的風(fēng)電、水電混惡化系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方 法，其特征在于，所述步驟（4)中構(gòu)造模糊互逆矩陣的方法為： 首先按照如下方式確定任意兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度：當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)i的重要 …N^fI\ \') 程度等于或大于評(píng)價(jià)指標(biāo)j的重要程度時(shí)，％ ，wZ; = ，一，其中i和 mJ, rJi) j分別為評(píng)價(jià)指標(biāo)的序號(hào)，14?為表示評(píng)價(jià)指標(biāo)i相對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)j的重要程度的三角模糊數(shù)， 1J W;/為表示評(píng)價(jià)指標(biāo)j相對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)i的重要程度的三角模糊數(shù)，當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)i與評(píng)價(jià)指標(biāo) j的重要程度相同、評(píng)價(jià)指標(biāo)i比評(píng)價(jià)指標(biāo)j略微重要、重要、明顯重要和絕對(duì)重要時(shí)，Hlij分 別等于 1、3、5、7 和 9,當(dāng)Hiij辛 1 時(shí)Ii」=m"-I且!Tij=m"+I，當(dāng)Hiij= 1 時(shí)Ii」=1 且rU= 1 ; 得到所有評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度后，即得到模糊互逆矩陣W= /其 _ν=1.2,···.? 中η為評(píng)價(jià)指標(biāo)的總數(shù)； 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊權(quán)重的方法為：根據(jù)所述模糊互逆矩陣和下式，得到：
其中，Iij,Hiij和rij分別為模糊互逆矩陣的三角模糊數(shù)中的三個(gè)元素，Π為求積符號(hào)，Σ為求和符號(hào)； 則第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊權(quán)重w/=i，一Sf。 \rmI)
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的風(fēng)電、水電混合系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置動(dòng)作序列確定方法， 其特征在于，所述步驟（5)中的模糊決策方法為以模糊理想解、模糊負(fù)理想解為參照基準(zhǔn) 建立的模糊折衷型決策方法。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK104463698SQ201410710404
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】湯奕, 李峰, 邵沖 申請(qǐng)人:東南大學(xué)