调相机控制方法、装置、调相机系统及存储介质与流程
本发明涉及调相机领域，具体而言，涉及一种调相机控制方法、装置、调相机系统及存储介质。
背景技术：
调相机，作为一种无功功率补偿装置，可以根据系统的需要，自动地在电网电压下降时增加无功输出在电网电压上升时吸收无功功率，以维持电压，提高电力系统的稳定性，改善系统供电质量，因而广泛应用于特高压直流换流站。
目前已有的调相机均是采用同步电机，其在运行中存在惯量支撑不可控、不能参与系统的一次调频等问题，使得其在很多应用场景下，尤其是电网运行特性复杂的应用场景（如新能源场站），无法在解决短路电流不足及电压调节问题的同时，解决电网系统的惯量和频率调节问题，从而导致电力事故频发。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提出了一种调相机控制方法、装置、调相机系统及存储介质，旨在同时解决电力系统中电压、惯量、频率调节以及短路电流不足的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种调相机控制方法，包括：
获取调相机无功功率参考值的初步值qref1；
对所述调相机无功功率参考值的初步值qref1进行限幅处理，得到调相机无功功率参考值的最终值qref2；
获取电网频率并判断所述电网频率是否在频率死区之内，如果不在，则根据所述电网频率，计算得到调相机有功功率参考值的初步值pref1；
对所述调相机有功功率参考值的初步值pref1进行限幅处理，得到调相机有功功率参考值的最终值pref2；
输出所述调相机无功功率参考值的最终值qref2和所述调相机有功功率参考值的最终值pref2，所述调相机无功功率参考值的最终值qref2和所述调相机有功功率参考值的最终值pref2用于实现对调相机的控制。
进一步地，所述获取电网频率并判断所述电网频率是否在频率死区之内，如果不在，则根据所述电网频率，计算得到调相机有功功率参考值的初步值pref1，还包括：获取电网第一频率f1；判断所述电网第一频率f1是否在第一频率死区之内；如果不在所述第一频率死区之内，则将第一时间段延迟第一预定时间量；获取电网第二频率f2；判断所述电网第二频率f2是否第二频率死区之内；如果不在所述第二频率死区之内，则根据所述电网第二频率f2，计算得到调相机有功功率参考值的初步值pref1。
进一步地，所述对所述调相机有功功率参考值的初步值pref1进行限幅处理之前，还包括：根据所述调相机无功功率参考值的最终值qref2，分别计算得到调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1。
进一步地，所述分别计算得到调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1之后，还包括：根据调相机的转速ω，对所述调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1分别进行调整，得到调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2和调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2。
进一步地，所述根据调相机的转速ω，对所述调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1分别进行调整，得到调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2和调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2，包括：如果ωmin≤ω≤ωmax，则调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2=prefmax1，调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2=prefmin1；如果ω＞ωmax，则调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2=0；如果ω＜ωmin，则调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2=0，其中，ωmax为调相机转速的上限值，ωmin为调相机转速的下限值。
进一步地，所述对所述调相机有功功率参考值的初步值pref1进行限幅处理，得到调相机有功功率参考值的最终值pref2，包括：如果prefmin2≤pref1≤prefmax2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=pref1；如果pref1＞prefmax2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=prefmax2；如果pref1＜prefmin2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=prefmin2。
进一步地，所述对所述调相机无功功率参考值的初步值qref1进行限幅处理，得到调相机无功功率参考值的最终值qref2，包括：如果qmin≤qref1≤qmax，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qref1；如果qref1＞qmax，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qmax；如果qref1＜qmin，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qmin；其中，qmax为调相机无功功率参考值的上限值，qmin为调相机无功功率参考值的下限值。
进一步地，所述获取调相机无功功率参考值的初步值qref1，之前，还包括：获取电网电压vt和电网电流it；根据所述电网电压vt和所述电网电流it，计算得到调相机无功功率参考值的初步值qref1。
第二方面，本发明实施例还提供了一种调相机控制装置，包括：
数据获取单元，用于获取调相机无功功率参考值的初步值qref1；
第一限幅单元，用于对所述调相机无功功率参考值的初步值qref1进行限幅处理，得到调相机无功功率参考值的最终值qref2；
判断单元，用于获取电网频率并判断所述电网频率是否在频率死区之内，如果不在，则根据所述电网频率，计算得到调相机有功功率参考值的初步值pref1；
第二限幅单元，用于对所述调相机有功功率参考值的初步值pref1进行限幅处理，得到调相机有功功率参考值的最终值pref2；
