风电场有功调节和无功调节的控制方法及其相关组件与流程

1.本发明涉及风电场功率调节技术领域，特别涉及一种风电场有功调节和无功调节的控制方法及其相关组件。


背景技术：

2.大力发展风电是构建我国清洁低碳、安全高效能源体系。风电呈现弱惯量、低抗扰、弱阻尼、弱频率/电压支撑等特性，随着越来越大规模风电的并网，电力系统面临的安全稳定问题越来越严峻。
3.经过风电从业者近几年的不懈努力，风电机组主动参与电力系统频率/电压调节已取得突破性进展并实现了产业化推广。gb/t 19963.1-2021《风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电》中也已经明确提出风电场必须具备惯量响应、一次调频和无功调压等主动支撑功能。
4.风电场有功调节和无功调节中，一般需检测频率死区、电压死区和功率因数死区等，实际应用中进死区和出死区一般采用单一死区设置，即频率、电压和功率因数等进死区和出死区采用同一个死区检测，这就会导致死区临界值附近有功调节和无功调节频繁投退，进而导致因调频附加有功或调压附加无功的频繁投退引起并网点功率振荡，影响电力系统安全稳定运行。
5.综上，如何避免死区临界值附近有功调节和无功调节频繁投退以实现电力系统的安全稳定运行是目前有待解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种风电场有功调节和无功调节的控制方法、装置、设备及介质，能够避免死区临界值附近有功调节和无功调节频繁投退以实现电力系统的安全稳定运行。其具体方案如下：
7.第一方面，本技术公开了一种风电场有功调节和无功调节的控制方法，包括：
8.在风电场运行过程中获取当前监测到的并网点频率偏差和并网点电压；
9.对所述并网点频率偏差和所述并网点电压进行出死区检测，以确定所述并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定所述并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内；
10.若所述并网点频率偏差未处于所述第一频率偏差死区范围内，则利用有功频率控制方法对所述并网点频率进行有功调节，直到所述并网点频率偏差处于所述频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内；
11.若所述并网点电压未处于所述第一电压死区范围内，则利用无功电压控制方法对所述并网点电压进行无功调节，直到所述并网点电压处于所述电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。
12.可选的，所述风电场有功调节和无功调节的控制方法，还包括：
13.若所述并网点电压处于所述第一电压死区范围内，则获取当前检测到的并网点功率因数，并对所述并网点功率因数进行出死区检测，以确定所述并网点功率因数是否处于功率因数回滞死区规定的第一功率因数死区范围内；
14.若所述并网点功率因数未处于所述第一功率因数死区范围内，则利用无功功率因数控制方法对所述并网点功率因数进行无功调节，直到所述并网点功率因数处于所述功率因数回滞死区规定的第二功率因数死区范围内。
15.可选的，所述利用有功频率控制方法对所述并网点频率进行有功调节，包括：
16.判断并网点有功功率是否满足预设的有功调节功率阈值条件；
17.若满足，则计算惯量响应附加功率和一次调频附加功率，并基于所述并网点有功功率、所述惯量响应附加功率、所述一次调频附加功率和风电场有功损耗确定出有功功率参考值；
18.基于所述有功功率参考值下发有功控制指令，以便利用所述有功控制指令对并网点进行频率调节。
19.可选的，所述在风电场运行过程中获取当前监测到的并网点频率偏差和并网点电压之后，还包括：
20.基于所述并网点电压判断所述风电场是否处于电压穿越模式；
21.若所述风电场未处于所述电压穿越模式，则执行所述对所述并网点频率偏差和所述并网点电压进行出死区检测的步骤；
22.若所述风电场处于所述电压穿越模式，则通过所述风电场进行电压穿越控制。
23.可选的，所述利用无功电压控制方法对所述并网点电压进行无功调节，包括：
24.确定预设电压参考值构成的若干数量个电压区间，并确定与每一所述电压区间对应的无功电压控制模式；
25.确定所述并网点电压所处的目标电压区间，并利用与所述目标电压区间对应的无功电压控制模式对并网点进行电压调节。
26.可选的，所述确定预设电压参考值构成的若干数量个电压区间，并确定与每一所述电压区间对应的无功电压控制模式，包括：
27.基于电压穿越阈值和预设指定参数阈值构建第一电压区间，并将所述第一电压区间的无功电压控制模式确定为恒无功控制模式；
28.基于所述预设指定参数阈值和电压下垂调节参数阈值构建第二电压区间，并将所述第二电压区间的无功电压控制模式确定为电压下垂控制模式；
29.基于所述电压下垂参数阈值和与所述第二电压死区范围对应的边界参考值构建第三电压区间，并将所述第三电压区间的无功电压控制模式确定为恒电压控制模式。
30.可选的，所述利用与所述目标电压区间对应的无功电压控制模式对并网点进行电压调节，包括：
31.若所述目标电压区间为所述第一电压区间，则基于风电场无功损耗以及并网点无功功率最值确定出无功功率参考值；
32.若所述目标电压区间为所述第二电压区间，则基于风电场无功损耗、预设电压下垂系数、所述电压下垂调节参数阈值、风电场额定功率和对所述并网点电压进行滤波后的电压滤波值确定出无功功率参考值；
33.若所述目标电压区间为所述第三电压区间，则基于风电场无功损耗、预设比例积分增益、风电场电压参考值和所述电压滤波值确定出无功功率参考值；
34.基于所述无功功率参考值下发无功控制指令，以便利用所述无功控制指令对并网点进行电压调节。
35.第二方面，本技术公开了一种风电场有功调节和无功调节的控制装置，包括：
