[发明专利]一种双馈风力发电场多机表征等值建模方法

权利要求书

1.一种双馈风力发电场多机表征等值建模方法，其特征在于，所述建模方法包括以下步骤：

步骤S1：采集当前时刻每台风力机所处位置的风速、双馈发电机转速、双馈发电机输出有功功率的特征状态变量数据，并将其组成矢量保存起来；

步骤S2：利用模糊C均值聚类算法对全部风力机的特征状态变量矢量进行分类，将整个双馈风电场内的风力机被划分为C个分群；

步骤S3：采用容量加权法，将被划分为同一个分群内的风力机等值为一台风力机，双馈风电场的等值模型将由C台等值风力机组成；

步骤S4：累加C台等值风力机输出的有功功率和无功功率，即可得到整个双馈风电场等值模型输出的有功功率和无功功率；

所述步骤S3采用容量加权法，将被划分为同一个分群内的风力机等值为一台风机，包括以下步骤：

步骤S31：统计每一个分群内风力机的台数，将同一个分群内的所有风力机等值成为一台风力机，以某一个分群为例，假设该分群内包含H台风力机，则该分群的双馈发电机等值模型的参数满足：

Sseq1=Σp=1HSsprreq1=1/Σp=1Hrrp,rseq1=1/Σp=1Hrsp,Lreq1=1/Σp=1HLrp,Lseq1=1/Σp=1HLspTeq1=Σp=1HTp,Deq1=Σp=1HDp]]>

式中：S_sp、r_rp、r_sp、L_rp、L_sp、T_p、D_p分别为等值前一台双馈发电机的额定容量、转子电阻、定子电阻、转子电感、定子电感、惯性时间常数、轴系阻尼系数；S_seq1、r_req1、r_seq1、L_req1、L_seq1、T_eq1、D_eq1分别为等值双馈发电机的额定容量、转子电阻、定子电阻、转子电感、定子电感、惯性时间常数、轴系阻尼系数；

步骤S32，计算与等值双馈发电机相连的等值变压器的参数，仍以该分群为例，等值变压器的参数满足：

STeq1=Σp=1HSTprTeq1=1/Σp=1HrTpLTeq1=1/Σp=1HLTp;]]>

式中：S_Tp、r_Tp、L_Tp分别为等值前一台变压器的额定容量、励磁电阻、励磁电感；S_Teq1、r_Teq1、L_Teq1分别为等值变压器的额定容量、励磁电阻、励磁电感。

2.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电场多机表征等值建模方法，其特征在于，所述步骤S2利用模糊C均值聚类算法对全部风力机的特征状态变量矢量进行分类，包括以下步骤：

步骤S21，采集当前时刻每台风力机所处位置的风速V、双馈发电机转速ω、双馈发电机输出有功功率P等数据并将其组成矩阵S满足：

S=x1x2...xi...xn=V1V2...Vi...Vnω1ω2...ωi...ωnP1P2...Pi...Pn;]]>

式中：i＝1,2，…,n；n为双馈风电场风力机的总台数；x_i为第i台风力机的特征状态变量列矢量，x_i＝[V_i ω_i P_i]；V_i为第i台风力机所处位置的风速，ω_i为第i台双馈发电机转速，P_i为第i台双馈发电机输出有功功率；

步骤S22：模糊C均值聚类算法初始化，设置聚类个数C，模糊指数m，m＝3；误差阈值ε，ε＝0.001；

步骤S23：在x₁、x₂、…、x_i、…x_n中选取前C个特征状态变量列矢量作为初始聚类中心，其中，i＝1，…,n，并组成矩阵V：

V＝[v₁ v₂ ... v_j ... v_C]，其中，j＝1,2,…,C；

式中：v_j为聚类中心列向量，且i＝j时，x_i＝v_j；

步骤S24：计算x_i与v_j之间的欧式距离d_ij：

dij=||xi-vj||=(Vi-Vj)2+(ωi-ωj)2+(Pi-Pj)2;]]>

式中：V_j为第j台风力机所处位置的风速，ω_j为第j台双馈发电机转速，P_j为第j台双馈发电机输出有功功率；

步骤S25，计算x_i相对于v_j的隶属度u_ji，并组成隶属度矩阵U：

其中，i＝1,2，…,n；j＝1,2,…,C；

U=U1U2...Ui...Un=u11...u1i...u1n...............uj1...uji...ujn...............uC1...uCi...uCn;]]>

式中：d_kj表示x_k与v_j之间的欧式距离，U_i＝[u_1i ... u_ji ... u_Ci]；

步骤S26，计算聚类损失函数J，若J≥ε，则转入步骤S27；若J＜ε，则计算结束，并从U₁开始，寻找U₁组成元素u11、u21、…、uj1、…uC1中的最小值u_q1，其中，q∈[1,2...C]，则第一台风力机被划分为第q类，用同样的方法依次寻找U₂、…、U_n中各组成元素的最小值，这样n台风力机就被分成了C类，则聚类损失函数J满足：

J=Σj=1nΣi=1cuijmdij2;]]>

步骤S27，计算新的聚类中心vj，重复步骤S24、S25、S26，直至满足J＜ε，即可得到整个双馈风电场被划分为C个分群的聚类结果，所述聚类中心v_j满足：

vj=Σj=1nuijmxjΣj=1nuijm.]]>