输出单元，用于输出所述调相机无功功率参考值的最终值qref2和所述调相机有功功率参考值的最终值pref2，所述调相机无功功率参考值的最终值qref2和所述调相机有功功率参考值的最终值pref2用于实现对调相机的控制。
进一步地，所述判断单元还用于：获取电网第一频率f1；判断所述电网第一频率f1是否在第一频率死区之内；如果不在所述第一频率死区之内，则将第一时间段延迟第一预定时间量；获取电网第二频率f2；判断所述电网第二频率f2是否第二频率死区之内；如果不在所述第二频率死区之内，则根据所述电网第二频率f2，计算得到调相机有功功率参考值的初步值pref1。
进一步地，所述判断单元还用于：根据所述调相机无功功率参考值的最终值qref2，分别计算得到调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1。
进一步地，所述判断单元还用于：根据调相机的转速ω，对所述调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1分别进行调整，得到调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2和调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2。
进一步地，所述根据调相机的转速ω，对所述调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1分别进行调整，得到调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2和调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2，包括：如果ωmin≤ω≤ωmax，则调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2=prefmax1，调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2=prefmin1；如果ω＞ωmax，则调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2=0；如果ω＜ωmin，则调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2=0；其中，ωmax为调相机转速的上限值，ωmin为调相机转速的下限值。
进一步地，所述对所述调相机有功功率参考值的初步值pref1进行限幅处理，得到调相机有功功率参考值的最终值pref2，包括：如果prefmin2≤pref1≤prefmax2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=pref1；如果pref1＞prefmax2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=prefmax2；如果pref1＜prefmin2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=prefmin2。
进一步地，所述对所述调相机无功功率参考值的初步值qref1进行限幅处理，得到调相机无功功率参考值的最终值qref2，包括：如果qmin≤qref1≤qmax，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qref1；如果qref1＞qmax，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qmax；如果qref1＜qmin，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qmin；其中，qmax为调相机无功功率参考值的上限值，qmin为调相机无功功率参考值的下限值。
进一步地，所述数据获取单元还用于：获取电网电压vt和电网电流it；根据所述电网电压vt和所述电网电流it，计算得到调相机无功功率参考值的初步值qref1。
第三方面，本发明实施例还提供了另一种调相机控制方法，包括：
获取调相机系统中的变流器的直流侧电压edc和交流侧无功功率qg；
判断所述变流器直流侧电压edc是否在电压死区之内：
如果不在，则通过计算和限幅得到变流器d轴电流参考值；
如果在，则将变流器d轴电流参考值的先前值作为变流器d轴电流参考值；
根据所述变流器交流侧无功功率qg，计算得到变流器q轴电流参考值的初步值igqref1；
对所述变流器q轴电流参考值的初步值igqref1进行限幅，得到变流器q轴电流参考值的最终值igqref2；
输出所述变流器d轴电流参考值和所述变流器q轴电流参考值的最终值igqref2，所述变流器d轴电流参考值和所述变流器q轴电流参考值的最终值igqref2用于实现对调相机的控制。
进一步地，所述对所述变流器q轴电流参考值的初步值igqref1进行限幅，得到变流器q轴电流参考值的最终值igqref2，包括：如果igqmin≤igqref1≤igqmax，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqref1；如果igqref1＞igqmax，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqmax；如果igqref1＜igqmin，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqmin；其中，igqmax为变流器q轴电流参考值的上限值，igqmin为变流器q轴电流参考值的下限值。
进一步地，所述对所述变流器q轴电流参考值的初步值igqref1进行限幅之前，包括：根据所述变流器d轴电流参考值，分别计算得到变流器q轴电流参考值的上限值igqmax和下限值igqmin。
进一步地，所述通过计算和限幅得到变流器d轴电流参考值，包括：根据所述变流器直流侧电压edc，通过计算得到变流器d轴电流参考值的初步值igdref1；对所述变流器d轴电流参考值的初步值igdref1进行限幅处理，得到变流器d轴电流参考值的最终值igdref2。
进一步地，所述对所述变流器d轴电流参考值的初步值igdref1进行限幅处理，得到变流器d轴电流参考值的最终值igdref2，包括：如果igdmin≤igdref1≤igdmax，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdref1；如果igdref1＞igdmax，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdmax；如果igdref1＜igdmin，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdmin；其中，igdmax为变流器d轴电流参考值的上限值，igdmin为变流器d轴电流参考值的下限值。
