一種風(fēng)電場(chǎng)機(jī)群劃分方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電場(chǎng)機(jī)群劃分方法，該方法基于風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)場(chǎng)內(nèi)機(jī)組進(jìn)行機(jī)群劃分。在數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中，由于測(cè)量系統(tǒng)的缺陷或執(zhí)行錯(cuò)誤等因素，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可能會(huì)含有噪聲數(shù)據(jù)，為減小噪聲數(shù)據(jù)的干擾，本發(fā)明首先基于樣本點(diǎn)處的勢(shì)值對(duì)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行孤立點(diǎn)數(shù)據(jù)處理。在機(jī)群劃分時(shí)，當(dāng)兩個(gè)機(jī)群中心初始位置較近時(shí)，其包含的冗余信息較多，劃分結(jié)果容易陷入局部最優(yōu)，本發(fā)明針對(duì)此將歐氏距離最小的樣本組向均值點(diǎn)移動(dòng)，并用移動(dòng)后的樣本組的均值替換原來(lái)的樣本組，通過(guò)該方法獲得具有多樣性的初始機(jī)群中心的位置，提高了全局搜索能力。采用本發(fā)明提出的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)群劃分方法能夠?qū)⒕哂邢嘟\(yùn)行點(diǎn)的風(fēng)電機(jī)組劃分為同一機(jī)群，優(yōu)化了風(fēng)電場(chǎng)等值建模方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種風(fēng)電場(chǎng)機(jī)群劃分方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電場(chǎng)機(jī)群劃分方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著化石能源危機(jī)、環(huán)境污染和溫室效應(yīng)等問(wèn)題的進(jìn)一步加劇，人們對(duì)低成本、無(wú)污染、可再生的風(fēng)力發(fā)電的關(guān)注度逐漸增加，風(fēng)力發(fā)電已成為當(dāng)今世界應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、技術(shù)最為成熟的可再生能源發(fā)電方式。隨著風(fēng)力發(fā)電和并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響日趨明顯，為分析風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響，需要建立準(zhǔn)確合理的風(fēng)電場(chǎng)模型。
[0003]傳統(tǒng)的單機(jī)等值模型假設(shè)場(chǎng)內(nèi)風(fēng)速分布均勻，所有風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行點(diǎn)相同，而這一假設(shè)忽略了尾流效應(yīng)和遲滯效應(yīng)等因素的影響，通常是不合理的。部分學(xué)者提出多機(jī)表征模型，其主要思想是以機(jī)組具有相近運(yùn)行點(diǎn)為機(jī)群劃分原則，采用某些聚類(lèi)算法進(jìn)行機(jī)群劃分，將同群內(nèi)的機(jī)組合并為一臺(tái)等值機(jī)。k-means聚類(lèi)算法是一種最常用的基于劃分的聚類(lèi)算法，對(duì)于處理大數(shù)據(jù)集具有快速、高效以及可伸縮性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行中，風(fēng)電機(jī)組的輸入風(fēng)速是其運(yùn)行中的一個(gè)重要特征量，可以反映風(fēng)在風(fēng)機(jī)上的作用情況，也可以反映機(jī)組所在地理位置的地形地貌以及相鄰機(jī)組之間相互影響等情況。機(jī)組的輸出功率是其風(fēng)速經(jīng)過(guò)復(fù)雜的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能物理過(guò)程的結(jié)果，反映了機(jī)組的控制及運(yùn)行性能等概況，故用于風(fēng)電場(chǎng)機(jī)群劃分的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通?？梢圆捎蔑L(fēng)速、有功功率、無(wú)功功率等。但是一方面，由于k-means聚類(lèi)算法利用迭代的重定位技術(shù)，在聚類(lèi)劃分時(shí)將簇的質(zhì)心作為聚類(lèi)中心進(jìn)行下一次機(jī)群劃分，如果實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中含有大量的孤立點(diǎn)數(shù)據(jù)，將會(huì)導(dǎo)致聚類(lèi)中心遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)密集區(qū)，而趨向孤立點(diǎn)數(shù)據(jù)，將會(huì)在很大程度上降低聚類(lèi)質(zhì)量。
[0005]另一方面,k-means聚類(lèi)算法對(duì)初始聚類(lèi)中心的選取是隨機(jī)的，當(dāng)兩個(gè)機(jī)群中心初始位置較近時(shí)，其包含的冗余信息較多，劃分結(jié)果容易陷入局部最優(yōu)，造成聚類(lèi)結(jié)果的不準(zhǔn)確性和不穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)目前風(fēng)電場(chǎng)機(jī)群劃分質(zhì)量不高問(wèn)題，提出了一種風(fēng)電場(chǎng)機(jī)群劃分方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0007]步驟1、風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)孤立點(diǎn)數(shù)據(jù)處理；
[0008]步驟2、初始機(jī)群中心優(yōu)化過(guò)程；
[0009]步驟3、機(jī)群劃分，判斷是否滿(mǎn)足終止條件；如果是，則機(jī)群劃分結(jié)束；否則執(zhí)行步驟4;
[0010]步驟4、更新機(jī)群中心。
[0011]所述步驟I中，風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)孤立點(diǎn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程為:
[0012]步驟101、假設(shè)某時(shí)段內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)中有η臺(tái)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，選取該時(shí)段內(nèi)并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組的實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、有功功率或無(wú)功功率作為樣本，建立實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)樣本矩陣:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)電場(chǎng)機(jī)群劃分方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟1、風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)孤立點(diǎn)數(shù)據(jù)處理； 步驟2、初始機(jī)群中心優(yōu)化過(guò)程； 步驟3、機(jī)群劃分，判斷是否滿(mǎn)足終止條件；如果是，則機(jī)群劃分結(jié)束；否則執(zhí)行步驟.4 ； 步驟4、更新機(jī)群中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟I中，風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)孤立點(diǎn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程為: 步驟101、假設(shè)某時(shí)段內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)中有η臺(tái)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，選取該時(shí)段內(nèi)并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組的實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、有功功率或無(wú)功功率作為樣本，建立實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)樣本矩陣:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟2中，初始機(jī)群中心優(yōu)化過(guò)程為: 步驟201、計(jì)算任意兩個(gè)機(jī)組樣本組之間的歐氏距離，第u臺(tái)樣本組Xu和第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組樣本組Xw之間的歐氏距離Huw計(jì)算方法如下，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟3中，機(jī)群劃分過(guò)程為: 步驟301、對(duì)X中的任意一個(gè)機(jī)群樣本組Xi而言，計(jì)算其與k個(gè)機(jī)群中心的歐氏距離，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟4中，更新機(jī)群中心過(guò)程為: 當(dāng)完成第T次機(jī)群劃分時(shí)，設(shè)第r個(gè)機(jī)群Gf所含的機(jī)組數(shù)目為f1 = 12,-:k)，更新機(jī)群中心，
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103955521SQ201410193280
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】林俐, 潘險(xiǎn)險(xiǎn), 趙雙, 張凌云, 李丹, 李亮玉, 李凱, 吳聰聰, 鄒蘭青, 周鵬, 李詩(shī)童 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)