一种风电暂态过程划分方法及装置

技术领域

本发明涉及风电场动态响应曲线暂态区间的自适应划分和并网性能的在线计算领域，具体涉及一种风电暂态过程划分方法及装置。

背景技术

近年来，随着风电技术的不断发展和风电装机规模的迅速增加，在我国风资源丰富的地区已经形成了高比例风电系统的电网形态。与传统的火电相比，风电的支撑性较弱，并网特性不足，随着风电占比的不断增加，高比例风电系统的安全稳定性逐渐减弱。为了提升风电系统的安全稳定性、精确计算风电系统的并网性能，需要准确划分响应曲线的暂态区间。

目前，区分数据(电流、电压、有功功率、无功功率等)响应曲线暂态过程的方法主要是人通过肉眼观察结合相关测试评价标准来确定的，难以满足高比例风电系统的在线监测和并网性能的在线评估的迫切需求，因此，在工程上急需找到一种方法，可通过在线检测数据在无人参与的情况下来自动的划分响应曲线的暂态过程。

目前为止，对响应曲线暂态区间自动划分方法的研究较少，并没有相关的文献和专利公开此类方法。为了解决这个工程应用面临的实际问题，本发明旨在提出一个易于软件实现的响应曲线的暂态区间的自动划分方法，该方法计算量小，计算速度快，可以直接用于风电场并网特性性能指标在线计算，且同样适用于风电场并网特性性能指标离线计算。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种风电风电暂态过程划分方法，该方法通过在线检测数据在无人参与的情况下来自动的划分响应曲线的暂态过程，有效地提升了风电系统的安全稳定性。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种风电暂态过程划分方法，其改进之处在于，所述方法包括：

根据风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组确定风电场的暂态子区间；

基于所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组和所述风电场的暂态子区间划分风电场的暂态区间。

优选的，所述采样数据为电流、电压、有功功率或无功功率。

优选的，所述风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组中元素的计算式如下：

a

所述风电场的采样数据数组对应的二阶差分数组中元素的计算式如下：

a

其中，k为风电场采样数据的采样率，a(n)为风电场的采样数据数组中的第n个元素，a(n+1)为风电场的采样数据数组中的第n+1个元素，a

优选的，所述根据风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组确定风电场的暂态子区间，包括：

依次选取风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组中连续且不小于第一预设阈值的一阶差分数据作为风电场的暂态子区间，并依据暂态子区间的选取顺序对所述暂态子区间进行编号。

优选的，所述基于所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组和所述风电场的暂态子区间划分风电场的暂态区间，包括：

根据各暂态子区间中编号相邻的暂态子区间中的元素值对各暂态子区间进行合并，获取合并后的暂态子区间，并依次对合并后的暂态子区间进行编号；

根据所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组以及各合并后的暂态子区间中编号相邻的合并后的暂态子区间中元素的编号对各合并后的暂态子区间进行合并，获取风电场的暂态区间。

进一步的，所述根据各暂态子区间中编号相邻的暂态子区中的元素值对各暂态子区间进行合并，获取合并后的暂态子区间，包括：

若第j+1个暂态子区间中最小标号对应的元素值与第j个暂态子区间中最大标号对应的元素值之间的差值不大于预设时间阈值，则合并所述第j个暂态子区间和第j+1个暂态子区间，其中，j∈(1,2,...,Q-1)，Q为风电场的暂态子区间的总个数。

进一步的，所述根据所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组以及各合并后的暂态子区间中编号相邻的合并后的暂态子区间中元素的编号对各合并后的暂态子区间进行合并，获取风电场的暂态区间，包括：

若第i个合并后的暂态子区间中最大标号与第i+1个合并后的暂态子区间中最小标号之间的编号在所述采样数据数组对应二阶差分数组中对应的元素值的绝对值的平均值不小于第二预设阈值，则合并所述第i个合并后的暂态子区间和第i+1个合并后的暂态子区间，其中，i∈(1,2,...,K-1)，K为风电场的合并后的暂态子区间的总个数。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种风电暂态过程划分装置，其改进之处在于，所述装置包括：