第四方面，本发明实施例还提供了另一种调相机控制装置，包括：
数据获取单元，用于获取调相机系统中的变流器的直流侧电压edc和交流侧无功功率qg；
判断单元，用于判断所述变流器直流侧电压edc是否在电压死区之内：如果不在，则通过计算和限幅得到变流器d轴电流参考值；如果在，则将变流器d轴电流参考值的先前值作为变流器d轴电流参考值；
计算单元，用于根据所述变流器交流侧无功功率qg，计算得到变流器q轴电流参考值的初步值igqref1；
限幅单元，用于对所述变流器q轴电流参考值的初步值igqref1进行限幅，得到变流器q轴电流参考值的最终值igqref2；
输出单元，用于输出所述变流器d轴电流参考值和所述变流器q轴电流参考值的最终值igqref2，所述变流器d轴电流参考值和所述变流器q轴电流参考值的最终值igqref2用于实现对调相机的控制。
进一步地，所述对所述变流器q轴电流参考值的初步值igqref1进行限幅，得到变流器q轴电流参考值的最终值igqref2，包括：如果igqmin≤igqref1≤igqmax，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqref1；如果igqref1＞igqmax，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqmax；如果igqref1＜igqmin，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqmin；其中，igqmax为变流器q轴电流参考值的上限值，igqmin为变流器q轴电流参考值的下限值。
进一步地，所述计算单元还用于：根据所述变流器d轴电流参考值，分别计算得到变流器q轴电流参考值的上限值igqmax和下限值igqmin。
进一步地，所述判断单元还用于：根据所述变流器直流侧电压edc，通过计算得到变流器d轴电流参考值的初步值igdref1；对所述变流器d轴电流参考值的初步值igdref1进行限幅处理，得到变流器d轴电流参考值的最终值igdref2。
进一步地，所述对所述变流器d轴电流参考值的初步值igdref1进行限幅处理，得到变流器d轴电流参考值的最终值igdref2，包括：如果igdmin≤igdref1≤igdmax，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdref1；如果igdref1＞igdmax，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdmax；如果igdref1＜igdmin，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdmin；其中，igdmax为变流器d轴电流参考值的上限值，igdmin为变流器d轴电流参考值的下限值。
第五方面，本发明实施例还提供了一种调相机系统，包括：
采集装置，采集电力数据，并将所述电力数据发送给控制装置，所述电力数据包括以下至少一项：电网频率、电网电压、调相机的转速、调相机系统中变流器直流侧电压、调相机系统中变流器交流侧无功功率；
控制装置，获取所述电力数据，并根据如上述各实施例所述的方法输出控制信号，所述控制信号包括以下至少一项：调相机无功功率参考值的最终值、调相机有功功率参考值的最终值、变流器d轴电流参考值、变流器q轴电流参考值的最终值；
变频器，接收所述控制信号，并根据所述控制信号来控制异步电机运转；
异步电机，在所述变频器的控制下实现对电网异常的调节；
其中，所述采集装置分别与电网、所述异步电机以及所述控制装置相连，所述控制装置与所述变频器相连，所述变频器与所述异步电机相连。
进一步地，所述变频器包括：机侧变流器和网侧变流器；所述机侧变流器与所述异步电机、所述网侧变流器相连，所述网侧变流器与电网相连。
进一步地，所述机侧变流器和所述网侧变流器均为全控型变流器。
第六方面，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于实现：
获取调相机无功功率参考值的初步值qref1；
对所述调相机无功功率参考值的初步值qref1进行限幅处理，得到调相机无功功率参考值的最终值qref2；
获取电网频率并判断所述电网频率是否在频率死区之内，如果不在，则根据所述电网频率，计算得到调相机有功功率参考值的初步值pref1；
对所述调相机有功功率参考值的初步值pref1进行限幅处理，得到调相机有功功率参考值的最终值pref2；
输出所述调相机无功功率参考值的最终值qref2和所述调相机有功功率参考值的最终值pref2，所述调相机无功功率参考值的最终值qref2和所述调相机有功功率参考值的最终值pref2用于实现对调相机的控制。
第七方面，本发明实施例还提供了另一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于实现：
获取调相机系统中的变流器的直流侧电压edc和交流侧无功功率qg；
判断所述变流器直流侧电压edc是否在电压死区之内：
如果不在，则通过计算和限幅得到变流器d轴电流参考值；
如果在，则将变流器d轴电流参考值的先前值作为变流器d轴电流参考值；
根据所述变流器交流侧无功功率qg，计算得到变流器q轴电流参考值的初步值igqref1；
对所述变流器q轴电流参考值的初步值igqref1进行限幅，得到变流器q轴电流参考值的最终值igqref2；
输出所述变流器d轴电流参考值和所述变流器q轴电流参考值的最终值igqref2，所述变流器d轴电流参考值和所述变流器q轴电流参考值的最终值igqref2用于实现对调相机的控制。
本发明实施例提供的调相机控制方法、装置、调相机系统及存储介质，通过对调相机采用定有功功率和定无功功率控制方式，和/或定直流电压控制和定无功功率控制方式，解决了现有技术中调相机在电网运行特性复杂的应用场景（如新能源场站），无法同时解决短路电流不足以及电压、惯量、频率调节的问题。本发明实施例提供的调相机控制方法、装置及调相机，在既能实现电网系统的稳态电压调节的前提下，又能在电压突变暂态过程提供快速正确的无功响应，并且对电网系统的惯量和一次调频起到调节作用，大大提高了电网系统的稳定性。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的调相机控制方法的示例性流程图；
