风电场振荡源处理方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本公开涉及风电场稳定测控技术领域，尤其涉及一种风电场振荡源处理方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

发展新能源是世界各国推进能源低碳转型、保障能源安全的重要举措，是我国实现“碳达峰、碳中和”目标的战略举措。但是，我国风能、太阳能资源主要集中于“三北”地区，而负荷主要集中在中东部地区。资源与负荷的逆向分布决定了大规模开发、远距离交/直流送出是我国新能源开发利用的重要方式。高比例新能源并网系统中多时间尺度交织、非线性特征加剧，动态特性复杂多变，安全稳定问题尤其是振荡问题会更加突出。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本公开的一个目的在于提出一种风电场振荡源处理方法。

本公开的第二个目的在于提出一种风电场振荡源处理装置。

本公开的第三个目的在于提出一种电子设备。

本公开的第四个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。

本公开的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。

为达上述目的，本公开第一方面实施方式提出了一种风电场振荡源处理方法，包括：获取风电场集电线路中所有风电机组的有功功率和无功功率；基于所述有功功率和所述无功功率，在监控坐标系中确定各风电机组的功率轨迹；基于所述功率轨迹，从风电机组中确定候选振荡源，并判断所述候选振荡源中是否存在目标振荡源；响应于存在所述目标振荡源，对所述目标振荡源进行跳闸控制。

根据本公开的一个实施方式，所述风电场振荡源处理方法还包括：所述基于所述功率轨迹，从风电机组中确定候选振荡源，包括：针对任一风电机组的功率轨迹，确定目标采样时间段内的轨迹长度；将所述轨迹长度与长度阈值进行比较；响应于所述轨迹长度大于所述长度阈值，确定所述风电机组为候选振荡源。

根据本公开的一个实施方式，所述确定目标采样时间段内的轨迹长度，包括：获取所述确定目标采样时间段在所述功率轨迹中对应的功率点位；将所有相邻的功率点位的点位长度进行求和，以获取所述轨迹长度。

根据本公开的一个实施方式，所述风电场振荡源处理方法还包括：所述响应于所述轨迹长度大于所述长度阈值，确定所述风电机组为候选振荡源，包括：响应于所述功率轨迹中连续n个轨迹长度均大于所述长度阈值，确定所述风电机组为候选振荡源。

根据本公开的一个实施方式，所述判断所述候选振荡源中是否存在目标振荡源，包括：从所有候选振荡源中，确定轨迹长度最大值对应的第一候选振荡源，以及轨迹长度最小值对应的第二候选振荡源；将所述第一候选振荡源的轨迹长度与所述第二候选振荡源的轨迹长度相除，以确定比值系数；响应于所述比值系数大于或者等于系数阈值，确定所述第一候选振荡源为所述目标振荡源；或者，响应于所述比值系数小于所述系数阈值，确定所述目标振荡源位于所述风电场集电线路外部。

根据本公开的一个实施方式，基于所述候选振荡源进行振荡告警。

根据本公开的一个实施方式，所述基于所述有功功率和所述无功功率，在监控坐标系中确定各风电机组的功率轨迹，包括：针对任一风电机组，基于所述有功功率和所述无功功率在所述监控坐标系中，确定轨迹点位；基于所述有功功率和所述无功功率的采集时间戳，按照先后顺序将所述轨迹点位进行连线，以获取所述功率轨迹。

根据本公开的一个实施方式，其特征在于，所述获取风电场集电线路中所有风电机组的有功功率和无功功率，包括：按照设定周期，采集所述风电场集电线路中所有风电机组的运行数据；基于所述运行数据，确定所有风电机组的所述有功功率和所述无功功率。

为达上述目的，本公开第二方面实施例提出了一种风电场振荡源处理装置，包括：获取模块，用于获取风电场集电线路中所有风电机组的有功功率和无功功率；确定模块，用于基于所述有功功率和所述无功功率，在监控坐标系中确定各风电机组的功率轨迹；判断模块，用于基于所述功率轨迹，从风电机组中确定候选振荡源，并判断所述候选振荡源中是否存在目标振荡源；控制模块，用于响应于存在所述目标振荡源，对所述目标振荡源进行跳闸控制。

