[发明专利]一种计及低压穿越特性的直驱风电场机群划分方法

摘要

本发明公开了一种计及低压穿越特性的直驱风电场机群划分方法，包括：1、建立直驱风电场的详细模型；2、采集各台风电机组的输入风能；3、采集故障时刻各台风电机组的机端电压值；4、设定电网电压跌落时网侧变流器有功电流参考值；5、判断各台风电机组卸荷电路导通情况；6、应用免疫随机k值和敏感聚类中心的改进K均值聚类算法完成直驱风电场机群划分。本发明能够准确表征直驱风电场内各台风电机组卸荷电路导通情况，提高直驱风电场机群划分质量，从而有效提高直驱风电场等值模型对风电场输出外特性的拟合精度。

主权项

1.一种计及低压穿越特性的直驱风电场机群划分方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立直驱风电场的详细模型；所述直驱风电场是由n台型号相同的直驱永磁风电机组组成，所述详细模型包括：风电场内各台风电机组的单机模型、集电线路模型、机端变压器模型以及主变压器模型；其中，所述风电机组的单机模型包括：风力机模型、永磁同步发电机模型、全功率变流器及其控制系统模型、变桨距控制系统模型、卸荷电路及其控制系统模型；步骤2、采集各台风电机组的输入风能；采集所述直驱风电场的n台直驱永磁风电机组的实时风速，并将各台风电机组的输入风能记为{P1w,P2w,…,Pjw,…,Pnw}，Pjw表示第j台风电机组的输入风能；步骤3、采集故障时刻各台风电机组的机端电压值；设定在t0时刻，在所述直驱风电场的出口处设置三相短路故障，并采集t0时刻各台风电机组的机端电压值，记为{U1(t0),U2(t0),…,Uj(t0),…,Un(t0)}，Uj(t0)表示t0时刻第j台风电机组的机端电压值，取标幺值；在t1时刻将所述三相短路故障切除；步骤4、设定电网电压跌落时网侧变流器有功电流参考值；步骤4.1、利用式(1)获得稳态时网侧变流器直流电压PI调节器的指令值idref1： i d r e f 1 = - ( K d p + K d i s ) ( U d c * - U d c ) - - - ( 1 ) ]]>式(1)中，Kdp和Kdi分别为网侧变流器中直流母线电压控制外环的比例系数和积分系数；Udc为稳态时风电机组的直流母线电压，取标幺值；为风电机组的直流母线电压参考值，取标幺值；步骤4.2、在所述直驱风电场三相短路故障期间，当风电机组并网点电压低于标称电压的20％时，将风电机组从电网切出；当风电机组并网点电压处于标称电压的20％～90％区间内，利用式(2)计算网侧变流器的无功电流参考值iqref2(t)：iqref2(t)＝1.5(0.9-Ug(t))IN(0.2pu≤Ug(t)≤0.9pu) (2)式(2)中，Ug(t)为风电机组并网点电压的标幺值；IN为网侧变流器额定电流的标幺值；步骤4.3、利用式(3)获得有功电流参考值限制值idref2(t)： i d r e f 2 ( t ) = i m a x 2 - i q r e f 2 2 ( t ) - - - ( 3 ) ]]>式(3)中，imax为网侧变流器允许的最大电流值；步骤4.4、选取稳态时直流电压PI调节器的指令值idref1和有功电流参考值限制值idref2(t)中较小的值作为电网电压跌落时网侧变流器有功电流参考值idref(t)；步骤5、判断各台风电机组卸荷电路导通情况；步骤5.1、在所述t1时刻，利用式(4)获得第j台风电机组网侧功率变流器直流母线电压Ujdc(t1)： ∫ t 0 t 1 C j U j d c ( t ) dU j d c ( t ) d t = ∫ t 0 t 1 ( P j w - 3 2 U g ( t ) i d r e f ( t ) S B ) - - - ( 4 ) ]]>式(4)中，Cj为第j台风电机组的直流母线电容值，SB为网侧变流器的基准容量；步骤5.2、比较t1时刻第j台风电机组的直流母线电压Ujdc(t1)和卸荷电路动作阈值Udc_in的大小，若Ujdc(t1)大于Udc_in，则判定第j台风电机组卸荷电路导通；反之，判定第j台风电机组卸荷电路未导通；步骤6、应用免疫随机k值和敏感聚类中心改进K均值聚类算法划分直驱风电场机群；步骤6.1、将n台直驱永磁风电机组中所有卸荷电路导通的风电机组划分为一个机群；步骤6.2、以故障时刻各台风电机组的机端电压值为分群指标，应用免疫随机k值和敏感聚类中心改进K均值聚类算法，将剩余的卸荷电路未导通的m台风电机组划分为k个机群。