(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211180562.X (22)申请日 2022.09.26 (71)申请人 国网河南省电力公司电力科 学研究 院 地址 450052 河南省郑州市二七区嵩 山南 路85号 申请人 华中科技大 学 (72)发明人 高泽　张迪　苗世洪　李程昊　 崔惟　李晓萌　曹晓璐　陈幸伟　 虞天航　刘志伟　刘巍　肖寒　 (74)专利代理 机构 郑州知己知识产权代理有限 公司 41132 专利代理师 唐金欣 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06F 17/11(2006.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 113/06(2020.01) (54)发明名称 风电场机 群划分及等 值建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种风电场机群划分及等值 建模方法， 属于风电场机群划分及等值建模领 域， 包括以下步骤： 步骤1、 以风电场内各机组的 历史有功功率曲线为指标， 采用k ‑means聚类方 法对风电机组进行机群划分； 步骤2、 提出适用于 风电场的改进REI等值法， 基于风电场详细模型 参数及机群划分结果， 采用改进REI等值法对风 电场进行等值建模； 步骤3、 验证等值模 型的动态 性能。 本发明基于功率曲线k ‑means聚类的风电 场机群划分及基于改进REI等值法的风电场等值 建模方法， 通过合理地划分机群及对原始详细模 型等值， 在保证风电场模型仿真精度的同时， 降 低模型仿真的复杂 度， 从而大大提高风电场模型 动态仿真的效率。 权利要求书4页 说明书10页 附图5页 CN 115495913 A 2022.12.20 CN 115495913 A 1.一种风电场机群划分及等 值建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 以风电场内各机组的历史有功功率曲线为指标， 采用k ‑means聚类方法对风电 机组进行机群划分； 步骤2、 提出适用于风电场的改进REI等值法， 基于风电场详细模型参数及机群划分结 果， 采用改进REI 等值法对风电场进行等 值建模； 步骤3、 验证等 值模型的动态性能。 2.如权利要求1所述的风电场机群划分及等值建模方法， 其特征在于， 步骤1中， 基于功 率曲线k‑means聚类的风电场机群划分方法为： 依据每台风机的历史有功功率曲线对风电 场机群进行划分， 即k ‑means算法中样本点的坐标由各个时段的有功 功率值组成。 3.如权利要求2所述的风电场机群划分及等值建模方法， 其特征在于， 步骤2中， 对风电 机组、 机端变压器、 机端出 口馈线、 风电场集电网络的等值参数计算， 构建出风电场的等值 模型； 风电机组的等值参数计算方法： 假设风电场由N台型号相同的双馈风电机组组成， 按本 发明步骤1方法分群后， 分为K个机群， 每个机群等值为一台机组， 则等值机组的各部 分参数 计算方法如下： (1)发电机参数 式中， m为同一机群中风电机组的数量； S为单台风电机组的额定容量； Pi为机群内风电 机组i的有功功率； xs、 rs分别为单台风电机 组的定子电抗、 定子电阻； xr、 rr分别为单台风电 机组的转子电抗、 转子电阻； xm为励磁电抗； (2)轴系参数 式中， Tg为单台风电机组的发电机转子惯性时间常数； Tt为单台风电机组的风力机转子 惯性时间常数； Ks为单台风电机组的轴 系刚度系数； Ds为单台风电机组的阻尼系数； 风电机组机端变压器的等值参数计算方法： 风电场的变压器主要分为与风电机组相连 的机端变压器和处于整个风电场出口处的主变压器， 主变压器只有一台， 并不需要等值； 假 设风电场内各风电机组的机端变压器型号相同， 则机端变压器的等值参数计算方法如下式 所示： 式中， ST为单台机端变压器的额定容 量； xT为单台机端变压器的电抗； 风电机组出口馈线的等值参数计算方法： 假设风电场内各风电机组的出口馈线型号相 同， 则出口馈线的等 值参数计算方法如下式所示：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115495913 A 2式中， re、 xe分别为单台风电机组的出口馈线电阻、 电抗； 风电场集电网络的等 值参数计算方法： 假设某个机群内有m台风电机组， 首先应将该机群内的m个有源节点整合为1个， 根据 REI的等值原则， 若要保证有源节点合并前后， 原始的m个有源节点与风电场集电网络连接 处的电压及 复功率不变， 则等效有源节点需通过一个无损网与风电场集电网络相连； 由于 连接网络为无损网， 故等效有源节点的复功率满足如下关系式： 式中， 为等值有源节点的复功率； 有源节点合并后， REI无损网中支路导纳 中流经的电流应与合并前各有源节点对风 电场集电网络的注入电流分别相等(其中i ＝1,...,m)， 如下式所示： 式中， 为REI无损网中间节点的电压， 该值可任意选取， 通常 设为0； 为有源节点i 的复功率共 轭值； 分别为有源节点 i的电压及其共 轭值； 假设有源节点的功率因数为1， 则根据上式， 可进一 步推导得 表达式如下： 式中， PiAN为有源节点 i的有功功率； 有源节点合并后， REI无损网中支路导纳 中流经的电流应与合并前各有源节点对风 电场集电网络的注入电流之和相等， 如下式所示： 根据有源节点功率因数为1的假设及 可进一步推导得 表达式如下： 可按下式计算： 最终 的表达式如下：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115495913 A 3