图2为图1所示方法的一种优选实施方式的示例性流程图；
图3示出了根据本发明实施例的调相机控制装置的结构示意图；
图4示出了根据本发明实施例的另一种调相机控制方法的示例性流程图；
图5为图4所示方法的一种优选实施方式的示例性流程图；
图6示出了根据本发明实施例的另一种调相机控制装置的结构示意图；
图7示出了根据本发明实施例的调相机的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1示出了根据本发明实施例的调相机控制方法的示例性流程图。
如图1所示，该方法包括：
步骤s101：获取调相机无功功率参考值的初步值qref1；
步骤s102：对调相机无功功率参考值的初步值qref1进行限幅处理，得到调相机无功功率参考值的最终值qref2；
步骤s103：获取电网频率并判断电网频率是否在频率死区之内，如果不在，则根据电网频率，计算得到调相机有功功率参考值的初步值pref1；
步骤s104：对调相机有功功率参考值的初步值pref1进行限幅处理，得到调相机有功功率参考值的最终值pref2；
步骤s105：输出调相机无功功率参考值的最终值qref2和调相机有功功率参考值的最终值pref2，调相机无功功率参考值的最终值qref2和调相机有功功率参考值的最终值pref2用于实现对调相机的控制。
在本发明实施例中，步骤s101-s102通过对调相机无功功率参考值的初步值qref1限幅，可以实现对电网系统电压的调节。步骤s103可以通过计算电网频率f与电网频率参考值fref的差值δf，判断δf是否在频率死区之内，即判断是否进入调频过程：如果在频率死区之内，即电网频率波动属正常范围，则无需进行后续的调频过程，可以结束本次控制流程，进入下一个控制流程；如果不在频率死区之内，即频率波动异常，则需要进行后续调频过程。其中，频率死区范围为电网频率与电网频率参考值之间的偏差范围，例如，电网频率参考值为50.00hz，频率死区为±0.05hz，电网频率在49.95-50.05hz范围则在频率死区之内，否则在不在。步骤s103-s105通过频率判断和调相机有功功率参考值的初步值pref1限幅可以实现对电网系统惯量和频率的调节。
上述实施例中，通过对调相机采用定无功功率和定有功功率控制，解决了现有技术中调相机在电网运行特性复杂的应用场景（如新能源场站），无法同时解决短路电流不足以及电压、惯量、频率调节的问题。本发明实施例提供的调相机控制方法，在既能实现电网系统的稳态电压调节的前提下，又能在电压突变暂态过程提供快速正确的无功响应，并且对电网系统的惯量和一次调频起到调节作用，大大提高了电网系统的稳定性。
图2为图1所示方法的一种优选实施方式的示例性流程图。
如图2所示，在一优选实施例中，步骤s103，还包括：
步骤s204：获取电网第一频率f1；
步骤s205：判断电网第一频率f1是否在第一频率死区之内；
步骤s206：如果不在第一频率死区之内，则将第一时间段延迟第一预定时间量；
步骤s207：获取电网第二频率f2；
步骤s208：判断电网第二频率f2是否第二频率死区之内；
步骤s209：如果不在第二频率死区之内，则根据电网第二频率f2，计算得到调相机有功功率参考值的初步值pref1。
在本发明实施例中，步骤s205、步骤s208均是对电网频率是否在频率死区之内进行判断，即判断是否进入调频过程：如果在频率死区之内，即电网频率波动属正常范围，则无需进行后续的调频过程，可以结束本次控制流程，进入下一个控制流程；如果不在频率死区之内，即频率波动异常，则需要进行后续调频过程。电网第一频率f1和电网第二频率f2为两个不同时刻的电网频率。第一频率死区和第二频率死区可以相同也可以不同。第一预定时间量可以为0.1-10s范围的任意值，优选地为0.2s。
上述实施例中，通过在电网第一频率f1的死区判断之后进行延时处理，可以让调相机释放自身的惯量，从而实现惯量调节。
在一优选实施例中，步骤s209中调相机有功功率参考值的初步值pref1可以采用如下公式（1）计算得到：
其中，kp为下垂控制系数，f2为电网第二频率，fref为电网频率参考值。
在一优选实施例中，步骤s212之前，还包括：
步骤s210：根据调相机无功功率参考值的最终值qref2，分别计算得到调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1。
在本发明实施例中，步骤s210与步骤s209前后顺序可以互换，也可以同时执行。
在一优选实施例中，调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1可以采用如下公式（2）计算得到：
其中，smax为调相机中变频器的最大容量限制值，qref2为调相机无功功率参考值的最终值；
调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1可以采用如下公式（3）计算得到：
其中，smax为调相机中变频器的最大容量限制值，qref2为调相机无功功率参考值的最终值。
在一优选实施例中，步骤s210之后，还包括：
步骤s211：根据调相机的转速ω，对调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1分别进行调整，得到调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2和调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2。
上述实施例中，通过对调相机转速的限制，可以防止调相机过速或欠速，可以实现对调相机中变流器的保护，提高系统稳定性。
在一优选实施例中，步骤s211，包括：
如果ωmin≤ω≤ωmax，则调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2=prefmax1，调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2=prefmin1；
如果ω＞ωmax，则调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2=0；
如果ω＜ωmin，则调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2=0；
其中，ωmax为调相机转速的上限值，ωmin为调相机转速的下限值。
在一优选实施例中，步骤s212，包括：
如果prefmin2≤pref1≤prefmax2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=pref1；
