基于风电机组3种运行区域的风电场模型聚合方法技术

本发明专利技术提出一种基于风电机组3种运行区域的风电场模型聚合方法。具体步骤为：根据所需建模的各个风电场的中风速的分布和风机的运行特性确定风机的运行区间，根据不同风速区间的控制策略对相关风电机组聚合，通过K‑means算法将同一区间的风电机组聚合为单台机组，同时计算风电机组及其出线端变压器的等值参数。根据系统的接线方式，计算每个区间内的单台机组对公共耦合点的阻抗；在所计算的等值阻抗的基础上计算聚合后集电系统的等值阻抗；根据计算的风电机组等值参数，变压器等值参数和集电系统等值参数建立其简化模型。该发明专利技术应用于风电场次同步等值建模分析中，应用等值模型进行分析时，能减少时域仿真的计算量，缩短仿真时间，提高了分析效率。

Wind farm model aggregation method based on 3 operation areas of wind turbines

The invention proposes a wind farm model aggregation method based on 3 operation areas of wind turbines. The specific steps are as follows: according to the distribution of wind speed in each wind farm and the operating characteristics of the fan, the operation interval of the fan is determined. According to the control strategy of the different wind speed interval, the wind turbine is polymerized by the K means algorithm, and the wind turbine of the same interval is aggregated into a single unit, and the wind turbine is calculated at the same time. And the equivalent parameters of the transformer at the end of the line. According to the connection mode of the system, the impedance of the single unit on the common coupling point in each interval is calculated, and the equivalent impedance of the aggregated system is calculated on the basis of the calculated equivalent impedance, and the simplified model is established according to the calculated ISO parameters of the wind turbine, the equivalent parameters of the transformer and the parameters of the set system. The invention is applied to the sub synchronous modeling analysis of wind farm. When the equivalent model is applied, the calculation can be reduced, the time of simulation can be shortened and the efficiency of analysis is improved.

【技术实现步骤摘要】
基于风电机组3种运行区域的风电场模型聚合方法
本专利技术属于电力系统
，涉及一种基于风电机组3种运行区域的风电场模型聚合方法。
技术介绍
由于我国的风能呈现逆向分布的特点，而采用串联电容补偿输电技术是提高大规模、远距离风电输送能力的有效措施。但是，大型风电基地通过串联电容线路输电存在次同步振荡威胁。面对复杂的大规模电力系统，建立全系统详细电磁暂态模型进行实际工程研究，无疑是理论上最为精确的方法。由于风机的详细数学模型是多变量的微分方程组，其求解过程复杂。且实际的风电场中通常包含数十乃至数百台的风电机组，这使得风电场的详细建模导致‘维数灾’的出现，影响计算分析速度和效率。根据文献《ProbabilisticStabilityAnalysisofSubsynchronousResonanceforSeries-CompensatedDFIG-basedWindFarms》，当风电场的内的不同位置的风电机组处于不同风速运行条件下时，由于不同的风速区间内风电机组的控制策略不相同，其对外表现出的振荡阻尼特性亦不完全相同，其阻尼特性不能以一个统一的表达式表示，即不同的控制区间内的机组不能较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于风电机组3种运行区域的风电场模型聚合方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：确定所选择的风电场内风电机组的运行特性，即功率—转速特性，通过其运行特性，设定不同的聚合区间；步骤2：在某一确定的聚合区间内，设定该区间内所需聚合风机的台数，运用K‑means聚类方法将该区间内的机组聚合；步骤3：设定风电场内风电机组的台数为n台，根据每台5MW的风电机组参数聚合等值后的风电机组相关参数Seq，Veq，Xls_eq，Xlr_eq，XM_eq，Rs_eq，Rr_eq，机端升压变压器的参数Zeq_WF；其中：Seq是等值发电机额定功率；Veq是等值发电机额定电压；Xls_eq和Xlr_eq分别为...

【技术特征摘要】
1.一种基于风电机组3种运行区域的风电场模型聚合方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：确定所选择的风电场内风电机组的运行特性，即功率—转速特性，通过其运行特性，设定不同的聚合区间；步骤2：在某一确定的聚合区间内，设定该区间内所需聚合风机的台数，运用K-means聚类方法将该区间内的机组聚合；步骤3：设定风电场内风电机组的台数为n台，根据每台5MW的风电机组参数聚合等值后的风电机组相关参数Seq，Veq，Xls_eq，Xlr_eq，XM_eq，Rs_eq，Rr_eq，机端升压变压器的参数Zeq_WF；其中：Seq是等值发电机额定功率；Veq是等值发电机额定电压；Xls_eq和Xlr_eq分别为等值发电机定子漏抗和转子漏抗；XM_eq为等值发电机励磁电抗；Rs_eq和Rr_eq分别为等值发电机定子电阻和转子电阻，Zeq_WF为等值变压器的阻抗；步骤4：根据所确定的机组的编号，通过功率等值的方法计算出每台机组相对于公共耦合点的串联等值阻抗，再求解出本组机组的并联等值阻抗值即为聚合机组集电系统的阻抗值；步骤5：根据计算求解出的等值发电机组相关参数，等值变压器相关参数和等值集电系统相关参数建立风电场等值简化模型，同时根据风电场内发电机组相关参数，变压器相关参数和集电系统相关参数建立风电场的详细模型。2.根据权利要求1所述的一种基于风电机组3种运行区域的风电场模型聚合方法，其特征在于：所述步骤1中，根据其运行特性将整个风电场内的风电机组分为3类，即：区间1：[3,5]m/s的低速恒转速区，区间2：[5,11.3]m/s的最大风速跟踪(MPPT)区和区间3：[11.3,25]m/s的恒转速恒功率区，每一个控制区间根据所需等值需求确定等值台数。3.根据权利要求1所述的一种基于风电机组3种运行区域的风电场模型聚合方法，其特征在于：所述步骤2中，K-means聚合方法的实现为：步骤2.1)从所需分类的风速区间数据D中随机取k个元素，作为k个簇的各自的中心；步骤2.2)分别计算剩下的元素到k个簇中心的相异度，将这些元素分别划归到相异度最低的簇，相异度一般用欧氏距离或者马氏距离来运算，距离越小，说明二者之间越相似；步骤2.3)根据聚类结果，重新计算k个簇各自的中心，计算方法是取簇中所有元素各自维度的算术平均数；步骤2.4)将风速数据D中全部元素按照新的中心重新聚类；步骤2.5)重复第2.4步，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈武晖，王丹辉，汤海雁，于笑，李琰，迟永宁，田新首，刘超，
申请(专利权)人：江苏大学，中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32