CN105529740B - 一种风电场以及风电场并网处的闪变评估方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种风电场以及风电场并网处的闪变关联评估方法和系统，其中，所述方法包括：采集风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据；对采集的机端电压数据和风电场并网处电压数据进行同步；根据同步的机端电压数据和风电场并网处电压数据，计算风电场内各个风电机组机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数；归一化评估风电场的所有风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关度。本发明的技术方案能够准确评估风电场并网处公共连接点的电压闪变是否由风电场一期，以及能够定量分析风电场对电压闪变值的贡献程度。

Description

一种风电场以及风电场并网处的闪变评估方法和系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风电场以及风电场并网处的闪变评估方法和系统。

背景技术

随着风电大规模接入电网，风电的电能质量日益突出，其中，风电的闪变指标尤其需要关注，这是因为风电出力受风速的影响极大，其电压波动显著。

目前风电并网的技术规范通常是将机端的690V交流电就地升压为35kV，然后送至风电场升压站，再将电压升至110kV或220kV并网。然而，在风电110kV或220kV风电场并网处所测得的电压闪变值是属于母线的公共值，无法定性判定该值是否是由风电场引起，也无法定量分析风电场对该电压闪变值的贡献程度。

发明内容

本发明实施例中提供了一种风电场以及风电场并网处的闪变评估方法和系统，以解决现有技术中无法定性判定在风电场并网处测得的电压闪变值是否由风电场引起，也无法定量分析风电场对该电压闪变值的贡献程度的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

根据本发明的第一方面，提出了一种风电场以及风电场并网处的闪变关联评估方法，该闪变关联评估方法包括：

采集风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据；

对采集的所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据进行同步，以保证所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据在统一时钟下进行分析；

根据同步后的所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据，计算风电场内各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数；

归一化评估所述风电场的所有风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关度。

优选地，所述采集风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据的步骤具体包括：

风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据的采样频率均大于或等于每10周波1024点；

分别根据所述机端电压数据和风电场并网处电压数据，按照以下公式计算机端和风电场并网处的电压有效值：

式中，K取1024，X_i表示风电机组的机端第i个采样点的电压有效值，Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压有效值，u_kx为机端第K个采样时刻的电压数据，u_ky为风电场并网处第K个采样时刻的电压数据。

优选地，所述计算风电场内所有风电机组机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数的步骤具体包括：

按照以下公式分别计算风电场内各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数：

式中，r_XY(j)表示第j台风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，j表示第j台风电机组，n表示采样点的数量，X_i(j)表示第j台风电机组第i个采样点的电压值，Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压值，表示第j台风电机组n个采样点的电压均值，表示风电场并网处n个采样点的电压均值。

优选地，所述归一化评估所述风电场的所有风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关度的方法具体包括：

按照以下公式计算风电场电压值与风电场并网处电压值的相关度：

式中，N为风电场内所有风电机组的数量，r_XY(j)表示第j台风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，R_XY表示风电场电压值与风电场并网处电压的相关度；

依据R_XY的值所在相关度范围以及所述相关度范围对应的贡献程度等级，评估所述风电场对风电场并网处电压闪变值的贡献程度，若R_XY<0.4则贡献程度为低，若0.4≤R_XY≤0.7则贡献程度为中，若R_XY>0.7则贡献程度为高。

根据本发明的第二方面，还提出了一种风电场以及风电场并网处的闪变关联评估系统，该闪变关联评估系统包括：

数据采集模块、统一触发脉冲模块、相关性分析模块和闪变评估模块；其中，所述统一触发脉冲模块、所述数据采集模块、所述相关性分析模块和所述闪变评估模块依次相连，

所述数据采集模块，用于采集风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据；

所述统一触发脉冲模块，用于对采集的所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据进行同步，以保证所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据在统一时钟下进行分析；

所述相关性分析模块，用于根据同步的所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据，计算所述风电场内所有风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数；

所述闪变评估模块，用于归一化评估所述风电场内各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关度。

优选地，所述风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据的采样频率分别大于或等于每10周波1024点，所述数据采集模块，还用于根据所述机端电压数据和风电场并网处电压数据，按照以下公式分别计算机端和风电场并网处的电压有效值：

式中，K取1024，X_i表示某个风电机组第i个采样点的电压有效值，Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压有效值，u_kx为机端第K个采样时刻的电压数据，u_ky为风电场并网处第K个采样时刻的电压数据。

优选地，所述相关性分析模块，还用于按照以下公式计算各风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数：