为达上述目的，本公开第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以实现如本公开第一方面实施例所述的风电场振荡源处理方法。

为达上述目的，本公开第四方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于实现如本公开第一方面实施例所述的风电场振荡源处理方法。

为达上述目的，本公开第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时用于实现如本公开第一方面实施例所述的风电场振荡源处理方法。

通过设立监控坐标系，并将风电场集电线路中所有风电机组的功率映射至坐标系中，可以实现更加方便和清晰的确定风电场风电机组的振荡情况，同时可以对振荡情况做出快速反应。

附图说明

图1是本公开一个实施方式的一种风电场振荡源处理方法的示意图；

图2是本公开一个实施方式的一种风电集电线路的结构示意图；

图3是本公开一个实施方式的另一种风电场振荡源处理方法的示意图；

图4是本公开一个实施方式的一种风电场振荡源处理方法计算轨迹长度的示意图；

图5是本公开一个实施方式的另一种风电场振荡源处理方法的示意图；

图6是本公开一个实施方式的一种风电场振荡源处理装置的示意图；

图7是本公开一个实施方式的一种电子设备的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。

图1为本公开提出的一种风电场振荡源处理方法的一种示例性实施方式的示意图，如图1所示，该风电场振荡源处理方法包括以下步骤：

S101，获取风电场集电线路中所有风电机组的有功功率和无功功率。

本公开实施例的风电场振荡源处理方法可应用于风电场集电线路控制以及分析的场景中，本公开实施例的风电场振荡源处理方法的执行主体可为本公开实施例的风电场振荡源处理装置，该风电场振荡源处理装置可以设置在电子设备上。

在本公开实施例中，如图2所示，风电场集电线路可包括多个风电机组，如#1风电机组～#n风电机组。

有功功率是指单位时间内实际发出或消耗的交流电能量，是周期内的平均功率。

在本公开实施例中，获取有功功率的方法可为多种，此处不作任何限定。举例来说，可通过获取所有风电机组的运行参数，并基于运行参数计算有功功率；作为另外一种可能实现的方式，还可通过有功功率表进行监测，以获取风电机组的有功功率。

无功功率是指在具有电抗的交流电路中，电场或磁场在一周期的一部分时间内从电源吸收能量，另一部分时间则释放能量，在整个周期内平均功率是零，但能量在电源和电抗元件(电容、电感)之间不停地交换。交换率的最大值即为“无功功率”。

在本公开实施例中，可通过无功功率计算公式计算风电机组的无功功率，该计算公式可为提前设计好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。

可选地，还可通过将风电机组的参数和运行数据输入至无功功率计算模型中，以获取风电机组的无功功率，该无功功率计算模型可为提前训练好的，并存储在电子设备的存储空间中，以方便在需要时调取使用。