36.信息监测模块，用于在风电场运行过程中获取当前监测到的并网点频率偏差和并网点电压；
37.死区检测模块，用于对所述并网点频率偏差和所述并网点电压进行出死区检测，以确定所述并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定所述并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内；
38.有功调节模块，用于若所述并网点频率偏差未处于所述第一频率偏差死区范围内，则利用有功频率控制方法对所述并网点频率进行有功调节，直到所述并网点频率偏差处于所述频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内；
39.无功调节模块，用于若所述并网点电压未处于所述第一电压死区范围内，则利用无功电压控制方法对所述并网点电压进行无功调节，直到所述并网点电压处于所述电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。
40.第三方面，本技术公开了一种电子设备，包括：
41.存储器，用于保存计算机程序；
42.处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的风电场有功调节和无功调节的控制方法的步骤。
43.第四方面，本技术公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的风电场有功调节和无功调节的控制方法的步骤。
44.可见，本技术通过在风电场运行过程中获取当前监测到的并网点频率偏差和并网点电压；对所述并网点频率偏差和所述并网点电压进行出死区检测，以确定所述并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定所述并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内；若所述并网点频率偏差未处于所述第一频率偏差死区范围内，则利用有功频率控制方法对所述并网点频率进行有功调节，直到所述并网点频率偏差处于所述频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内；若所述并网点电压未处于所述第一电压死区范围内，则利用无功电压控制方法对所述并网点电压进行无功调节，直到所述并网点电压处于所述电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。由此可见，本技术在有功调节和无功调节中引入回滞死区的概念，也即利用对应的回滞死区对监测到的并网点频率偏差和并网点电压进行出死区检测，以确定并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内，若均未处于，则利用有功频率控制方法对并网点频率进行有功调节，利用无功电压控制方法对并网点电压进行无功调节，直到频率偏差和电压分别处于频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内以及电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。通过上述方案可以避免因单一死区设置而导致死区临界值附近有功调节和无功调节的频繁投退，进而导致因调频附加有功或调压附加无功的频繁投退引
起并网点功率振荡的问题。
附图说明
45.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
46.图1为本技术公开的一种风电场有功调节和无功调节的控制方法流程图；
47.图2为本技术公开的一种具体的风电场有功调节和无功调节的控制方法流程图；
48.图3为本技术公开的一种具体的风电场无功功率因数控制方法流程图；
49.图4为本技术公开的一种具体的风电场有功调节和无功调节的控制方法流程图；
50.图5为本技术公开的一种具体的风电场有功频率控制方法流程图；
51.图6为本技术公开的一种具体的风电场有功调节框图；
52.图7为本技术公开的一种具体的风电场有功调节和无功调节的控制方法流程图；
53.图8为本技术公开的一种具体的风电场无功电压控制方法流程图；
54.图9为本技术公开的一种具体的风电场无功调节框图；
55.图10为本技术公开的一种风电场有功调节和无功调节的控制装置结构示意图；
56.图11为本技术公开的一种电子设备结构图。
具体实施方式
57.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.当前，风电场有功调节和无功调节中一般采用单一死区设置，即频率、电压和功率因数等进死区和出死区采用同一个死区检测。这就会导致死区临界值附近有功调节和无功调节频繁投退，进而导致因调频附加有功或调压附加无功的频繁投退引起并网点功率振荡，影响电力系统安全稳定运行为此，本技术实施例公开了一种风电场有功调节和无功调节的控制方法、装置、设备及介质，能够避免死区临界值附近有功调节和无功调节频繁投退以实现电力系统的安全稳定运行。
59.参见图1和图2所示，本技术实施例公开了一种风电场有功调节和无功调节的控制方法，该方法包括：
60.步骤s11：在风电场运行过程中获取当前监测到的并网点频率偏差和并网点电压。
61.本实施例中，风电场正常运行时，获取当前实时监测到的并网点频率偏差和并网点电压。进一步的，上述在风电场运行过程中获取当前监测到的并网点频率偏差和并网点电压之后，还包括：基于所述并网点电压判断所述风电场是否处于电压穿越模式；若所述风电场未处于所述电压穿越模式，则执行所述对所述并网点频率偏差和所述并网点电压进行出死区检测的步骤；若所述风电场处于所述电压穿越模式，则通过所述风电场进行电压穿越控制。可以理解的是，在获取到并网点电压v
t
后，首先根据并网点电压v