如果pref1＞prefmax2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=prefmax2；
如果pref1＜prefmin2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=prefmin2。
上述实施例中，通过对调相机有功功率的限制，可以实现对电网系统中频率的调节，从而提高电网系统的稳定性。
在一优选实施例中，步骤s203，包括：
如果qmin≤qref1≤qmax，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qref1；
如果qref1＞qmax，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qmax；
如果qref1＜qmin，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qmin；
其中，qmax为调相机无功功率参考值的上限值，qmin为调相机无功功率参考值的下限值。
上述实施例中，调相机的无功功率参考值的上限值qmax和下限值qmin的与调相机中变频器的最大容量限制值smax相关，qmax=smax，qmin=-smax。通过对调相机无功功率的限制，可以实现对电网系统中电压的调节，从而提高电网系统的稳定性。
在一优选实施例中，步骤s203之前，还包括：
步骤s201：获取电网电压vt和电网电流it；
步骤s202：根据电网电压vt和电网电流it，计算得到调相机无功功率参考值的初步值qref1。
在本发明实施例中，步骤s201中的电网电压vt和电网电流it、步骤s204中的电网第一频率f1、步骤s211中调相机的转速ω可以同时从当前采集阶段所采集到的电力数据中获取，步骤s207中的电网第二频率f2可以从下一采集阶段所采集到的电力数据中获取。
在一优选实施例中，调相机无功功率参考值的初步值qref1采用如下公式（4）计算得到：
其中，k为串联校正环节的直流增益，ka为放大环节增益，s为拉普拉斯算子，t1和t2分别为第一串联校正环节的时间常数，t3和t4分别为第二串联校正环节时间常数，ta为放大环节时间常数，kv为积分校正环节选择因子，vref为电网电压参考值，vt为电网电压，it为电网电流，xc为附加补偿电抗，φ为附加补偿因数角，tr为滤波环节时间常数。
图3示出了根据本发明实施例的调相机控制装置的结构示意图。图3所示的装置可对应执行图1所示的方法。
如图3所示，在本实施例中，本发明还提供一种调相机控制装置，包括：
数据获取单元301，用于获取调相机无功功率参考值的初步值qref1；
第一限幅单元302，用于对调相机无功功率参考值的初步值qref1进行限幅处理，得到调相机无功功率参考值的最终值qref2；
判断单元303，用于获取电网频率并判断电网频率是否在频率死区之内，如果不在，则根据电网频率，计算得到调相机有功功率参考值的初步值pref1；
第二限幅单元304，用于对调相机功功率参考值的初步值pref1进行限幅处理，得到调相机有功功率参考值的最终值pref2；
输出单元305，用于输出调相机到无功功率参考值的最终值qref2和调相机有功功率参考值的最终值pref2，调相机无功功率参考值的最终值qref2和调相机有功功率参考值的最终值pref2用于实现对调相机的控制。
在本发明实施例中，数据获取单元301和第一限幅单元302，用于通过对调相机无功功率参考值的初步值qref1限幅，可以实现对电网系统电压的调节。判断单元303可以用于通过计算电网频率f与电网频率参考值fref的差值δf，判断δf是否在频率死区之内，即判断是否进入调频过程：如果在频率死区之内，即电网频率波动属正常范围，则无需进行后续的调频过程，可以结束本次控制流程，进入下一个控制流程；如果不在频率死区之内，即频率波动异常，则需要进行后续调频过程。其中，频率死区范围为电网频率与电网频率参考值之间的偏差范围，例如，电网频率参考值为50.00hz，频率死区为±0.05hz，电网频率在49.95-50.05hz范围则在频率死区之内，否则在不在。判断单元303、第二限幅单元304和输出单元305，通过频率判断和调相机有功功率参考值的初步值pref1限幅可以实现对电网系统惯量和频率的调节。
上述实施例中，通过对调相机采用定无功功率和定有功功率控制，解决了现有技术中调相机在电网运行特性复杂的应用场景（如新能源场站），无法同时解决短路电流不足以及电压、惯量、频率调节的问题。本发明实施例提供的调相机控制方法，在既能实现电网系统的稳态电压调节的前提下，又能在电压突变暂态过程提供快速正确的无功响应，并且对电网系统的惯量和一次调频起到调节作用，大大提高了电网系统的稳定性。
在一优选实施例中，判断单元303还用于：
获取电网第一频率f1；
判断电网第一频率f1是否在第一频率死区之内；
如果不在第一频率死区之内，则将第一时间段延迟第一预定时间量；
获取电网第二频率f2；
判断电网第二频率f2是否第二频率死区之内；
如果不在第二频率死区之内，则根据电网第二频率f2，计算得到调相机有功功率参考值的初步值pref1。
在本发明实施例中，分别对第一频率f1和电网第二频率f2是否在频率死区之内进行判断，即判断是否进入调频过程：如果在频率死区之内，即电网频率波动属正常范围，则无需进行后续的调频过程，可以结束本次控制流程，进入下一个控制流程；如果不在频率死区之内，即频率波动异常，则需要进行后续调频过程。电网第一频率f1和电网第二频率f2为两个不同时刻的电网频率。第一频率死区和第二频率死区可以相同也可以不同。第一预定时间量可以为0.1-10s范围的任意值，优选地为0.2s。
上述实施例中，通过在电网第一频率f1的死区判断之后进行延时处理，可以让调相机释放自身的惯量，从而实现惯量调节。
在一优选实施例中，调相机有功功率参考值的初步值pref1可以采用如下公式（1）计算得到：
其中，kp为下垂控制系数，f2为电网第二频率，fref为电网频率参考值。
在一优选实施例中，判断单元还303还用于：
根据调相机无功功率参考值的最终值qref2，分别计算得到调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1。
在一优选实施例中，调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1可以采用如下公式（2）计算得到：
其中，smax为调相机中变频器的最大容量限制值，qref2为调相机无功功率参考值的最终值；
调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1可以采用如下公式（3）计算得到：
