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【摘 要】鼠笼式感应电机广泛应用于风力发电厂。但是鼠笼式感应电机无法进行电压管理以及无法从电网中吸收无功。本文比较了三种不同的无功补偿策略：集中式、完全分散式、部分分散式。本文所倡导的是第三种方法，通过将个体的无功中心的大小和位置的优化，达到整体优化的目的。
【关键词】风力发电机；感应发电机；无功控制；分布式线路补偿电容器
[Abstract] This article compared the three different kinds of reactive power compensation strategies： centralized， decentralized， partial decentralized completely. The third approach is advocated in this paper.
[Key words] wind turbines； induction generator； reactive power control； distributed circuit capacitor compensation
在风电场中，鼠笼式感应电机有许多非常吸引人的特性：健壮、可靠、价格便宜、维护成本低、功耗小。为了控制风场电网的母线电压最大并且功率损失最小，风场电网的所有者并不愿意修改当地的无功补偿系统，他们通常会在两种不同的方法选择其一作为无功补偿系统：第一种方法只有一个补偿中心（集中式补偿），第二种方法是在每条母线上装设一套补偿装置（分布式补偿）。补偿中心的位置及容量的优化通过Genetic 算法解决。
1 潮流分析中的设备模型
为了确保仿真结果的精确性及更短的计算时间，需要精细的网络设备模型及效率高的潮流算法。为了达到这个目的，本节中用到了电容器组、风力涡轮发电机、电力变压器的模型，同时也简要介绍了辐射式分布网络的快速潮流算法。
在过去的二十年中，风力涡轮发电机的发展十分迅速。虽然提出了很多种技术，但是应用最广泛的是异步电机。具有代表性的模型是没有磁饱和的稳态模型。在文献中，许多感应电机的模型都是可用的，一些是基于PQ分解法的，有功和无功都是常量。其他的是基于RX模型。本文提出了P-RX混合模型：有功电能是风速作用的结果，吸收的无功是通过RX模型计算得到的。电阻R和电感X是由风场电网的参数得到的。有功电能是根据风场电网经济电力曲线计算得到的，为了评估风场电网吸收的无功量，需要考虑风速及生成的有功量。
D潮流模型
风场电网的潮流模型基于经典的迭代法。主要步骤：将所有节点的电压设定为额定值；计算风场电网和电容器注入到网络中的电流；计算分支电流；从根节点开始计算电压；比较之前计算的电压值与当前计算的电压值。如误差变大，返回第二步，否则结束。
2 解决方法及提出的算法
2.1 解决办法
INLP的问题可以通过应用GA解决，因为GA代表了分布式系统的设计理念，也代表了处理设计中的各种限制的能力。更进一步，应用GA的结果使得工程师获得了一个资源池，工程师可以在资源池中看到具有相同特性的事物的不同解决办法。
具体来说，GA已随机生成的染色体为候选对象，每一个染色体代表一个安装在网络母线上的电容器：所采用的染色体上基因的编码位置代表了网络母线，但是它的二进制编码值代表了安装在母线上的基本电容器的数量。交叉操作后，为了确保新元素的可行性，需要使用一个过滤器。过滤器根据
的真值表达式修改电容器的编码。算法在出现下列两个条件之一时停止：当一个更接近平均值的函数出现或者达到指定的最大值（1000）。
2.2 解决算法
解决电容器优化问题的算法由两部分组成：第一部分，为每个指定的风机解决电容器位置优化问题；第二部分，为了解决无功补偿中心的分布问题，为适应函数（式1）添加新的特性，以达到使无功补偿中心数量最小的目的。对每一个指定的风速，解决其电容器布置优化的问题，然后设置参考解决方案并增加新的特性；电容器布置优化问题以新的适应函数解决，同时，新的解决方案被设置，之前的方案变的不同，重复执行第二三四步。
3 结论
本文分析了存在于风电厂感应发电机的无功补偿问题，提出了半独立式的处理过程。提出的补偿策略增加了发电效率，其中心布置和容量的策略通过基因算法实现。
参考文献：
[1]吴文辉，刘会金.静止同步补偿器（STATCOM）技术的研究现状与发展[J].华东交通大学学报，2005，4.
[2]范高锋，迟永宁，赵海翔.用STATCOM提高风电场暂态电压稳定性[J].电工技术学报，2007，6.
[3]周伟，晁勤.新型无功补偿器在异步风力发电机上应用的仿真研究[J].可再生能源，2008，26.
[4]顾威，李兴源，魏巍.用SVC和STATCOM改善风力发电动态性的仿真比较[J].电网与清洁能源，2009.