t
判断风电场是否
处于电压穿越模式，具体为将并网点电压与电压穿越阈值v
dip
和v
up
进行比较，其中，v
dip
为低电压穿越阈值，v
up
为高电压穿越阈值。若v
dip
≤v
t
≤ v
up
，则表明风电场未处于电压穿越模式，则对并网点频率偏差和并网点电压进行出死区检测；若v
t
＞v
up
或v
t
＜v
dip
，则表明风电场处于电压穿越模式，通过风电场机组自主完成电压穿越控制。
62.步骤s12：对所述并网点频率偏差和所述并网点电压进行出死区检测，以确定所述并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定所述并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内。
63.本实施例中，在有功调节和无功调节中引入回滞死区的概念，也即利用对应的回滞死区对并网点频率偏差和并网点电压进行出死区检测，以确定并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内。可以理解的是，当前对风电场并网点频率、电压和功率因数监测时，一般会通过死区检测，在监测量出死区后则会引起有功调节和无功调节的动作，但一般监测量进死区和出死区会采用同一个死区检测，这就导致死区临界值附近控制功能的频繁投退，因此，本技术通过设置回滞死区的方式以避免上述问题的发生。回滞死区的设置方式如下：
[0064][0065]
当监测量d满足d＜db
i1
或d＞db
i2
时，风电场有功调节和无功调节投入，以调节并网点频率、电压和功率因数等；当监测量d满足db
o1
≤d≤db
o2
时，风电场有功调节/无功调节退出，表示当前并网点电压、频率和功率因数等已调节到位。一般情况下，上述死区临界值满足db
i1
＜db
o1
＜db
o2
＜db
i2
。
[0066]
因此，在对并网点频率偏差δf和并网点电压v
t
进行出死区检测时，对于并网点频率偏差δf而言，如果δf
i1
≤δf≤δf
i2
，则表示并网点频率偏差未出死区，也即处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，反之如果δf＜δf
i1
或δf＞δf
i2
，则表示并网点频率偏差已出死区，也即未处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内。对于并网点电压v
t
而言，如果v
ti1
≤v
t
≤v
ti2
，则表示并网点电压未出死区，也即处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内，反之如果v
t
＜v
ti1
或v
t
＞v
ti2
，则表示并网点电压已出死区，也即未处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内。
[0067]
步骤s13：若所述并网点频率偏差未处于所述第一频率偏差死区范围内，则利用有功频率控制方法对所述并网点频率进行有功调节，直到所述并网点频率偏差处于所述频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内。
[0068]
在一种具体实施方式中，若并网点频率偏差未处于第一频率偏差死区范围内，也即δf＜δf
i1
或δf＞δf
i2
，则利用有功频率控制方法对并网点频率进行有功调节，直到并网点频率偏差处于频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内，也即需满足δf
o1
≤δf≤δf
o2
。其中，δf
i1
＜δf
o1
＜δf
o2
＜δf
i2
。
[0069]
在另一种具体实施方式中，若并网点频率偏差处于第一频率偏差死区范围内，也即δf
i1
≤δf≤δf
i2
，则表示并网点频率偏差处于正常的有功控制范围内，无需调节频率偏差。
[0070]
步骤s14：若所述并网点电压未处于所述第一电压死区范围内，则利用无功电压控
制方法对所述并网点电压进行无功调节，直到所述并网点电压处于所述电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。
[0071]
在一种具体实施方式中，若并网点电压未处于第一电压死区范围内，也即v
t
＜v
ti1
或v
t
＞v
ti2
，则利用无功电压控制方法对并网点电压进行无功调节，直到并网点电压处于电压回滞死区规定的第二电压死区范围内，也即需满足 v
to1
≤v
t
≤v
to2
。其中，v
ti1
＜v
to1
＜v
to2＜vti2
。
[0072]
在另一种具体实施方式中，上述确定所述并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内之后，还包括：若所述并网点电压处于所述第一电压死区范围内，则获取当前检测到的并网点功率因数，并对所述并网点功率因数进行出死区检测，以确定所述并网点功率因数是否处于功率因数回滞死区规定的第一功率因数死区范围内；若所述并网点功率因数未处于所述第一功率因数死区范围内，则利用无功功率因数控制方法对所述并网点功率因数进行无功调节，直到所述并网点功率因数处于所述功率因数回滞死区规定的第二功率因数死区范围内。也即，若并网点电压处于第一电压死区范围内，则风电场的无功控制模式选择无功功率因数控制。首先需要获取风电场正常运行过程中监测到的并网点功率因数pf，然后对并网点功率因数进行出死区检测，以确定并网点功率因数是否处于功率因数回滞死区规定的第一功率因数死区范围内，也即是否满足pf
i1
≤pf≤pf
i2
，若满足则表示功率因数在死区范围内，无需进行调节；若pf＜pf
i1
或pf＞pf
i2