其中，smax为调相机中变频器的最大容量限制值，qref2为调相机无功功率参考值的最终值。
在一优选实施例中，判断单元303还用于：
根据调相机的转速ω，对调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1分别进行调整，得到调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2和调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2。
上述实施例中，通过对调相机转速的限制，可以防止调相机过速或欠速，可以实现对调相机中变流器的保护，提高系统稳定性。
在一优选实施例中，根据调相机的转速ω，对所述调相机有功功率参考值上限值的初步值prefmax1和调相机有功功率参考值下限值的初步值prefmin1分别进行调整，得到调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2和调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2，包括：
如果ωmin≤ω≤ωmax，则调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2=prefmax1，调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2=prefmin1；
如果ω＞ωmax，则调相机有功功率参考值上限值的最终值prefmax2=0；
如果ω＜ωmin，则调相机有功功率参考值下限值的最终值prefmin2=0；
其中，ωmax为调相机转速的上限值，ωmin为调相机转速的下限值。
在一优选实施例中，对所述调相机有功功率参考值的初步值pref1进行限幅处理，得到调相机有功功率参考值的最终值pref2，包括：
如果prefmin2≤pref1≤prefmax2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=pref1；
如果pref1＞prefmax2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=prefmax2；
如果pref1＜prefmin2，则调相机有功功率参考值的最终值pref2=prefmin2。
上述实施例中，通过对调相机有功功率的限制，可以实现对电网系统中频率的调节，从而提高电网系统的稳定性。
在一优选实施例中，对所述调相机无功功率参考值的初步值qref1进行限幅处理，得到调相机无功功率参考值的最终值qref2，包括：
如果qmin≤qref1≤qmax，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qref1；
如果qref1＞qmax，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qmax；
如果qref1＜qmin，则调相机无功功率参考值的最终值qref2=qmin；
其中，qmax为调相机无功功率参考值的上限值，qmin为调相机无功功率参考值的下限值。
上述实施例中，调相机的无功功率参考值的上限值qmax和下限值qmin的与调相机中变频器的最大容量限制值smax相关，qmax=smax，qmin=-smax。通过对调相机无功功率的限制，可以实现对电网系统中电压的调节，从而提高电网系统的稳定性。
在一优选实施例中，数据获取单元301还用于：
获取电网电压vt和电网电流it；
根据电网电压vt和电网电流it，计算得到调相机无功功率参考值的初步值qref1。
在本发明实施例中，电网电压vt、电网电流it、电网第一频率f1、调相机的转速ω可以同时从当前采集阶段所采集到的电力数据中获取，电网第二频率f2可以从下一采集阶段所采集到的电力数据中获取。
在一优选实施例中，调相机无功功率参考值的初步值qref1采用如下公式（4）计算得到：
其中，k为串联校正环节的直流增益，ka为放大环节增益，s为拉普拉斯算子，t1和t2分别为第一串联校正环节的时间常数，t3和t4分别为第二串联校正环节时间常数，ta为放大环节时间常数，kv为积分校正环节选择因子，vref为电网电压参考值，vt为电网电压，it为电网电流，xc为附加补偿电抗，φ为附加补偿因数角，tr为滤波环节时间常数。
图4示出了根据本发明实施例的另一种调相机控制方法的示例性流程图。
如图4所示，该方法包括：
步骤s401：获取调相机系统中的变流器的直流侧电压edc和交流侧无功功率qg；
步骤s402：判断变流器直流侧电压edc是否在电压死区之内：
步骤s403：如果不在，则通过计算和限幅得到变流器d轴电流参考值；
步骤s404：如果在，则将变流器d轴电流参考值的先前值作为变流器d轴电流参考值；
步骤s405：根据变流器交流侧无功功率qg，计算得到变流器q轴电流参考值的初步值igqref1；
步骤s406：对变流器q轴电流参考值的初步值igqref1进行限幅，得到变流器q轴电流参考值的最终值igqref2；
步骤s407：输出变流器d轴电流参考值和变流器q轴电流参考值的最终值igqref2，变流器d轴电流参考值和变流器q轴电流参考值的最终值igqref2用于实现对调相机的控制。
在本发明实施例中，步骤s402可以通过计算变流器直流侧电压edc与变流器直流侧电压参考值edcref的差值δedc，判断δedc是否在电压死区之内，即判断是否进行定直流电压控制：如果在电压死区之内，即电压波动属正常范围，则变流器d轴电流参考值可以取值为变流器d轴电流参考值的先前值，即上一次控制过程所得到的变流器d轴电流参考值，进一步地，如果没有变流器d轴电流参考值的先前值，即首次控制过程中在电压死区之内，则变流器d轴电流参考值为零；如果不在电压死区之内，即电压波动异常，则计算此时的变流器d轴电流参考值，并对其进行限幅，以保证电流参考值不超过变流器本身的电流限制，实现对变流器的保护。步骤s406可以通过对变流器q轴电流参考值限幅，实现对电网系统电压的调节，此外，还可以保证电流参考值不超过变流器本身的电流限制，实现对变流器保护。
上述实施例中，通过对调相机采用定直流电压控制和定无功功率控制，解决了现有技术中调相机在电网运行特性复杂的应用场景（如新能源场站），无法同时解决短路电流不足以及电压调节的问题。本发明实施例提供的调相机控制方法，在既能实现电网系统的稳态电压调节的前提下，又能在电压突变暂态过程提供快速正确的无功响应，大大提高了电网系统的稳定性。
在一优选实施例中，步骤s406，包括：
如果igqmin≤igqref1≤igqmax，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqref1；