在本公开实施例中，可周期获取风电场集电线路中所有风电机组的有功功率和无功功率，该获取周期为提前设定好的，并可根据设计需要进行变更此处不作任何限定。

S102，基于有功功率和无功功率，在监控坐标系中确定各风电机组的功率轨迹。

需要说明的是，监控坐标系为本公开发明人提出的一种用于展示和分析各风电机组功率状态的坐标系。该监控坐标可为二维坐标系，也可为多维坐标系，此处不作任何限定。

在获取到有功功率和无功功率后，可通过对有功功率和无功功率进行处理，以获取各风电机组的功率点，并基于获取的功率点确定功率轨迹。

S103，基于功率轨迹，从风电机组中确定候选振荡源，并判断候选振荡源中是否存在目标振荡源。

自电力系统诞生以来，振荡就是其动态或稳定性研究的重要侧面之一。经过长期的研究，低频振荡、次同步谐振/振荡的机理和特性已得到较为充分的揭示，它们的共性特征是：具有较大物理惯性的旋转机组、特别是大型同步发电机组的主导和参与。但是近来，电力系统正在发生深刻变革，突出特点和发展趋势之一是电力电子变流器的广泛接入：电源侧，变流式电源持续增长，2016年我国新增装机中风电、光伏占比已超过燃煤机组，达到41.8％；电网侧，基于变流器的特高压直流、柔性直流和柔性交流输电装备广泛应用；用户侧，采用变流器的分布式发电、直流配网和微电网技术蓬勃发展。这些，正显著改变电力系统的动态行为，带来新的稳定性和振荡问题。近年来，风电等变流式电源引发的新型次/超同步振荡问题非常突出；而变流式恒功率负载的负电阻特性、多变流器的锁相环回路耦合、变流器控制参与电网侧串/并联谐振，以及静止同步补偿器(static synchronouscompensator，STATCOM)、基于电压源变换器的高压直流输电(voltage source converter-high voltage direct current transmission，VSC-HVDC与弱交流电网的相互作用，曾激发频率从数Hz到千Hz以上的宽频振荡；此外，配供电系统中出现变流器参与的谐波放大或强幅振荡等问题，引起了学术界和工业界的广泛关注。

在本公开实施例中候选振荡源为可能存在振荡的风电机组，目标振荡源为确定存在振荡的风电机组。需要说明的是，候选振荡源可为一个，也可为多个，在理想的运行情况下，候选振荡源的数量也可为0，此处不作任何限定。

在本公开实施例中，从风电机组中确定候选振荡源的方法可为多种，此处不作任何限定。

可选地，可通过对功率轨迹进行分析，确定偏离正常轨迹的功率点作为候选振荡源，该正常轨迹可为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更。

可选地，还可将功率轨迹输入至候选振荡源识别模型中，以确定候选振荡源，该识别模型用于从功率轨迹中确定候选振荡源。该识别模型可为提前训练好的，并存储在电子设备的存储空间中，以方便在需要时调取使用。

在本公开实施例中，判断候选振荡源中是否存在目标振荡源可通过将候选振荡源的方法可为多种，此处不作任何限定。

可选地，可通过对候选振荡源的点位进行分析算法的处理，以确定是否为目标振荡源，该分析算法可为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更。

可选地，还可对候选振荡源的振荡数据进行分析，举例来说，可将振荡数据和数据阈值进行比较，以确定目标振荡源。该振荡数据可为多种，举例来说，可包括振荡幅度、振荡频率等。

S104，响应于存在目标振荡源，对目标振荡源进行跳闸控制。

在本公开实施例中，首先获取风电场集电线路中所有风电机组的有功功率和无功功率，然后基于有功功率和无功功率，在监控坐标系中确定各风电机组的功率轨迹，而后基于功率轨迹，从风电机组中确定候选振荡源，并判断候选振荡源中是否存在目标振荡源，最后响应于存在目标振荡源，对目标振荡源进行跳闸控制。由此，通过设立监控坐标系，并将风电场集电线路中所有风电机组的功率映射至坐标系中，可以实现更加方便和清晰的确定风电场风电机组的振荡情况，同时可以对振荡情况做出快速反应。

需要说明的是，在对目标振荡源进行跳闸控制后，还需要对风电场集电线路进行监控，并持续所有风电机组的有功功率和无功功率，判断是否还存在目标振荡源，如果存在，则对目标振荡源进行跳闸控制。

在风电场集电线路稳定后，可恢复跳闸的目标振荡源，使其正常工作，并对风电场集电线路进行持续的监控。

在本公开实施例中，基于有功功率和无功功率，在监控坐标系中确定各风电机组的功率轨迹，可通过基于有功功率和无功功率在监控坐标系中，确定轨迹点位，基于有功功率和无功功率的采集时间戳，按照先后顺序将轨迹点位进行连线，以获取功率轨迹。

在本公开实施例中，在获取到风电机组的有功功率和无功功率后，可通过将风电机组的有功功率和无功功率进行处理，以获取其对应的功率运行点的点位坐标。该处理方法可为多种，此处不作任何限定。

可选地，可通过将有功功率和无功功率分别进行标幺处理，以获取对应的标幺值作为坐标。该标幺处理的标定值为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。