，则表示并网点功率因数已出死区，也即未处于功率因数回滞死区规定的第一功率因数死区范围内，那么需要利用无功功率因数控制方法对并网点功率因数进行无功调节，直到并网点功率因数处于功率因数回滞死区规定的第二功率因数死区范围内，也即需满足pf
o1
≤pf≤pf
o2
，其中，pf
i1
＜pf
o1
＜pf
o2
＜pf
i2
。
[0073]
具体的，参见图3所示，若并网点功率因数出死区范围，也即不满足pf
i1
≤pf≤pf
i2
，则需利用无功功率因数控制方法对并网点进行功率因数调节，首先需要确定出无功功率参考值，具体为：q
ref
＝p
t
×
tan(pf
ref
) q
cmp
，其中q
ref
为风电场无功功率参考值，p
t
为并网点有功功率，pf
ref
为功率因数角参考值， q
cmp
为风电机组至并网点无功损耗。然后基于无功功率参考值下发无功控制指令以对并网点进行功率因数调节，再对并网点功率因数进行进死区检测，直到pf
o1
≤pf≤pf
o2
，表明风电场恒功率因数控制已达到预期效果，并持续监测并网点功率因数。若在一次调节后，并网点功率因数仍不满足pf
o1
≤pf ≤pf
o2
，则继续基于无功功率参考值下发无功控制指令以调节风电场并网点功率因数。
[0074]
也即，通过上述方案，本技术能够根据并网点电压结合不同无功控制模式的特点选择风电场无功控制模式，具体为：若并网点电压在电压回滞死区规定的第一电压死区范围内，则选择无功功率因数控制方法以控制并网点功率因数；若并网点电压在电压回滞死区规定的第一电压死区范围外，则选择无功电压控制方法调节并网点电压，以优化风电并网特性并提升电压稳定性。也即实现了根据实际并网点电压情况自适应选择合适的无功调节模式，以最大化利用风电场无功调节能力。
[0075]
可见，本技术通过在风电场运行过程中获取当前监测到的并网点频率偏差和并网点电压；对所述并网点频率偏差和所述并网点电压进行出死区检测，以确定所述并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定所述并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内；若所述并网点频率偏差未处于所
述第一频率偏差死区范围内，则利用有功频率控制方法对所述并网点频率进行有功调节，直到所述并网点频率偏差处于所述频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内；若所述并网点电压未处于所述第一电压死区范围内，则利用无功电压控制方法对所述并网点电压进行无功调节，直到所述并网点电压处于所述电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。由此可见，本技术在有功调节和无功调节中引入回滞死区的概念，也即利用对应的回滞死区对监测到的并网点频率偏差和并网点电压进行出死区检测，以确定并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内，若均未处于，则利用有功频率控制方法对并网点频率进行有功调节，利用无功电压控制方法对并网点电压进行无功调节，直到频率偏差和电压分别处于频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内以及电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。通过上述方案可以避免因单一死区设置而导致死区临界值附近有功调节和无功调节的频繁投退，进而导致因调频附加有功或调压附加无功的频繁投退引起并网点功率振荡的问题。
[0076]
参见图4和图5所示，本技术实施例公开了一种具体的风电场有功调节和无功调节的控制方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体包括：
[0077]
步骤s21：在风电场运行过程中获取当前监测到的并网点频率偏差和并网点电压。
[0078]
步骤s22：对所述并网点频率偏差和所述并网点电压进行出死区检测，以确定所述并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定所述并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内。
[0079]
步骤s23：若所述并网点频率偏差未处于所述第一频率偏差死区范围内，则判断并网点有功功率是否满足预设的有功调节功率阈值条件。
[0080]
本实施例中，若并网点频率偏差未处于第一频率偏差死区范围内，也即δf＜δf
i1
或δf＞δf
i2
，则需进一步判断并网点有功功率是否满足预设的有功调节功率阈值条件。将并网点有功功率记为p
t
，将风电场额定功率记为pn，有功调节功率阈值条件具体为需要判断p
t
是否大于20％pn，若p
t
≥20％pn，则表示风电场满足有功功率调节阈值条件，也即满足有功功率调节要求。
[0081]
步骤s24：若满足，则计算惯量响应附加功率和一次调频附加功率，并基于所述并网点有功功率、所述惯量响应附加功率、所述一次调频附加功率和风电场有功损耗确定出有功功率参考值。
[0082]
本实施例中，若满足有功调节功率阈值条件，则计算惯量响应附加功率和一次调频附加功率，具体为：
[0083]
若δf＞0，一次调频附加功率δp
pfr
为：
[0084]
若δf＜0，一次调频附加功率δp
pfr
为：
[0085]
若δf
×
df/dt＞0，惯量响应附加功率δp
ir
为：
[0086]
若δf
×
df/dt＜0，惯量响应附加功率δp
ir
为：δp
ir
＝0；
[0087]
然后基于并网点有功功率、惯量响应附加功率、一次调频附加功率和风电场有功损耗确定出有功功率参考值p
ref
，具体表示为：
[0088]
p
ref
＝p
t
δp
ir
δp
pfr
p
cmp
；
[0089]