如果igqref1＞igqmax，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqmax；
如果igqref1＜igqmin，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqmin；
其中，igqmax为变流器q轴电流参考值的上限值，igqmin为变流器q轴电流参考值的下限值。
图5为图4所示方法的一种优选实施方式的示例性流程图。
如图5所示，在一优选实施例中，步骤s508之前，包括：
步骤s507：根据变流器d轴电流参考值，分别计算得到变流器q轴电流参考值的上限值igqmax和下限值igqmin。
在本发明实施例中，步骤s506、步骤s507可以互换前后顺序，也可以同时执行。
在一优选实施例中，步骤s403，包括：
步骤s503：根据变流器直流侧电压edc，通过计算得到变流器d轴电流参考值的初步值igdref1；
步骤s504：对变流器d轴电流参考值的初步值igdref1进行限幅处理，得到变流器d轴电流参考值的最终值igdref2。
在一优选实施例中，步骤s504，包括：
如果igdmin≤igdref1≤igdmax，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdref1；
如果igdref1＞igdmax，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdmax；
如果igdref1＜igdmin，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdmin；
其中，igdmax为变流器d轴电流参考值的上限值，igdmin为变流器d轴电流参考值的下限值。
在本发明实施例中，变流器d轴电流参考值的上限值igdmax和下限值igdmin与调相机中变频器本身的最大电流和最小电流限制有关，igdmax=igmax，igdmin=-igmax，igmax为调相机中变频器的最大电流限制值。
在一优选实施例中，变流器d轴电流参考值的初步值igdref1采用如下公式（5）计算得到：
其中，edcref为网侧变流器直流侧电压参考值，edc为网侧变流器直流侧电压，kpd为网侧变流器直流电压控制比例环节常数，kid为网侧变流器直流电压控制积分环节常数，s为拉普拉斯算子。
在一优选实施例中，变流器q轴电流参考值的初步值igqref1采用如下公式（6）计算得到：
其中，qgref为网侧变流器交流侧无功功率参考值，qg为网侧变流器交流侧无功功率，kgd为网侧变流器交流侧无功功率控制比例环节常数，kig为网侧变流器交流侧无功功率控制积分环节常数，s为拉普拉斯算子。
在一优选实施例中，变流器q轴电流参考值的上限值igqmax采用如下公式（7）计算得到：
其中，igmax为调相机中变频器的最大电流限制值，igdref2为网侧变流器d轴电流参考值的最终值；
变流器q轴电流参考值的下限值igqmin采用如下公式（8）计算得到：
其中，igmax为调相机中变频器的最大电流限制值，igdref2为网侧变流器d轴电流参考值的最终值。
图6示出了根据本发明实施例的调相机控制装置的结构示意图。图6所示的装置可对应执行图4所示的方法。
如图6所示，在本实施例中，本发明还提供一种调相机控制装置，包括：
数据获取单元601，用于获取调相机系统中的变流器的直流侧电压edc和交流侧无功功率qg；
判断单元602，用于判断变流器直流侧电压edc是否在电压死区之内：如果不在，则通过计算和限幅得到变流器d轴电流参考值；如果在，则将变流器d轴电流参考值的先前值作为变流器d轴电流参考值；
计算单元603，用于根据变流器交流侧无功功率qg，计算得到变流器q轴电流参考值的初步值igqref1；
限幅单元604，用于对变流器q轴电流参考值的初步值igqref1进行限幅，得到变流器q轴电流参考值的最终值igqref2；
输出单元605，用于输出变流器d轴电流参考值和变流器q轴电流参考值的最终值igqref2，变流器d轴电流参考值和变流器q轴电流参考值的最终值igqref2用于实现对调相机的控制。
在本发明实施例中，判断单元602可以用于通过计算变流器直流侧电压edc与变流器直流侧电压参考值edcref的差值δedc，判断δedc是否在电压死区之内，即判断是否进行定直流电压控制：如果在电压死区之内，即电压波动属正常范围，则变流器d轴电流参考值可以取值为变流器d轴电流参考值的先前值，即上一次控制过程所得到的变流器d轴电流参考值，进一步地，如果没有变流器d轴电流参考值的先前值，即首次控制过程中在电压死区之内，则变流器d轴电流参考值为零；如果不在电压死区之内，即电压波动异常，则计算此时的变流器d轴电流参考值，并对其进行限幅，以保证电流参考值不超过变流器本身的电流限制，实现对变流器的保护。限幅单元604可以用于通过对变流器q轴电流参考值限幅，实现对电网系统电压的调节，此外，还可以保证电流参考值不超过变流器本身的电流限制，实现对变流器保护。
上述实施例中，通过对调相机采用定直流电压控制和定无功功率控制，解决了现有技术中调相机在电网运行特性复杂的应用场景（如新能源场站），无法同时解决短路电流不足以及电压调节的问题。本发明实施例提供的调相机控制方法，在既能实现电网系统的稳态电压调节的前提下，又能在电压突变暂态过程提供快速正确的无功响应，大大提高了电网系统的稳定性。
在一优选实施例中，对所述变流器q轴电流参考值的初步值igqref1进行限幅，得到变流器q轴电流参考值的最终值igqref2，包括：
如果igqmin≤igqref1≤igqmax，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqref1；
如果igqref1＞igqmax，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqmax；
如果igqref1＜igqmin，则变流器q轴电流参考值的最终值igqref2=igqmin；
其中，igqmax为变流器q轴电流参考值的上限值，igqmin为变流器q轴电流参考值的下限值。
在一优选实施例中，计算单元603还用于：
根据变流器d轴电流参考值，分别计算得到变流器q轴电流参考值的上限值igqmax和下限值igqmin。
在一优选实施例中，判断单元602还用于：
根据变流器直流侧电压edc，通过计算得到变流器d轴电流参考值的初步值igdref1；
对变流器d轴电流参考值的初步值igdref1进行限幅处理，得到变流器d轴电流参考值的最终值igdref2。
