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专利号: 2022111559061
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.采用高斯混合模型的风电场最优聚类等值方法,其特征在于,具体包括如下步骤:步骤1,通过风电场总控获取场内不同位置风机的风速;

步骤2,通过MATLAB/Simulink搭建多台含风电机组、变压器、集电线路物理参数的风电场模型,分别得到稳态有功功率和故障引起的电压跌落下的无功功率;

步骤3,选定高斯分布聚类分群采用的风速、稳态有功功率和步骤2故障引起的电压跌落下的无功功率,计算每一个样本点数据由其对应簇生成的概率,多步迭代得到更新簇的概率直到高斯收敛;分别将每一个样本划分到概率最大的簇中,最终得到N类聚类分群结果;

步骤4,根据步骤3的聚类分群结果计算似然函数值,然后采用赤池信息准则AIC和贝叶斯信息准则BIC评判选取聚类中心,所述聚类中心对应的风速为群内等效风速,由此获得N个聚类群;

步骤5,利用步骤4的聚类结果,在风电场等值计算中采用基于等值前后功率和电流相等的原则,分别将N个聚类群内的风电机组、变压器和集电线路进行简化等值,最终得到具有最优分群数的风电场简化等值结果。

2.根据权利要求1所述的采用高斯混合模型的风电场最优聚类等值方法,其特征在于,步骤2搭建的风电场模型包括多台1.5MW且具有低电压穿越能力的双馈风电机组,由

0.69kV/35kV箱式变压器汇集至集电线路,经35kV/110kV升压变压器接入大电网系统。

3.根据权利要求1所述的采用高斯混合模型的风电场最优聚类等值方法,其特征在于,步骤3采用三维高斯混合模型聚类方法具体如下:设输入的样本服从k个参数未知的高斯分布,每一个高斯分布都对应不同的均值 和协方差矩阵 ,其中1≤j≤k,那么服从同一分布的样本则被聚为一类;

将步骤2的风速、稳态有功功率和无功功率作为样本集 ,初始化高斯混合分布的参数混合系数 、均值向量 和协方差矩阵 ,并假设每个混合元素都具有对角矩阵,其次计算每一个样本点xi属于第j个高斯分布的概率 ,其中i=1,2,3,…m;

其中, 为第j个样本点, 为不同高斯分布对应的均值; 为不同高斯分布对应的协方差矩阵;

根据式(2)、式(3)和式(4)计算更新迭代的模型参数值均值向量 、协方差矩阵 和混合系数 ;

根据 将每一个样本划分到概率最大的簇中,依据三维的风速、稳态有功功率和无功功率样本集 进行三维聚类,得到最后的簇划分,最终得到N类聚类结果。

4. 根据权利要求1所述的采用高斯混合模型的风电场最优聚类等值方法,其特征在于,步骤4中利用AIC和BIC准则进行判别是否得到最优分群数:AIC和BIC定义分别如下所示:AIC=‑2ln(L)+2k(5)

式中,k为模型参数个数,m为样本数量, 为似然函数;其

中 为第j个不同样本点, 为不同高斯分布对应的均值, 为不同高斯分布对应的协方差矩阵;结合风机三维聚类数据,在不同的聚类数下对应不同AIC值和BIC值,当两者都取最小,此时的风电场聚类数达到最优解。

5.根据权利要求1所述的采用高斯混合模型的风电场最优聚类等值方法,其特征在于,步骤5的计算过程如下:等值后第A群风机的等值功率 和等值电流 可表示为:

等效后的第A群风电机组的阻抗可表示为:

式(7)和式(8)中 为群内风电场的等值功率, 为群内风电场出口处的等值电流, 为群内风电场的等值阻抗, 为单独每一台风机对应的功率, 为单独每一台风机对应的出口处电流, 为单独每一台风机对应的出口处电压, 为群内风电场出口处电压, 为风电场并网点电压, 为群内风电场的对地等效电容电流;

考虑群内每台风电机组的电容,第A群风电机组对地电容可以近似表示为单台风机对地电容之和;

式(9) 为第A群内所有风机的对地电容;

变压器参数容量采用群内单台容量的倍乘,发电机内部参数和阻抗依据并联原则采用群内单台阻抗的并联;第A群内等值升压变压器容量和阻抗可表示为:式(10)和式(11)中, 为第A群内风机的个数, 为单台变压器的容量, 为单台变压器的阻抗值。