其中，p
t
为并网点有功功率，δp
ir
为惯量响应附加功率，δp
pfr
为一次调频附加功率，p
cmp
为风电场有功损耗，若忽略风电机组至并网点的有功损耗，可设置p
cmp
＝0。
[0090]
步骤s25：基于所述有功功率参考值下发有功控制指令，以便利用所述有功控制指令对并网点进行频率调节，直到所述并网点频率偏差处于所述频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内。
[0091]
本实施例中，基于有功功率参考值下发有功控制指令，以便利用有功控制指令对并网点进行频率调节，直到并网点频率偏差满足δf
o1
≤δf≤δf
o2
，也即并网点频率偏差处于频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内，则表明风电场恒功率因数控制已达到预期效果。若在一次调节后，并网点功率因数仍不满足δf
o1
≤δf≤δf
o2
，则继续基于有功功率参考值下发有功控制指令以调节风电场并网点频率偏差。通过频率偏差回滞死区的设置可以避免因调频功率的退出导致风电场并网点频率的二次变化，引起风电场调频功能反复投切引起的并网点功率振荡。
[0092]
图6为本技术公开的一种风电场有功调节框图，图6中，p
t
为风电场并网点有功功率；t
p
为有功功率惯性时间常数；df/dt为风电场并网点频率变化率；fn为额定频率；tj为风电场等效惯性时间常数；δf为并网点频率偏差；k
fdn
、k
fup
为有功调节系数；p
ref
表示风电场有功功率参考值；p
min
、p
max
为风电场有功功率最小值和最大值；p
cmp
为风电机组至并网点有功损耗，即风电场有功损耗；δp
ir
为惯量响应附加功率；δp
pfr
为一次调频附加功率；freqflag为有功调节标志位。
[0093]
需要指出的是，风电场的有功调节可分为4种控制模式，分别为：
[0094]
freqflag＝0，无附加有功调节模式；
[0095]
freqflag＝1，惯量响应控制模式；
[0096]
freqflag＝2，一次调频控制模式；
[0097]
freqflag＝3，综合调频控制模式；
[0098]
当freqflag＝1时，风电场仅具备惯量响应功能，当满足惯量响应触发条件时，风电场惯量响应附加功率为：
[0099][0100]
惯量响应触发条件具体为：
[0101]
(1)p
t
≥20％pn；pn为风电场额定功率；
[0102]
(2)δf超出频率死区，死区可以设置为
±
(0.03hz～0.1hz)；
[0103]
(3)δf
×
df/dt》0；
[0104]
当freqflag＝2时，风电场仅具备一次调频功能，当满足一次调频触发条件时，风电场一次调频附加功率为：
[0105][0106]
一次调频触发条件具体为：
[0107]
(1)p
t
≥20％pn；
[0108]
(2)δf超出频率死区，死区可以设置为
±
(0.03hz～0.1hz)；
[0109]
当freqflag＝3时，风电场具备综合调频功能，风电场综合调频附加功率为：
[0110]
δp
co
＝δp
ir
δp
pfr
[0111]
综上所述，考虑风电机组至并网点有功损耗，风电场有功功率参考值可以表示为：
[0112][0113]
根据gb/t 19963.1-2021《风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电》中规定“风电场应具备快速控制自身有功功率，提供惯量响应与一次调频的功能，可根据电力系统实际需要启用与停用惯量响应和一次调频功能”。可通过freqflag的设置实现惯量响应与一次调频功能的启用与停用，一般情况下，设置freqflag＝3，实现风电场自动有功调节。
[0114]
步骤s26：若所述并网点电压未处于所述第一电压死区范围内，则利用无功电压控制方法对所述并网点电压进行无功调节，直到所述并网点电压处于所述电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。
[0115]
其中，关于上述步骤s21、s22和s26更加具体的处理过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0116]
可见，本技术实施例中，若并网点频率偏差未处于第一频率偏差死区范围内，则需对并网点频率进行有功调节，首先需要判断并网点有功功率是否满足预设的有功调节功率阈值条件，若满足，基于并网点有功功率、惯量响应附加功率、一次调频附加功率和风电场有功损耗确定出有功功率参考值，然后下发有功控制指令对并网点进行频率调节，直到并网点频率偏差处于频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内。通过频率偏差回滞死区的设置可以避免因调频功率的退出导致风电场并网点频率的二次变化，引起风电场调频功能反复投切引起的并网点功率振荡。
[0117]
参见图7和图8所示，本技术实施例公开了一种具体的风电场有功调节和无功调节的控制方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体包括：
[0118]
步骤s31：在风电场运行过程中获取当前监测到的并网点频率偏差和并网点电压。
[0119]
步骤s32：对所述并网点频率偏差和所述并网点电压进行出死区检测，以确定所述并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定所述并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内。
[0120]
步骤s33：若所述并网点频率偏差未处于所述第一频率偏差死区范围内，则利用有
