一种计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法和相关装置与流程

本发明属于电力系统分析，具体涉及一种计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法和相关装置。

背景技术：

1、双馈感应发电机(dfig)因具备运行特性良好、换流器容量小且有功无功分开控制等特点，已成为风电场中广泛使用的机型之一。在低电压穿越期间撬棒保护和直流卸荷保护对dfig暂态响应特性均有重要影响。

2、现有的双馈风电场等值建模方法没有全面考虑dfig的控制方式、运行状态、撬棒保护及直流卸荷保护的动作情况等，导致建模精度降低，仿真误差较高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提供一种计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法和相关装置，在考虑低电压穿越故障下dfig的控制方式、运行状态、撬棒保护及直流卸荷保护的动作情况下进行风电场等值建模，从而提升建模精度，降低仿真误差。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法，包括如下步骤：

4、依据低电压穿越故障下各个机组的控制方式进行初步聚类，生成第一聚类集群，第一聚类集群中包括若干个按控制方式种类划分的机组集群；

5、依据第一聚类集群中各机组的主导状态变量的相似性，对第一聚类集群中各个机组集群进行进一步聚类，生成第二聚类集群，第二聚类集群中包括若干个根据机组状态划分的机组集群，主导状态变量为若干个表示机组状态的变量；

6、对第二聚类集群中的各个机组集群进行等值参数计算，基于计算结果实现风电场等值建模。

7、进一步地，在第一聚类集群中，用于划分机组集群的控制方式种类，包括：

8、撬棒保护和直流卸荷保护未投入、撬棒保护投入且风速≤9m/s、撬棒保护投入且风速＞9m/s、撬棒保护和直流卸荷保护投入且风速≤9m/s和撬棒保护和直流卸荷保护投入且风速＞9m/s。

9、进一步地，主导状态变量是从若干个预设机组状态变量中提取得到的，预设机组状态变量包括：

10、桨距角、转差率、机械转矩、电磁转矩、风力机转矩、定子电流d轴分量、定子电流q轴分量、转子电流d轴分量、转子电流q轴分量、转子电压d轴分量、转子电压q轴分量、发电机电势d轴分量和发电机电势q轴分量。

11、进一步地，主导状态变量是从若干个预设机组状态变量中采用主成分分析法提取得到的，提取步骤包括：

12、依据第一聚类集群中各机组的预设机组状态变量的值，生成第一状态变量数据矩阵；

13、对第一状态变量数据矩阵中的数据进行标准化处理；

14、对标准化处理后的第一状态变量数据矩阵进行计算，得到对应的方差矩阵；

15、计算方差矩阵的特征值以及方差贡献率；

16、将满足设定条件的所述方差贡献率对应的变量作为主导状态变量。

17、进一步地，将满足设定条件的所述方差贡献率对应的变量作为主导状态变量，包括：

18、将方差贡献率降序排列；

19、从高到低选择设定范围内的变量作为主导状态变量。

20、进一步地，在生成第二聚类集群时，采用k-means方法进行进一步分类，分类步骤包括：

21、初始化簇的数量和质心；

22、依据第一聚类集群中各机组的主导状态变量的值进行聚类，并不断更新各簇的质心位置，直至质心位置不再变化；

23、以各机组到最终质心的距离平方和最小为依据，对第一聚类集群中各种控制方式下的机组集群进行分类，得到第二聚类集群。

24、进一步地，在等值参数计算中，所计算的等值参数包括：

25、等值风速、等值转速、视在功率、有功功率、无功功率、电阻、电感和电容。

26、第二方面，本发明提供一种计及低电压穿越故障的风电场等值建模装置，包括：

27、第一聚类模块，用于依据低电压穿越故障下各个机组的控制方式进行初步聚类，生成第一聚类集群，第一聚类集群中包括若干个按控制方式种类划分的机组集群；

28、第二聚类模块，用于依据第一聚类集群中各机组的主导状态变量的相似性，对第一聚类集群中各个机组集群进行进一步聚类，生成第二聚类集群，第二聚类集群中包括若干个根据机组状态划分的机组集群，主导状态变量为若干个表示机组状态的变量；

29、等值模块，用于对第二聚类集群中的各个机组集群进行等值参数计算，基于计算结果实现风电场等值建模。

30、相应地，本发明还提供一种计算机设备，设备包括处理器以及存储器：

31、存储器用于存储计算机程序，并将计算机程序的指令发送至处理器；

32、处理器根据计算机程序的指令执行如第一方面的一种计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法。

33、相应地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法。

34、综上，本发明提供了一种计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法和相关装置，该方法依据低电压穿越故障下各个机组的控制方式进行初步聚类，生成第一聚类集群，第一聚类集群中包括若干个按控制方式种类划分的机组集群；再依据第一聚类集群中各机组的主导状态变量的相似性，对第一聚类集群中各个机组集群进行进一步聚类，生成第二聚类集群，第二聚类集群中包括若干个根据机组状态划分的机组集群，主导状态变量为若干个表示机组状态的变量；最后对第二聚类集群中的各个机组集群进行等值参数计算，基于计算结果实现风电场等值建模。本发明提供了一种考虑低电压穿越故障下dfig的控制方式、运行状态、撬棒保护及直流卸荷保护的动作情况的等值建模方法，能够提升建模精度，降低仿真误差。

技术特征：

1.一种计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法，其特征在于，在所述第一聚类集群中，用于划分机组集群的控制方式种类，包括：

3.根据权利要求1所述的计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法，其特征在于，所述主导状态变量是从若干个预设机组状态变量中提取得到的，所述预设机组状态变量包括：

4.根据权利要求1所述的计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法，其特征在于，所述主导状态变量是从若干个预设机组状态变量中采用主成分分析法提取得到的，提取步骤包括：

5.根据权利要求4所述的计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法，其特征在于，将满足设定条件的所述方差贡献率对应的变量作为所述主导状态变量，包括：

6.根据权利要求1所述的计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法，其特征在于，在生成第二聚类集群时，采用k-means方法进行进一步分类，分类步骤包括：

7.根据权利要求1所述的计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法，其特征在于，在等值参数计算中，所计算的等值参数包括：

8.一种计及低电压穿越故障的风电场等值建模装置，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法。

技术总结本发明提供了一种计及低电压穿越故障的风电场等值建模方法和相关装置，该方法依据低电压穿越故障下各个机组的控制方式进行初步聚类，生成第一聚类集群，第一聚类集群中包括若干个按控制方式种类划分的机组集群；再依据第一聚类集群中各机组的主导状态变量的相似性，对第一聚类集群中各个机组集群进行进一步聚类，生成第二聚类集群，第二聚类集群中包括若干个根据机组状态划分的机组集群；最后对第二聚类集群中的各个机组集群进行等值参数计算，基于计算结果实现风电场等值建模。本发明提供了一种考虑低电压穿越故障下DFIG的控制方式、运行状态、撬棒保护及直流卸荷保护的动作情况的等值建模方法，能够提升建模精度，降低仿真误差。技术研发人员：刘宇嫣,何鑫,曾冠铭,邓灿,朱益华,李胜男,罗超,马遵,苏明章,余佳微,汤雨葭受保护的技术使用者：南方电网科学研究院有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20