[發(fā)明專利]一種基于主成分分析的風(fēng)電場(chǎng)群暫態(tài)電壓聚類識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710834264.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107482683B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王振浩;杜虹錦;李國(guó)慶;張明澤;薛凱;穆炳剛;焦日升;張俊豐;李淼;張帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué);國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司培訓(xùn)中心;國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;G01R31/08
• 代理公司: 22206 長(zhǎng)春市吉利專利事務(wù)所
• 代理人: 李曉莉

一種基于主成分分析的風(fēng)電場(chǎng)群暫態(tài)電壓聚類識(shí)別方法，本發(fā)明屬于風(fēng)電接入系統(tǒng)后的暫態(tài)安全穩(wěn)定與控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于主成分分析的風(fēng)電場(chǎng)群暫態(tài)電壓識(shí)別方法。電網(wǎng)故障時(shí)，僅需要系統(tǒng)中各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)實(shí)測(cè)電壓數(shù)據(jù)，通過(guò)主成分分析將電壓時(shí)間序列中冗余的無(wú)用信息剔除，只提取貢獻(xiàn)率最大的前兩個(gè)主成分，將其投影至二維平面后，再通過(guò)k?means聚類算法分析各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的親疏關(guān)系，在線動(dòng)態(tài)分析風(fēng)電場(chǎng)分群的影響因素，可實(shí)現(xiàn)暫態(tài)行為強(qiáng)相關(guān)的風(fēng)電場(chǎng)群的快速識(shí)別，有助于分析風(fēng)電大規(guī)模接入地區(qū)系統(tǒng)故障集合，計(jì)劃各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置的配置容量，及風(fēng)電場(chǎng)群之間的統(tǒng)一管理與協(xié)調(diào)控制。具有科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，可靠性高，效果佳的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)電接入系統(tǒng)后的暫態(tài)安全穩(wěn)定與控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于主成分分析的風(fēng)電場(chǎng)群暫態(tài)電壓識(shí)別方法。

背景技術(shù)

受我國(guó)自然風(fēng)力資源與負(fù)荷分布特點(diǎn)影響，大規(guī)模風(fēng)電集群并網(wǎng)后伴隨的電壓安全問(wèn)題表明其實(shí)質(zhì)為電壓敏感性強(qiáng)的弱連接送端系統(tǒng)。隨著千萬(wàn)千瓦級(jí)容量的大型風(fēng)電基地逐步建成，高風(fēng)電滲透率環(huán)境下的風(fēng)電脫網(wǎng)事故時(shí)有發(fā)生，致使風(fēng)電資源利用率受到限制，因此風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性已經(jīng)成為研究人員重點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題。電網(wǎng)不對(duì)稱故障通常引發(fā)風(fēng)電場(chǎng)電壓跌落，風(fēng)機(jī)為防止過(guò)電流損壞內(nèi)部電子器件而脫網(wǎng)。脫網(wǎng)風(fēng)機(jī)達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。因此，提高風(fēng)機(jī)低電壓穿越(low voltage ride through,LVRT)能力，改造風(fēng)機(jī)性能可以有效緩解風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)狀況，減少大規(guī)模連鎖脫網(wǎng)事故的發(fā)生。

暫態(tài)電壓是指快速突升的高電壓脈沖疊加到供電電壓上引起電壓升高，它是一種在持續(xù)時(shí)間范圍內(nèi)衰減較慢的過(guò)電壓。暫態(tài)過(guò)電壓是由于斷路器操作或發(fā)生短路故障，使電力系統(tǒng)經(jīng)歷過(guò)渡過(guò)程以后重新達(dá)到某種暫時(shí)穩(wěn)定的情況下所出現(xiàn)的過(guò)電壓，又稱工頻電壓升高。

有研究提出采用變頻器暫態(tài)電壓控制及槳距角控制改善雙饋風(fēng)場(chǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性以確保風(fēng)電機(jī)組LVRT功能的實(shí)現(xiàn)。以上方法均需要對(duì)風(fēng)機(jī)低電壓穿越能力進(jìn)行提高改造，目前有關(guān)風(fēng)電場(chǎng)LVRT的研究多側(cè)重于其原理以及控制技術(shù)方面，以單場(chǎng)為單位進(jìn)行的獨(dú)立控制慢慢表現(xiàn)出其不協(xié)調(diào)性與復(fù)雜性等特點(diǎn)，不能兼顧全局系統(tǒng)的調(diào)壓需求。因此而關(guān)于接入系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)集群之間的相互影響問(wèn)題尚需進(jìn)一步研究。

主成分分析法(principal component analysis，PCA)也稱主分量分析，旨在利用降維的思想，把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)(即主成分)，其中每個(gè)主成分都能夠反映原始變量的大部分信息，且所含信息互不重復(fù)。這種方法在引進(jìn)多方面變量的同時(shí)將復(fù)雜因素歸結(jié)為幾個(gè)主成分，使問(wèn)題簡(jiǎn)單化，同時(shí)得到的結(jié)果更加科學(xué)有效的數(shù)據(jù)信息。這種將問(wèn)題簡(jiǎn)化的能力正適合為復(fù)雜的風(fēng)場(chǎng)群按暫態(tài)行為是否相似進(jìn)行分群從而識(shí)別脫網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)。但是這方面的研究尚處于空白階段。因此現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中亟需要一種新型的技術(shù)方案來(lái)解決這一問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種基于主成分分析的風(fēng)電場(chǎng)群暫態(tài)電壓聚類識(shí)別方法，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)群并網(wǎng)點(diǎn)突發(fā)的暫態(tài)電壓受影響程度不同來(lái)將暫態(tài)行為相似的風(fēng)電場(chǎng)群進(jìn)行分群，從而準(zhǔn)確判斷脫網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)群。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于主成分分析的風(fēng)電場(chǎng)群暫態(tài)電壓聚類識(shí)別方法，其特征在于包括下列步驟：

步驟一、調(diào)度室采集各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)輸出電壓數(shù)據(jù)并發(fā)送給電力服務(wù)器，電力服務(wù)器將接收到的電壓值和預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值進(jìn)行比較；

步驟二、電力服務(wù)器識(shí)別到接收的電壓值比標(biāo)準(zhǔn)電壓低10％，錄全部風(fēng)場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓值信號(hào)S(n)＝[s₁(n),s₂(n),...,s_m(n)]^T，n＝1,2,...,N，

其中m為風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)量、n為每個(gè)風(fēng)場(chǎng)的電壓信號(hào)數(shù)量且N≥2、T表示矩陣轉(zhuǎn)置、S(n)為電壓值所組成的矩陣、s_m(n)表示第m個(gè)風(fēng)電廠的第n個(gè)電壓值信號(hào)；