[发明专利]一种双馈风电场机电暂态等值建模方法在审

专利信息
申请号: 201811230174.1 申请日: 2018-10-22
公开(公告)号: CN109522607A 公开(公告)日: 2019-03-26
发明(设计)人: 舒展;蔡霞;邓健;杨立行;程思萌;杨越;陶翔;周宁;程正;邹进;蔡明 申请(专利权)人: 国网江西省电力有限公司电力科学研究院;国家电网有限公司
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50;G06K9/62
代理公司: 江西省专利事务所 36100 代理人: 张静
地址: 330096 江西省南*** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 风电场 风电机组 分群 双馈 等值建模 动态特性 电机组 台风 双馈风电机组 机组 等效建模 等效模型 等值计算 机电暂态 机端电压 简化模型 聚类算法 系统故障 详细建模 有功功率 并网点 复杂度 风速 加权
【说明书】:

发明公开了一种双馈风电场等值建模方法。其过程为:为准确描述双馈风电场在系统故障条件下的动态特性,以风电机组具有相似运行点作为机组分群原则,选择风速、机端电压和有功功率为分群指标,采用K‑means聚类算法对风电场内所有风电机组进行分群;通过容量加权方法将同群的风电机组等值成一台风电机组,最后得到多台风电机组表征的风电场等效模型。该方法对风电场模型进行了简化,避免了对每台双馈风电机组进行详细建模进而极大增加了仿真的复杂度且不易操作。同时,通过风电机组的分群以及等值计算,提高了风电场等效建模的精度,使得该简化模型能够更加准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性。

技术领域

本发明属于风电场并网研究领域,特别涉及一种风电场建模方法。针对双馈机组风电场,以风电机组具有相似运行点作为机组分群原则,选择合适的分群指标并对机组进行分群,最后通过等值计算得到多台风电机组表征的风电场等效模型。

背景技术

随着风电技术的快速发展,并网风电场的规模在逐渐增加。为了深刻揭示风电场与电力系统的相互作用机理,为新型能源结构下的电力系统安全稳定运行奠定理论基础,有必要对大型风电场进行仿真建模。在大型风电场并网系统的仿真分析中,若对每台风电机组及其场内集电网络进行详细建模将增大电力系统模型的规模,同时将增加潮流计算所需要的时间,极大地增加仿真的复杂度。因此,为了减少计算量及仿真时间,有必要对风电场等效建模方法进行深入研究。

近几年来,有不少文献针对风电场的建模问题进行了研究,其关注点主要包括:分群指标、参数聚合方法、风电场至并网点的集电网络等效等。目前,常用的双馈机组风电场等效建模方法为单机表征法,即把风电场模型等值成一台风电机组,其容量等于所有风电机组容量之和。但对于大型风电场,由于尾流效应、地貌特征等因素的影响,风电场内风速不均匀,风电机组的风速差异较大。当风电机组遭到扰动时,运行状态不同的风电机组对系统的响应也不相同。因此,使用一台风电机组的风电场等效模型通常会产生较大误差,无法表征等值前风电机组的实际运行状态。也有文献提出根据风速对风电机组进行分群,对同群的风电机组合并成一台风电机组,得到多台风电机组表征的风电场等效模型。但是当风速差异较大时,等效风电机组的数量可能较大,导致仿真时间较长。且风速并不能准确表征风电场的运行状态,这会导致较大误差。而且,随着并网风电场规模的增大以及复杂度的增加,采用现有机电暂态仿真程序中的单机典型参数来表征整个风电场,与实际情况相差较大,准确度有待提高。

发明内容

本发明的目的在于:针对目前风电场等效建模问题的不足,提出一种适用于双馈风电场的机电暂态等值建模方法,结合双馈风电机组的运行状态给出机群分类原则,并采用K-means聚类算法对风电场内所有风电机组进行分群。然后采用容量加权方法对同群的风电机组进行等值计算,最后得到三机表征的风电场等效模型。

本发明所述双馈风电场机电暂态等值建模方法包括以下步骤:

(1)确定风电场分群指标并选取;

(2)K-means聚类算法对风机进行分群;

(3)通过容量加权方法进行风电场等值计算;

(4)得到风电场等效模型。

本发明所述步骤(2)中K-means聚类算法中,标准测度函数定义如下:

(1)任意选择K个样本点作为初始聚类中心;

(2)对剩余的每个样本点,根据其与各个簇中心的距离,将它赋予最近的簇;

(3)计算每个簇的样本均值,并计算标准测度函数,即式中,mi为第i个簇的样本均值;ci为第i个簇的样本点集合;Ni为第i个簇的样本总数;E为标准测度函数;τ为样本点;

(4)以每个簇的样本均值代替初始聚类中心,重复步骤(2.2)~步骤(2.4),直到标准测度函数收敛;

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