确定模块，用于根据风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组确定风电场的暂态子区间；

划分模块，用于基于所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组和所述风电场的暂态子区间划分风电场的暂态区间。

优选的，所述确定模块，具体用于：

依次选取风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组中连续且不小于第一预设阈值的一阶差分数据作为风电场的暂态子区间，并依据暂态子区间的选取顺序对所述暂态子区间进行编号。

优选的，所述划分模块，具体用于：

根据各暂态子区间中编号相邻的暂态子区间中的元素值对各暂态子区间进行合并，获取合并后的暂态子区间，并依次对合并后的暂态子区间进行编号；

根据所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组以及各合并后的暂态子区间中编号相邻的合并后的暂态子区间中元素的编号对各合并后的暂态子区间进行合并，获取风电场的暂态区间。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明提供的技术方案，根据风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组确定风电场的暂态子区间，基于所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组和所述风电场的暂态子区间划分风电场的暂态区间，该方案从工程应用面临的实际问题出发，计算量小，计算速度快，易于软件实现，同时适用于在线计算和离线计算，且具有普适性，可用于任何需要分析响应曲线的暂态特征的情况，直接解决了划分响应曲线暂态区间不精准的工程问题，通过在线检测数据在无人参与的情况下来自动的划分响应曲线的暂态过程，满足了高比例风电系统的在线监测和并网性能的在线评估的迫切需求的同时，有效地提升了风电系统的安全稳定性。

附图说明

图1是一种风电暂态过程划分方法的流程图；

图2是一种风电暂态过程划分方法的暂态区间计算流程图；

图3是一种风电暂态过程划分方法的风电场有功功率设定值示意图；

图4是一种风电暂态过程划分方法的风电场有功功率实际值示意图；

图5是一种风电暂态过程划分方法的机端电压测量值；

图6是一种风电暂态过程划分方法的一阶差分值；

图7是一种风电暂态过程划分方法的二阶差分值；

图8是一种风电暂态过程划分方法的机端电压跌落过程的局部放大图；

图9是一种风电暂态过程划分方法的一阶差分结果的局部放大图；

图10是一种风电暂态过程划分方法的二阶差分结果的局部放大图；

图11是一种风电暂态过程划分方法的机端电压恢复过程的局部放大图；

图12是一种风电暂态过程划分方法的一阶差分结果的局部放大图；

图13是一种风电暂态过程划分方法的二阶差分结果的局部放大图；

图14是一种风电暂态过程划分方法的机端电压跌路期间的局部放大图；

图15是一种风电暂态过程划分方法的一阶差分结果的局部放大图；

图16是一种风电暂态过程划分方法的二阶差分结果的局部放大图；

图17是一种风电暂态过程划分装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

由于目前为止，对响应曲线暂态区间自动划分方法的研究较少，并没有相关的文献和专利公开此类方法，为了满足高比例风电系统的在线监测和并网性能的在线评估的迫切需求，本发明提出一种风电暂态过程划分方法，下面进行详细说明，如图1所示，包括如下步骤：

步骤101：根据风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组确定风电场的暂态子区间；

步骤102：基于所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组和所述风电场的暂态子区间划分风电场的暂态区间。

优选的，所述采样数据为电流、电压、有功功率或无功功率。

一种风电暂态过程划分方法的暂态区间计算流程图，如图2所示，风电场的有功功率控制性能指标判定的示意图，如图3和图4所示，(其它的控制性能指标判定方法于此类似)，通常控制性能指标的判定包括稳态偏差、响应时间、响应速率等。图中X表示可以表示有功功率、无功功率和电压，X

其中X

如果需要进行性能指标的计算，首先需要根据采集数据来自动确定t

在现场的数据采集过程中，图3和图4所示的曲线可以用一组固定采样率的数组a来表示。

其中a＝[a

具体的暂态区间划分和计算方法为：

对机端电压测量数据a

其中，T取值0.01。

对数组a进行差分运算，得到差分数组a

优选的，所述风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组中元素的计算式如下：

a

所述风电场的采样数据数组对应的二阶差分数组中元素的计算式如下：

a

其中，k为风电场采样数据的采样率，a(n)为风电场的采样数据数组中的第n个元素，a(n+1)为风电场的采样数据数组中的第n+1个元素，a

选取阈值ε

选取阈值ε

优选的，所述根据风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组确定风电场的暂态子区间，包括：

依次选取风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组中连续且不小于第一预设阈值的一阶差分数据作为风电场的暂态子区间，并依据暂态子区间的选取顺序对所述暂态子区间进行编号。

