一种基于LQR的新能源场站故障期间有功无功控制方法技术

本发明专利技术提供的一种基于LQR的新能源场站故障期间有功无功控制方法，在光伏、风电场站故障期间的有功无功协同控制技术中，LQR控制器设计通过最小化关联的代价函数实现电网稳定性和控制力度的优化。LQR控制器在这种情况下有助于系统在故障期间实现平稳切换，降低系统的不稳定现象和对系统的冲击。由于LQR控制器是基于系统动态特性的最优解，所以可以达到更高性能、更高效的控制目的。更高效的控制目的。更高效的控制目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LQR的新能源场站故障期间有功无功控制方法


[0001]本专利技术涉及电力系统领域，特别是涉及一种基于LQR的新能源场站故障期间有功无功控制方法。

技术介绍

[0002]随着光伏和风电的广泛应用，大量分布式的光伏/风电场站接入电力系统，确保电网稳定运行面临着越来越大的挑战。光伏发电和风电发电具有波动性、不确定性等特点，可能导致电网的电压和频率波动以及功率品质下降等问题。在光伏/风电场站发生故障时，对有功和无功的协同控制技术进行改进以实现电力系统的稳态控制具有重要价值。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种基于LQR的新能源场站故障期间有功无功控制方法，包括分布式能源管理系统、有功/无功协同控制器、动态优化算法和通信协议。该技术有助于实现电力系统的稳态控制，提高系统安全和可靠性，特别是在光伏/风电场站发生故障时。
[0004]以下分别对本专利技术的系统各项组成部分进行详细说明。
[0005]分布式能源管理系统（DERMS）是一个集成的实时监测、自适应调控和优化策略的控制系统，用于处理分布式光伏/风电场站的运行数据。
[0006]有功/无功协同控制器负责实现有功和无功之间的动态平衡。通过先进的计算模型和算法，可自适应地调整有功和无功输出，以满足电网的实际需求。
[0007]动态优化算法确定最优的有功和无功输出比例，实时分析若干重要指标，并以此作为优化目标进行调节。
[0008]通信协议保证了在故障情况下能源管理系统、协同控制器和其他相关设备之间的信息传递可靠。
[0009]方法的优点在于降低电网压力，实现光伏/风电场站故障期间的有功/无功协同控制，通过动态调节来实现电网系统的稳定控制，有效降低电网系统的压力；易应对突发状况，在异常情况下，本专利技术能够自适应地调整有功和无功功率输出，保证系统的平稳运行；易实施与扩展，基于DERMS架构，本专利技术可适用于不同规模、不同类型的光伏/风电场站，具有一定的通用性和扩展性。
[0010]本专利技术提供了一种新能源场站故障期间有功无功控制方法。通过分布式能源管理系统、有功/无功协同控制器、动态优化算法以及高速、可靠的通信协议，能够应对光伏/风电场站故障，优化有功和无功输出，从而维持电网系统的平稳运行。
附图说明
[0011]图1为本专利技术一种基于LQR的新能源场站故障期间有功无功控制方法系统结构图。
[0012]图2为本专利技术一种基于LQR的新能源场站故障期间有功无功控制方法流程图。
实施方式
[0013]本专利技术提供了一种新能源场站故障期间有功无功控制方法，包括分布式能源管理系统、有功/无功协同控制器、动态优化算法和通信协议。该技术有助于实现电力系统的稳态控制，提高系统安全和可靠性，特别是在光伏/风电场站发生故障时。
[0014]以下结合附图分别对本专利技术的系统各项组成部分进行详细说明。
[0015]分布式能源管理系统（DERMS）（S101）是一个集成的实时监测、自适应调控和优化策略的控制系统，用于处理分布式光伏/风电场站的运行数据。
[0016]有功/无功协同控制器（S102）负责实现有功和无功之间的动态平衡。通过先进的计算模型和算法，可自适应地调整有功和无功输出，以满足电网的实际需求。
[0017]动态优化算法（S103）确定最优的有功和无功输出比例，实时分析若干重要指标，并以此作为优化目标进行调节。
[0018]通信协议（S104）保证了在故障情况下能源管理系统、协同控制器和其他相关设备之间的信息传递可靠。
[0019]以下分别对本专利技术的方法流程进行详细说明。
[0020] 第一步（Y101），由分布式能源管理系统（DERMS）对光伏、风电场站的实时数据进行检测， 将得到的数据输入至下一步骤。
[0021] 第二步（Y102），将问题转化为线性时不变离散系统。为使用 LQR 控制器设计，将光伏/风电场站故障期间的有功/无功协同控制问题转化为线性时不变离散系统，这一过程涉及对非线性方程进行线性化。这类线性时不变系统可表示为：X(k+1) =AX (k) + BU(k)。其中X (k)为状态向量，表示有功功率、无功功率等与故障响应有关的电气参数；U(k)为输入向量，表示对逆变器控制的有功和无功调节；A和B表示线性化系统的系数。在光伏/风电场站故障期间的有功/无功协同控制技术中，线性二次调节器（LQR）可用于设计有功和无功控制器，以提高系统的稳定性和可靠性。
[0022] 第三步（Y103），定义代价函数。为确保风电场站和光伏发电系统在故障期间正常稳定运行，我们需要选择一个适当的代价函数来量化有功和无功调控的效果。代价函数可以表示为：。其中，Q与R分别是状态向量和输入向量的权重矩阵，反映了有功和无功调节对系统性能的相对重要性；P是一个半正定权重矩阵，作用是描述终止时刻状态误差的代价。通过调整 Q和R矩阵中的权重值，我们可以平衡电网稳定性与控制成本的需求，优化控制策略。通过将状态向量的加权平方和纳入总代价函数，P矩阵可以帮助我们在评估控制器性能时考虑到系统在时间跨度N结束时的状态。
[0023] 第四步（Y104），通过求解离散代数 Riccati 方程，我们可以找到最优状态反馈控制矩阵K：。求解得到控制增益矩阵K之后，可以找到有功无功协同控制策略：。这种策略具备最佳性能，可在光伏、风电场站故障期间实现有功无功协同控制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LQR的新能源场站故障期间有功无功控制方法，其特征在于系统结构包括分布式能源管理系统、有功/无功协同控制器、动态优化算法和通信协议。2. 根据权利要求1所述的一种基于LQR的新能源场站故障期间有功无功控制方法，其特征在于，流程包括：第一步，对光...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱显浩，焦伟超，张辰霄，朱永强，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：