可选地，还可将有功功率和无功功率输入至坐标生成模型中进行处理，以获取功率运行点的点位坐标。该坐标生成模型可为提前训练好的，并存储在电子设备的存储空间中，以方便在需要时调取使用。

需要说明的是，为了方便对数据进行处理，以及对所有风电机组的功率数据进行横向比较，获取风电场集电线路中所有风电机组的有功功率和无功功率时，可设定采集周期，采集风电场集电线路中所有风电机组的运行数据，然后基于运行数据确定风电机组的有功功率和无功功率。

该设定采集周期可为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。

上述实施例中，基于功率轨迹，从风电机组中确定候选振荡源，还可通过图3进一步解释，该方法包括：

S301，针对任一风电机组的功率轨迹，确定目标采样时间段内的轨迹长度。

需要说明的是，目标采样时间段为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。举例来说，目标采样时间段可为30秒。

在本公开实施例中，可首先获取确定目标采样时间段在功率轨迹中对应的功率点位，然后将所有相邻的功率点位的点位长度进行求和，以获取轨迹长度。

在本公开实施例中，可通过两个点位的坐标，来计算点位长度。如图4所示，计算A

其中，L为点位长度，j为目标采样时间段内第j个点位，Q为横坐标，P为横坐标。

S302，将轨迹长度与长度阈值进行比较。

在本公开实施例中，长度阈值可为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。

可通过对长度阈值进行调控，以调整对振荡判断的灵敏度。

S303，响应于轨迹长度大于长度阈值，确定风电机组为候选振荡源。

当轨迹长度大于长度阈值时，则可认为此时的风电机组的功率轨迹点超出正常的变化范围，存在振荡的可能，为候选振荡源。

在本公开实施例中，获取功率轨迹中，连续n个点位的轨迹长度，其中，n为大于1的整数，响应于n-1个轨迹长度均大于长度阈值，确定风电机组为候选振荡源。以此，通过对连续轨迹长度大于长度阈值判断是否为候选振荡源，可以防止由于数据采集时的误差，而对候选振荡源误判。

在本公开实施例中，首先针对任一风电机组的功率轨迹，确定目标采样时间段内的轨迹长度，然后将所述轨迹长度与长度阈值进行比较，最后响应于所述轨迹长度大于所述长度阈值，确定所述风电机组为候选振荡源。通过设定长度阈值，可以对振荡的判断灵敏度进行调整，可以适用于不同风电场集电线路，提升本方案的实用性。

上述实施例中，判断候选振荡源中是否存在目标振荡源，还可通过图5进一步解释，该方法包括：

S501，从所有候选振荡源中，确定轨迹长度最大值对应的第一候选振荡源，以及轨迹长度最小值对应的第二候选振荡源。

S502，将第一候选振荡源的轨迹长度与第二候选振荡源的轨迹长度相除，以确定比值系数。

在本公开实施例中，可通过如下公式确定比值系数：

其中，k为比值系数，L

S503，响应于比值系数大于或者等于系数阈值，确定第一候选振荡源为目标振荡源。

在本公开实施例中，系数阈值可为提前设定好的，并可根据实际的设计需要进行变更，此处不作任何限定。举例来说，系数阈值可为1.5。

S504，响应于比值系数小于系数阈值，确定目标振荡源位于风电场集电线路外部。

实现中，风电场一般有多条集电线路，当当前风电场集电线路比值系数小于系数阈值，则说明本集电线路风电机组的振荡是由其他集电线路风电机组引起，即目标振荡源在本集电线路外部。

在本公开实施例中，在确定目标振荡源在本集电线路外部后，可首先对风电场其他集电线路的风电机组进行判别，确定是否存在目标振荡源。

进一步地，如果若是风电场集电线路所有的风电机组比值系数均小于系数阈值，则整个风电场内都不存在目标振荡源。即目标振荡源存在于其他的风电场或电力系统内。以此，可以快速的确定目标振荡源，并采取对应的措施，提升治理的效率和准确性。