为了实现步骤102，本发明提供了一种最佳实施例，判断区间k

选取ε

判断需要对k

由此，可以判断出机端电压测试曲线有2个暂态区间I

优选的，所述基于所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组和所述风电场的暂态子区间划分风电场的暂态区间，包括：

根据各暂态子区间中编号相邻的暂态子区间中的元素值对各暂态子区间进行合并，获取合并后的暂态子区间，并依次对合并后的暂态子区间进行编号；

根据所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组以及各合并后的暂态子区间中编号相邻的合并后的暂态子区间中元素的编号对各合并后的暂态子区间进行合并，获取风电场的暂态区间。

进一步的，所述根据各暂态子区间中编号相邻的暂态子区中的元素值对各暂态子区间进行合并，获取合并后的暂态子区间，包括：

若第j+1个暂态子区间中最小标号对应的元素值与第j个暂态子区间中最大标号对应的元素值之间的差值不大于预设时间阈值，则合并所述第j个暂态子区间和第j+1个暂态子区间，其中，j∈(1,2,...,Q-1)，Q为风电场的暂态子区间的总个数。

进一步的，所述根据所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组以及各合并后的暂态子区间中编号相邻的合并后的暂态子区间中元素的编号对各合并后的暂态子区间进行合并，获取风电场的暂态区间，包括：

若第i个合并后的暂态子区间中最大标号与第i+1个合并后的暂态子区间中最小标号之间的编号在所述采样数据数组对应二阶差分数组中对应的元素值的绝对值的平均值不小于第二预设阈值，则合并所述第i个合并后的暂态子区间和第i+1个合并后的暂态子区间，其中，i∈(1,2,...,K-1)，K为风电场的合并后的暂态子区间的总个数。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种风电暂态过程划分装置，如图17所示，其改进之处在于，所述装置包括：

确定模块，用于根据风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组确定风电场的暂态子区间；

划分模块，用于基于所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组和所述风电场的暂态子区间划分风电场的暂态区间。

优选的，所述确定模块，具体用于：

所述风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组中元素的计算式如下：

a

所述风电场的采样数据数组对应的二阶差分数组中元素的计算式如下：

a

其中，k为风电场采样数据的采样率，a(n)为风电场的采样数据数组中的第n个元素，a(n+1)为风电场的采样数据数组中的第n+1个元素，a

依次选取风电场的采样数据数组对应的一阶差分数组中连续且不小于第一预设阈值的一阶差分数据作为风电场的暂态子区间，并依据暂态子区间的选取顺序对所述暂态子区间进行编号。

优选的，所述划分模块，具体用于：

根据各暂态子区间中编号相邻的暂态子区间中的元素值对各暂态子区间进行合并，获取合并后的暂态子区间，并依次对合并后的暂态子区间进行编号；

根据所述风电场的采样数据数组对应二阶差分数组以及各合并后的暂态子区间中编号相邻的合并后的暂态子区间中元素的编号对各合并后的暂态子区间进行合并，获取风电场的暂态区间；

若第j+1个暂态子区间中最小标号对应的元素值与第j个暂态子区间中最大标号对应的元素值之间的差值不大于预设时间阈值，则合并所述第j个暂态子区间和第j+1个暂态子区间，其中，j∈(1,2,...,Q-1)，Q为风电场的暂态子区间的总个数；

若第i个合并后的暂态子区间中最大标号与第i+1个合并后的暂态子区间中最小标号之间的编号在所述采样数据数组对应二阶差分数组中对应的元素值的绝对值的平均值不小于第二预设阈值，则合并所述第i个合并后的暂态子区间和第i+1个合并后的暂态子区间，其中，i∈(1,2,...,K-1)，K为风电场的合并后的暂态子区间的总个数。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。