[发明专利]一种基于同调机组分群的风电场动态等值方法

权利要求书

1.一种基于同调机组分群的风电场动态等值方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对环境风速分布进行建模；

步骤2、根据机组不规则排列时的输入风速相互干扰，建立尾流效应模型；

步骤3、针对不规则排列下的机组，分析因连接电缆不等长造成的动态特性的影响；

步骤4、求解双馈风力发电机电磁系统特征方程，分析该方程的主导模式，并判别同调性依据；

步骤5、取同调判别所得的特征量，作为风电机组分群依据，采用层级聚类算法对场内风电机组进行同调分群，具体如下：

步骤5.1、利用风电场离线数据，采集设定时间段的各风电机组主导特征向量完整动态轨迹；

步骤5.2、按照同调判别原则，对各组特征量轨迹，计算相关系数；

变量x_i和x_j的相关系数C_ij定义为：

其中，n表示变量内的样本数，k表示该变量内第k个样本，p表示变量的组数，x_ki、x_kj分别表示第i组变量内的第k个样本，第j组变量内的第k个样本；

步骤5.3、进行层级聚类，初始时将所有机组电流变量样本点各自归为一群，并规定变量之间的距离和群与群之间的距离；

变量之间的距离d_ij由相关系数定义如下：

d_ij＝1-C_ij,i＝1,2,…,p；j＝1,2,…,p

步骤5.4、将距离最近的两个群合并为一个新群，再计算该新群与其他群之间的距离，重复进行两个最近群的合并，每次减少一群，直至所有机组的电流变量合并为一群，最后形成一个聚类树形图，根据该聚类树形图确定应分成几个群以及每个群所包含的机组信息；

在分层聚类中，用G表示机群，设定G中有m台机组，即有m组电流向量，由列向量x_i来表示，其中i＝1,2,…,m；d_ij表示元素x_i与x_j之间的距离，D_KL则表示机群G_K与机群G_L之间的距离，距离的定义方式为电流向量的完整轨迹，采用类平均法定义每个时刻采样点之间平方距离的平均值，则G_K和G_L之间的平方距离为：

若群G_K与G_L聚成一个新群，记为G_M，则G_M与任意原有群G_J之间的平方距离的递推公式为：

其中，通过定义分群阈度n_K、n_L、n_M分别表示机群G_K、G_L、G_M所含机组台数；将上式进行推导，得到机群间平方距离的递推公式如下：

步骤6、基于分群结果，采用容量加权方法完成系统等值机组参数计算。

2.根据权利要求1所述的基于同调机组分群的风电场动态等值方法，其特征在于，步骤1所述对环境风速分布进行建模，具体如下：

风速统计规律接近威布尔分布，风速v的统计概率密度函数f(v)和分布函数F(v)如下：

其中，v为风速，k为形状参数，c为尺度参数；

根据地形建立风速变化模型如下：

式中，v_H是高度H上的风速，v₀是参考高度H₀上的风速，长度d是障碍物遮挡系数，若地表障碍物零散，则d取值为0。