在本公开实施例中，首先从所有候选振荡源中，确定轨迹长度最大值对应的第一候选振荡源，以及轨迹长度最小值对应的第二候选振荡源，然后将第一候选振荡源的轨迹长度与第二候选振荡源的轨迹长度相除，以确定比值系数，最后响应于比值系数大于或者等于系数阈值，确定第一候选振荡源为目标振荡源，响应于比值系数小于系数阈值，确定目标振荡源位于风电场集电线路外部。以此，通过设立系数阈值，可以准确的确定风电场集电线路的目标振荡源，为后续的治理提供基础，同时还可基于不同的风电场集电线路的实际情况，对系数阈值进行调整，增加本方案的实用性。

通过设立监控坐标系，并将风电场集电线路中所有风电机组的功率映射至坐标系中，可以实现更加方便和清晰的确定风电场风电机组的振荡情况，同时可以对振荡情况做出快速反应。

与上述几种实施例提供的风电场振荡源处理方法相对应，本公开的一个实施例还提供了一种风电场振荡源处理装置，由于本公开实施例提供的风电场振荡源处理装置与上述几种实施例提供的风电场振荡源处理方法相对应，因此上述风电场振荡源处理方法的实施方式也适用于本公开实施例提供的风电场振荡源处理装置，在下述实施例中不再详细描述。

图6为本公开提出的一种风电场振荡源处理装置的示意图，如图6所示，该风电场振荡源处理装置600，包括：获取模块610、确定模块620、判断模块630和控制模块640。

其中，获取模块610，用于获取风电场集电线路中所有风电机组的有功功率和无功功率。

确定模块620，用于基于有功功率和无功功率，在监控坐标系中确定各风电机组的功率轨迹。

判断模块630，用于基于功率轨迹，从风电机组中确定候选振荡源，并判断候选振荡源中是否存在目标振荡源。

控制模块640，用于响应于存在目标振荡源，对目标振荡源进行跳闸控制。

在本公开的一个实施例中，判断模块630，还用于：针对任一风电机组的功率轨迹，确定目标采样时间段内的轨迹长度；将轨迹长度与长度阈值进行比较；响应于轨迹长度大于长度阈值，确定风电机组为候选振荡源。

在本公开的一个实施例中，判断模块630，还用于：获取确定目标采样时间段在功率轨迹中对应的功率点位；将所有相邻的功率点位的点位长度进行求和，以获取轨迹长度。

在本公开的一个实施例中，判断模块630，还用于：响应于功率轨迹中连续n个轨迹长度均大于长度阈值，确定风电机组为候选振荡源。

在本公开的一个实施例中，判断模块630，还用于：从所有候选振荡源中，确定轨迹长度最大值对应的第一候选振荡源，以及轨迹长度最小值对应的第二候选振荡源；将第一候选振荡源的轨迹长度与第二候选振荡源的轨迹长度相除，以确定比值系数；响应于比值系数大于或者等于系数阈值，确定第一候选振荡源为目标振荡源；或者，响应于比值系数小于系数阈值，确定目标振荡源位于风电场集电线路外部。

在本公开的一个实施例中，判断模块630，还用于：基于候选振荡源进行振荡告警。

在本公开的一个实施例中，确定模块620，还用于：针对任一风电机组，基于有功功率和无功功率在监控坐标系中，确定轨迹点位；基于有功功率和无功功率的采集时间戳，按照先后顺序将轨迹点位进行连线，以获取功率轨迹。

在本公开的一个实施例中，获取模块610，还用于：按照设定周期，采集风电场集电线路中所有风电机组的运行数据；基于运行数据，确定所有风电机组的有功功率和无功功率。

为了实现上述实施例，本公开实施例还提出一种电子设备700，如图7所示，该电子设备700包括：处理器701和处理器通信连接的存储器702，存储器702存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器701执行，以实现如本公开第一方面实施例的风电场振荡源处理方法。

为了实现上述实施例，本公开实施例还提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机实现如本公开第一方面实施例的风电场振荡源处理方法。

为了实现上述实施例，本公开实施例还提出一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现如本公开第一方面实施例的风电场振荡源处理方法。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。