在一优选实施例中，对所述变流器d轴电流参考值的初步值igdref1进行限幅处理，得到变流器d轴电流参考值的最终值igdref2，包括：
如果igdmin≤igdref1≤igdmax，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdref1；
如果igdref1＞igdmax，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdmax；
如果igdref1＜igdmin，则变流器d轴电流参考值的最终值igdref2=igdmin；
其中，igdmax为变流器d轴电流参考值的上限值，igdmin为变流器d轴电流参考值的下限值。
在本发明实施例中，变流器d轴电流参考值的上限值igdmax和下限值igdmin与调相机中变频器本身的最大电流和最小电流限制有关，igdmax=igmax，igdmin=-igmax，igmax为调相机中变频器的最大电流限制值。
在一优选实施例中，变流器d轴电流参考值的初步值igdref1采用如下公式（5）计算得到：
其中，edcref为网侧变流器直流侧电压参考值，edc为网侧变流器直流侧电压，kpd为网侧变流器直流电压控制比例环节常数，kid为网侧变流器直流电压控制积分环节常数，s为拉普拉斯算子。
在一优选实施例中，变流器q轴电流参考值的初步值igqref1采用如下公式（6）计算得到：
其中，qgref为网侧变流器交流侧无功功率参考值，qg为网侧变流器交流侧无功功率，kgd为网侧变流器交流侧无功功率控制比例环节常数，kig为网侧变流器交流侧无功功率控制积分环节常数，s为拉普拉斯算子。
在一优选实施例中，变流器q轴电流参考值的上限值igqmax采用如下公式（7）计算得到：
其中，igmax为调相机中变频器的最大电流限制值，igdref2为网侧变流器d轴电流参考值的最终值；
变流器q轴电流参考值的下限值igqmin采用如下公式（8）计算得到：
其中，igmax为调相机中变频器的最大电流限制值，igdref2为网侧变流器d轴电流参考值的最终值。
另一方面，本发明实施例还提供了一种调相机系统。
图7示出了根据本发明实施例的调相机系统的结构示意图。如图7所示，该调相机系统，包括：
采集装置701，采集电力数据，并将电力数据发送给控制装置702，电力数据包括以下至少一项：电网频率、电网电压、调相机的转速、调相机系统中变流器直流侧电压、调相机系统中变流器交流侧无功功率；
控制装置702，获取电力数据，并根据如上述各实施例的方法输出控制信号，控制信号包括以下至少一项：调相机无功功率参考值的最终值、调相机有功功率参考值的最终值、变流器d轴电流参考值、变流器q轴电流参考值的最终值；
变频器703，接收控制信号，并根据控制信号来控制异步电机704运转；
异步电机704，在变频器703的控制下实现对电网异常的调节；
其中，采集装置701分别与电网、异步电机704以及控制装置702相连，控制装置702与变频器703相连，变频器703与异步电机704相连。
本实施例中，采集装置701可以为一个采集装置，用于采集所有的电力数据，也可以为两个或多个采集装置，分别采集不同装置的电力数据。变频器703可以为任意合适的变频器。控制装置702可以为处理器或者其他具有数据处理能力的装置；可以单独执行上述各实施例所述的方法来控制变频器703运行，也可以同时执行两种或多种上述各实施例所述的方法来控制变频器703运行。异步电机704可以为任意合适的异步电机，优选地为双馈异步电机。
上述实施例中，通过采用异步电机取代现有技术中的同步电机，提供了一种全新的调相机系统；进一步地，控制装置根据如上述各实施例所述的方法来控制变频器运行，解决了现有技术中调相机在电网运行特性复杂的应用场景（如新能源场站），无法同时解决短路电流不足以及电压、惯量、频率调节的问题。本发明实施例提供调相机系统，在既能实现电网系统的稳态电压调节的前提下，又能在电压突变暂态过程提供快速正确的无功响应，并且对电网系统的惯量和一次调频起到调节作用，大大提高了电网系统的稳定性。
在一优选实施例中，变频器包括：机侧变流器和网侧变流器；机侧变流器与异步电机、网侧变流器相连，网侧变流器与电网相连。
本发明实施例中，控制装置可以根据如图1所示的方法来控制变频器中的机侧变流器运行，根据如图4所示的方法来控制变频器中的网侧变流器运行。
在一优选实施例中，机侧变流器和网侧变流器均为全控型变流器。
上述实施例中，通过采用全控型变流器，可以实现对有功功率和无功功率进行分别控制，使得调相机控制过程更加方便有效。
另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序用于实现：
获取调相机无功功率参考值的初步值qref1；
对调相机无功功率参考值的初步值qref1进行限幅处理，得到调相机无功功率参考值的最终值qref2；
获取电网频率并判断电网频率是否在频率死区之内，如果不在，则根据电网频率，计算得到调相机有功功率参考值的初步值pref1；
对调相机有功功率参考值的初步值pref1进行限幅处理，得到调相机有功功率参考值的最终值pref2；
输出调相机到无功功率参考值的最终值qref2和调相机有功功率参考值的最终值pref2，调相机无功功率参考值的最终值qref2和调相机有功功率参考值的最终值pref2用于实现对调相机的控制。
本发明实施例提供的一种计算机程序存储介质相关部分的说明请参见本发明上述实施例提供的一种调相机控制方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。
另一方面，本发明实施例还提供了另一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序用于实现：
获取调相机系统中的变流器的直流侧电压edc和交流侧无功功率qg；
判断变流器直流侧电压edc是否在电压死区之内：
如果不在，则通过计算和限幅得到变流器d轴电流参考值；
如果在，则将变流器d轴电流参考值的先前值作为变流器d轴电流参考值；
根据变流器交流侧无功功率qg，计算得到变流器q轴电流参考值的初步值igqref1；
对变流器q轴电流参考值的初步值igqref1进行限幅，得到变流器q轴电流参考值的最终值igqref2；
输出变流器d轴电流参考值和变流器q轴电流参考值的最终值igqref2，变流器d轴电流参考值和变流器q轴电流参考值的最终值igqref2用于实现对调相机的控制。
本发明实施例提供的另一种计算机存储介质相关部分的说明请参见本发明上述实施例提供的一种调相机控制方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
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