[5]S.J Chapman， “Electic Machinery Fundamentals”，New York： McGrawHill，1991.
[6]VESTAS V 47 wind generator data-sheet.
【关键词】风力发电机；感应发电机；无功控制；分布式线路补偿电容器
[Abstract] This article compared the three different kinds of reactive power compensation strategies： centralized， decentralized， partial decentralized completely. The third approach is advocated in this paper.
[Key words] wind turbines； induction generator； reactive power control； distributed circuit capacitor compensation
在风电场中，鼠笼式感应电机有许多非常吸引人的特性：健壮、可靠、价格便宜、维护成本低、功耗小。为了控制风场电网的母线电压最大并且功率损失最小，风场电网的所有者并不愿意修改当地的无功补偿系统，他们通常会在两种不同的方法选择其一作为无功补偿系统：第一种方法只有一个补偿中心（集中式补偿），第二种方法是在每条母线上装设一套补偿装置（分布式补偿）。补偿中心的位置及容量的优化通过Genetic 算法解决。
1 潮流分析中的设备模型
为了确保仿真结果的精确性及更短的计算时间，需要精细的网络设备模型及效率高的潮流算法。为了达到这个目的，本节中用到了电容器组、风力涡轮发电机、电力变压器的模型，同时也简要介绍了辐射式分布网络的快速潮流算法。
在过去的二十年中，风力涡轮发电机的发展十分迅速。虽然提出了很多种技术，但是应用最广泛的是异步电机。具有代表性的模型是没有磁饱和的稳态模型。在文献中，许多感应电机的模型都是可用的，一些是基于PQ分解法的，有功和无功都是常量。其他的是基于RX模型。本文提出了P-RX混合模型：有功电能是风速作用的结果，吸收的无功是通过RX模型计算得到的。电阻R和电感X是由风场电网的参数得到的。有功电能是根据风场电网经济电力曲线计算得到的，为了评估风场电网吸收的无功量，需要考虑风速及生成的有功量。
D潮流模型
风场电网的潮流模型基于经典的迭代法。主要步骤：将所有节点的电压设定为额定值；计算风场电网和电容器注入到网络中的电流；计算分支电流；从根节点开始计算电压；比较之前计算的电压值与当前计算的电压值。如误差变大，返回第二步，否则结束。
2 解决方法及提出的算法
2.1 解决办法
INLP的问题可以通过应用GA解决，因为GA代表了分布式系统的设计理念，也代表了处理设计中的各种限制的能力。更进一步，应用GA的结果使得工程师获得了一个资源池，工程师可以在资源池中看到具有相同特性的事物的不同解决办法。
具体来说，GA已随机生成的染色体为候选对象，每一个染色体代表一个安装在网络母线上的电容器：所采用的染色体上基因的编码位置代表了网络母线，但是它的二进制编码值代表了安装在母线上的基本电容器的数量。交叉操作后，为了确保新元素的可行性，需要使用一个过滤器。过滤器根据
的真值表达式修改电容器的编码。算法在出现下列两个条件之一时停止：当一个更接近平均值的函数出现或者达到指定的最大值（1000）。
2.2 解决算法
解决电容器优化问题的算法由两部分组成：第一部分，为每个指定的风机解决电容器位置优化问题；第二部分，为了解决无功补偿中心的分布问题，为适应函数（式1）添加新的特性，以达到使无功补偿中心数量最小的目的。对每一个指定的风速，解决其电容器布置优化的问题，然后设置参考解决方案并增加新的特性；电容器布置优化问题以新的适应函数解决，同时，新的解决方案被设置，之前的方案变的不同，重复执行第二三四步。
3 结论
本文分析了存在于风电厂感应发电机的无功补偿问题，提出了半独立式的处理过程。提出的补偿策略增加了发电效率，其中心布置和容量的策略通过基因算法实现。
参考文献：
[1]吴文辉，刘会金.静止同步补偿器（STATCOM）技术的研究现状与发展[J].华东交通大学学报，2005，4.
[2]范高锋，迟永宁，赵海翔.用STATCOM提高风电场暂态电压稳定性[J].电工技术学报，2007，6.
[3]周伟，晁勤.新型无功补偿器在异步风力发电机上应用的仿真研究[J].可再生能源，2008，26.
[4]顾威，李兴源，魏巍.用SVC和STATCOM改善风力发电动态性的仿真比较[J].电网与清洁能源，2009.
[5]S.J Chapman， “Electic Machinery Fundamentals”，New York： McGrawHill，1991.
[6]VESTAS V 47 wind generator data-sheet.