功频率控制方法对所述并网点频率进行有功调节，直到所述并网点频率偏差处于所述频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内。
[0121]
步骤s34：若所述并网点电压未处于所述第一电压死区范围内，则确定预设电压参考值构成的若干数量个电压区间，并确定与每一所述电压区间对应的无功电压控制模式。
[0122]
本实施例中，若并网点电压未处于第一电压死区范围内，也即v
t
＜v
ti1
或 v
t
＞v
ti2
，则需确定预设电压参考值构成的若干数量个电压区间，并确定与每一电压区间对应的无功电压控制模式，以便根据并网点电压所处的不同电压区间，自适应选择不同的风电场无功调节模式。
[0123]
进一步的，上述确定预设电压参考值构成的若干数量个电压区间，并确定与每一所述电压区间对应的无功电压控制模式，包括：基于电压穿越阈值和预设指定参数阈值构建第一电压区间，并将所述第一电压区间的无功电压控制模式确定为恒无功控制模式；基于所述预设指定参数阈值和电压下垂调节参数阈值构建第二电压区间，并将所述第二电压区间的无功电压控制模式确定为电压下垂控制模式；基于所述电压下垂参数阈值和与所述第二电压死区范围对应的边界参考值构建第三电压区间，并将所述第三电压区间的无功电压控制模式确定为恒电压控制模式。其中，将低电压穿越阈值记为v
dip
，高电压穿越阈值记为v
up
,；预设指定参数阈值分别设置为0.97和1.07；电压下垂调节参数阈值分别记为v
t-和v
t
；第二电压死区范围对应的边界参考值为 v
to1
和v
to2
。那么，第一电压区间为v
dip
≤v
t
＜0.97或1.07＜v
t
≤v
up
，第一电压区间对应的无功电压控制模式确定为恒无功控制模式；第二电压区间为0.97 ≤v
t
《v
t-或v
t
《v
t
≤1.07，第二电压区间对应的无功电压控制模式确定为电压下垂控制模式；第三电压区间为v
t-≤v
t
≤v
to1
或v
to2
≤v
t
≤v
t
，第三电压区间对应的无功电压控制模式确定为恒电压控制模式。
[0124]
需要注意的是，并网点电压对应的电压回滞死区满足v
ti1
＜v
to1
＜vto2＜v
ti2
，由于回滞死区的设置会导致当电压满足v
ti1
≤v
t
≤v
to1
和v
to2
≤v
t
≤v
ti2
时，无功控制模式采取以下方法进行控制，具体为：若正常运行时并网点电压一直在第一电压死区范围内，则上述两个区间段的无功控制模式为无功功率因数控制；若正常运行时电压未在第一电压死区范围内，然后经过无功电压控制调节后使得并网点电压处于上述两个区间段，则这两个区间段采取无功电压控制模式中的恒电压控制模式，直至并网点电压在第二电压死区范围内后再采用无功功率因数控制模式。
[0125]
步骤s35：确定所述并网点电压所处的目标电压区间，并利用与所述目标电压区间对应的无功电压控制模式对并网点进行电压调节，直到所述并网点电压处于所述电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。
[0126]
本实施例中，确定并网点电压所处的目标电压区间，并利用与目标电压区间对应的无功电压控制模式对并网点进行电压调节，直到并网点电压处于电压回滞死区规定的第二电压死区范围内，也即满足v
to1
≤v
t
≤v
to2
。
[0127]
在具体实施方式中，上述利用与所述目标电压区间对应的无功电压控制模式对并网点进行电压调节，包括：若所述目标电压区间为所述第一电压区间，则基于风电场无功损耗以及并网点无功功率最值确定出无功功率参考值；若所述目标电压区间为所述第二电压区间，则基于风电场无功损耗、预设电压下垂系数、所述电压下垂调节参数阈值、风电场额定功率和对所述并网点电压进行滤波后的电压滤波值确定出无功功率参考值；若所述目标
电压区间为所述第三电压区间，则基于风电场无功损耗、预设比例积分增益、风电场电压参考值和所述电压滤波值确定出无功功率参考值；基于所述无功功率参考值下发无功控制指令，以便利用所述无功控制指令对并网点进行电压调节。
[0128]
也即，若目标电压区间为第一电压区间，那么对应的无功电压控制模式为恒无功控制模式，则基于风电场无功损耗以及并网点无功功率最值确定出无功功率参考值，具体为：
[0129]
若v
dip
≤v
t
＜0.97，则无功功率参考值q
ref
为：q
ref
＝q
max
q
cmp
；
[0130]
若1.07＜v
t
≤v
up
，则无功功率参考值q
ref
为：q
ref
＝q
min
q
cmp
；
[0131]
其中，q
max
和q
min
分别为风电场无功功率的最大值和最小值，q
cmp
为风电场无功损耗，即风电机组至并网点的无功损耗，若忽略风电场无功损耗，则设置q
cmp
＝0。
[0132]
若目标电压区间为第二电压区间，那么对应的无功电压控制模式为电压下垂控制模式，则基于风电场无功损耗、预设电压下垂系数、电压下垂调节参数阈值、风电场额定功率和对并网点电压进行滤波后的电压滤波值确定出无功功率参考值，具体为：
[0133]
若0.97≤v
t
《v
t-，则无功功率参考值q
ref
为：
[0134]qref
＝-k
uup
(v
t_filt-v
t
)pn q
cmp
；
[0135]
若v
t
《v
t
≤1.07，则无功功率参考值q
ref
为：
[0136]qref
＝-k
udn
(v
t_filt-v
t-)pn q
cmp
；
[0137]
其中，k
udn
、k
uup
为风电场的预设电压下垂系数，v
t_filt
为对并网点电压进行滤波后的电压滤波值，即风电场并网点电压经一阶惯性环节滤波后的电压， v
t-、v
t
为电压下垂调节参数阈值，即电压下垂调节时电压死区，pn为风电场额定功率，q
cmp
为风电场无功损耗。
[0138]
若目标电压区间为第三电压区间，那么对应的无功电压控制模式为恒电压控制模式，则基于风电场无功损耗、预设比例积分增益、风电场电压参考值和电压滤波值确定出无功功率参考值，具体为：
