[发明专利]一种基于主成分分析的风电场群暂态电压聚类识别方法

说明书

一种基于主成分分析的风电场群暂态电压聚类识别方法，本发明属于风电接入系统后的暂态安全稳定与控制技术领域，尤其涉及一种基于主成分分析的风电场群暂态电压识别方法。电网故障时，仅需要系统中各个风电场并网点实测电压数据，通过主成分分析将电压时间序列中冗余的无用信息剔除，只提取贡献率最大的前两个主成分，将其投影至二维平面后，再通过k‑means聚类算法分析各个风电场的亲疏关系，在线动态分析风电场分群的影响因素，可实现暂态行为强相关的风电场群的快速识别，有助于分析风电大规模接入地区系统故障集合，计划各个风电场无功补偿装置的配置容量，及风电场群之间的统一管理与协调控制。具有科学合理，适用性强，可靠性高，效果佳的优点。

技术领域

本发明属于风电接入系统后的暂态安全稳定与控制技术领域，尤其涉及一种基于主成分分析的风电场群暂态电压识别方法。

背景技术

受我国自然风力资源与负荷分布特点影响，大规模风电集群并网后伴随的电压安全问题表明其实质为电压敏感性强的弱连接送端系统。随着千万千瓦级容量的大型风电基地逐步建成，高风电渗透率环境下的风电脱网事故时有发生，致使风电资源利用率受到限制，因此风电场动态稳定性已经成为研究人员重点关注问题。电网不对称故障通常引发风电场电压跌落，风机为防止过电流损坏内部电子器件而脱网。脱网风机达到一定规模时，将严重影响系统稳定性。因此，提高风机低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)能力，改造风机性能可以有效缓解风机脱网状况，减少大规模连锁脱网事故的发生。

暂态电压是指快速突升的高电压脉冲叠加到供电电压上引起电压升高，它是一种在持续时间范围内衰减较慢的过电压。暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。

有研究提出采用变频器暂态电压控制及桨距角控制改善双馈风场的暂态电压稳定性以确保风电机组LVRT功能的实现。以上方法均需要对风机低电压穿越能力进行提高改造，目前有关风电场LVRT的研究多侧重于其原理以及控制技术方面，以单场为单位进行的独立控制慢慢表现出其不协调性与复杂性等特点，不能兼顾全局系统的调压需求。因此而关于接入系统的风电场集群之间的相互影响问题尚需进一步研究。

主成分分析法(principal component analysis，PCA)也称主分量分析，旨在利用降维的思想，把多指标转化为少数几个综合指标(即主成分)，其中每个主成分都能够反映原始变量的大部分信息，且所含信息互不重复。这种方法在引进多方面变量的同时将复杂因素归结为几个主成分，使问题简单化，同时得到的结果更加科学有效的数据信息。这种将问题简化的能力正适合为复杂的风场群按暂态行为是否相似进行分群从而识别脱网风电场。但是这方面的研究尚处于空白阶段。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于主成分分析的风电场群暂态电压聚类识别方法，根据风电场群并网点突发的暂态电压受影响程度不同来将暂态行为相似的风电场群进行分群，从而准确判断脱网风电场群。

本发明的目的是这样实现的：一种基于主成分分析的风电场群暂态电压聚类识别方法，其特征在于包括下列步骤：

步骤一、调度室采集各个风电场输出电压数据并发送给电力服务器，电力服务器将接收到的电压值和预设的标准电压值进行比较；

步骤二、电力服务器识别到接收的电压值比标准电压低10％，录全部风场并网点的电压值信号S(n)＝[s₁(n),s₂(n),...,s_m(n)]^T，n＝1,2,...,N，

其中m为风电场的数量、n为每个风场的电压信号数量且N≥2、T表示矩阵转置、S(n)为电压值所组成的矩阵、s_m(n)表示第m个风电厂的第n个电压值信号；