[0139]
当并网点电压满足v
t-≤v
t
≤v
to1
或v
to2
≤v
t
≤v
t
时，无功功率参考值q
ref
为：
[0140][0141]
其中，v
err
＝(v
t_filt-v
ref
)，k
pv
、k
iv
为预设比例积分增益，v
t_filt
为对并网点电压进行滤波后的电压滤波值，v
ref
表示风电场电压参考值，q
cmp
为风电场无功损耗，s是复频域的微分算子。
[0142]
然后基于无功功率参考值下发无功控制指令，以便利用无功控制指令对并网点进行电压调节。
[0143]
图9为本技术公开的一种风电场无功调节框图，图9中，q
set
为无功功率设定值，可以是本地设置的值，也可以由上级调度给定；q
min
、q
max
为风电场无功功率最小值和最大值；q
ref
为风电场无功功率参考值。q
cmp
为风电机组至并网点无功损耗；pf
ref
为功率因数角参考值；v
t
为风电场并网点电压；tv为电压惯性时间常数；v
t_filt
为风电场并网点电压经一阶惯性环节滤波后的电压，即电压滤波值；v
t-、v
t
为电压下垂调节时电压死区，k
udn
、k
uup
为风电场电压下垂系数，即预设电压下垂系数；v
ref
表示参考电压，k
pv
、k
iv
为预设比例积分增益； tq为无功惯性时间常数；pn为风电场额定功率。
[0144]
需要指出的是，风电场的无功调节可分为4种控制模式，分别为：
[0145]
rpcflag＝1，恒无功控制模式；
[0146]
rpcflag＝2，恒功率因数控制模式；
[0147]
rpcflag＝3，电压下垂控制模式；
[0148]
rpcflag＝4，恒电压控制模式；
[0149]
风电场无功控制4种模式各有优点。恒电压控制模式适用于风电场并网点电压与参考电压偏差较小时的精确调节；电压下垂控制模式适用于电压偏差较大时快速调整风电场输出的无功功率；恒无功控制模式则可在电压偏差最大时直接控制风电场输出的无功功率为最大值/最小值以最大化利用风电场无功输出能力；恒功率因数控制适用于控制风电场并网点功率因数，如部分国家或地区要求风电场并网点功率因数为1。因此，四种无功控制模式又可分为两类：
[0150]
无功功率因数控制：恒功率因数控制模式；
[0151]
无功-电压控制：恒无功控制模式、电压下垂控制模式、恒电压控制模式；
[0152]
综上所述，考虑风电机组至并网点无功损耗，即考虑风电场无功损耗的情况下，风电场无功功率参考值可以表示为：
[0153][0154]
若忽略风电机组至并网点无功损耗，可设置q
cmp
＝0。
[0155]
gb/t 19963.1-2021《风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电》中规定“对于接入220kv及以下电压等级公共电网的风电场，其电压偏差应在标称电压的-3％～7％范围内”，同时要求“风电场要充分利用风电机组的无功容量及其调节能力”。
[0156]
其中，关于上述步骤s31、s32和s33更加具体的处理过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0157]
可见，本技术实施例中，若并网点电压未处于第一电压死区范围内，则选择无功电压控制方法调节并网点电压。首先确定出预设电压参考值构成的若干数量个电压区间，并确定与每一电压区间对应的无功电压控制模式，然后确定并网点电压所处的目标电压区间，再利用与目标电压区间对应的无功电压控制模式对并网点进行电压调节直到并网点电压处于电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。其中，无功电压控制模式包括恒无功控制模式、电压下垂控制模式和恒电压控制模式，相对现有技术中只能通过手动设置恒无功、恒功率因数、电压下垂和恒电压四种控制模式中的一种，无法根据实际并网点电压情况自适应选择合适的无功调节模式的缺陷，本技术通过根据并网点电压与预设电压参考值的偏离程度再结合恒无功、电压下垂、恒无功控制等无功电压控制优点自动选择风电场无功电压控制模式，能够最大化利用风电场无功调节能力，提升风电场并网点电压稳定性。
[0158]
参见图10所示，本技术实施例公开了一种风电场有功调节和无功调节的控制装置，该装置包括：
[0159]
信息监测模块11，用于在风电场运行过程中获取当前监测到的并网点频率偏差和并网点电压；
[0160]
死区检测模块12，用于对所述并网点频率偏差和所述并网点电压进行出死区检测，以确定所述并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定所述并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内；
[0161]
有功调节模块13，用于若所述并网点频率偏差未处于所述第一频率偏差死区范围内，则利用有功频率控制方法对所述并网点频率进行有功调节，直到所述并网点频率偏差处于所述频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内；
[0162]
无功调节模块14，用于若所述并网点电压未处于所述第一电压死区范围内，则利用无功电压控制方法对所述并网点电压进行无功调节，直到所述并网点电压处于所述电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。
[0163]
可见，本技术通过在风电场运行过程中获取当前监测到的并网点频率偏差和并网点电压；对所述并网点频率偏差和所述并网点电压进行出死区检测，以确定所述并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定所述并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内；若所述并网点频率偏差未处于所述第一频率偏差死区范围内，则利用有功频率控制方法对所述并网点频率进行有功调节，直到所述并网点频率偏差处于所述频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内；若所述并网点电压未处于所述第一电压死区范围内，则利用无功电压控制方法对所述并网点电压进行无功调节，直到所述并网点电压处于所述电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。由此可见，本技术在有功调节和无功调节中引入回滞死区的概念，也即利用对应的回滞死区对监测到的并网点频率偏差和并网点电压进行出死区检测，以确定并网点频率偏差是否处于频率偏差回滞死区规定的第一频率偏差死区范围内，以及确定并网点电压是否处于电压回滞死区规定的第一电压死区范围内，若均未处于，则利用有功频率控制方法对并网点频率进行有功调节，利用无功电压控制方法对并网点电压进行无功调节，直到频率偏差和电压分别处于频率偏差回滞死区规定的第二频率偏差死区范围内以及电压回滞死区规定的第二电压死区范围内。通过上述方案可以避免因单一死区设置而导致死区临界值附近有功调节和无功调节的频繁投退，进而导致因调频附加有功或调压附加无功的频繁投退引起并网点功率振荡的问题。
[0164]
图11为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。具体可以包括：至少一个处理器21、至少一个存储器22、电源23、通信接口24、输入输出接口25和通信总线26。其中，所述存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器21加载并执行，以实现前述任一实施例公开的由电子设备执行的风电场有功调节和无功调节的控制方法中的相关步骤。
[0165]
本实施例中，电源23用于为电子设备20上的各硬件设备提供工作电压；通信接口24能够为电子设备20创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本技术技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口25，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定。
[0166]
其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器
等。处理器21可以采用dsp(digital signal processing，数字信号处理)、 fpga(field－programmable gate array，现场可编程门阵列)、 pla(programmable logic array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称cpu(central processing unit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有gpu(graphics processing unit，图像处理器)，gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括ai(artificial intelligence，人工智能)处理器，该ai处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
[0167]
另外，存储器22作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源包括操作系统221、计算机程序222及数据223等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。
[0168]
其中，操作系统221用于管理与控制电子设备20上的各硬件设备以及计算机程序222，以实现处理器21对存储器22中海量数据223的运算与处理，其可以是windows、unix、linux等。计算机程序222除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备20执行的风电场有功调节和无功调节的控制方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。数据223除了可以包括电子设备接收到的由外部设备传输进来的数据，也可以包括由自身输入输出接口25采集到的数据等。
[0169]
进一步的，本技术实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行时，实现前述任一实施例公开的由风电场有功调节和无功调节的控制过程中执行的方法步骤。
[0170]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0171]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0172]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0173]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那
些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0174]
以上对本发明所提供的一种风电场有功调节和无功调节的控制方法、装置、设备及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。