式中，r_XY(j)表示第j台风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，j表示第j台风电机组，n表示采样点的数量；X_i(j)表示第j台风电机组第i个采样点的电压值，Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压值，表示第j台风电机组n个采样点的电压均值，表示风电场并网处n个采样点的电压均值。

优选地，所述闪变评估模块，还用于按照以下公式计算风电场电压值与风电场并网处电压值的相关度：

式中，N为风电机组的数量，r_XY(j)表示第j台风电机组与风电场并网处的相关系数，R_XY表示风电场电压值与风电场并网处电压的相关度；

所述闪变评估模块，还用于依据R_XY的值所在相关度范围以及所述相关度范围对应的贡献程度等级，评估所述风电场对风电场并网处电压闪变值的贡献程度。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的风电场以及风电场并网处的闪变关联评估方案，通过在同一时钟下，分析机端电压数据和风电场并网处电压数据，然后根据同步的机端电压数据和风电场并网处电压数据计算预定时间段内风电场内所有风电机组的机端(如690V侧机端)电压值与风电场并网处电压值的相关系数，然后归一化评估风电场内各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关度，即将风电场内风电机组电压波动曲线与风电场并网处电压波动曲线做关联分析，若波动趋势一致即可认为关联，若波动趋势不一致则认为不关联，能够根据各个风电机组机端电压值与风电场并网处电压值的相关度判断风电场整体与并网处电压的相关度，进而根据该相关度的大小即可定性和定量判断风电场对电压闪变值的贡献程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种风电场以及风电场并网处的闪变关联评估系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种风电场以及风电场并网处的闪变关联评估方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种风电场以及风电场并网处的闪变评估系统的结构示意图，如图1所示，风电场的电网结构包括：风电机组G1～G33、风电机组变压器T1～T33、机端电压互感器PT1～PT33、风电场升压站升压变压器T34、升压站110KV并网处电压互感器PT34、35kV母线和110kV母线；风电机组变压器T1～T33的变比为690V/35kV，风电场升压站升压变压器T34的变比为35kV/110kV；机端电压互感器PT1～PT33为690V侧电压互感器。

如图1所示，本发明实施例提供的一种风电场以及风电场并网处的闪变关联评估系统由数据采集模块110、统一触发脉冲模块120、相关性分析模块130和闪变评估模块140组成；统一触发脉冲模块120、数据采集模块110、相关性分析模块130和闪变评估模块140依序相连，其中，

数据采集模块110，用于实现对风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据的采集；其中，采集的机端电压数据为风电机组690V侧机端电压数据。

统一触发脉冲模块120，用于对采集的所述机端电压数据和风电场并网处电压数据进行同步，以保证对机端电压和风电场并网处电压的相关性分析是在统一时钟下进行的；进行同步后，即将同一时刻的风电机组的机端电压数据与并网处电压数据相关联，从而对其进行相关性分析时，能够计算某一时间段内同一时刻的机端电压数据和风电场并网处电压数据的相关性。

相关性分析模块130，用于根据同步后的所述机端电压数据和风电场并网处电压数据，计算风电场内各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数；

闪变评估模块140，用于对风电场的所有风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值相关度进行归一化评估。

其中，所述风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据的采样频率分别大于或等于每10周波1024点；所述数据采集模块110，还用于根据所述机端电压数据和风电场并网处电压数据，按照以下公式分别计算所述机端电压有效值和风电场并网处的电压有效值：

式中，K取1024；X_i表示某个风电机组的机端第i个采样点的电压有效值；Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压有效值，u_kx为机端第K个采样时刻的电压数据，u_ky为风电场并网处第K个采样时刻的电压数据。

上述相关性分析模块130，具体用于按照以下公式计算风电场各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，具体地，根据下式计算各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数：

式中，r_XY(j)表示第j台风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，j表示第j台风电机组，n表示采样点的数量；X_i(j)表示第j台风电机组的机端第i个采样点的电压值，该电压值X_i(j)即第j台风电机组的上述机端第i个采样点的电压有效值；Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压值，该电压值Y_i即上述风电场并网处第i个采样点的电压有效值；表示第j台风电机组690V侧n个采样点的电压均值，表示风电场并网处n个采样点的电压均值。

优选地，所述闪变评估模块，还用于按照以下公式计算风电场电压值与风电场并网处电压值的相关度：

式中，N为风电场内所有风电机组的数量，r_XY(j)表示第j台风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，R_XY表示风电场电压值与风电场并网处电压值的相关度；

所述闪变评估模块，还用于依据R_XY的值所在相关度范围以及所述相关度范围对应的贡献程度等级，评估风电场对风电场并网处处电压闪变值的贡献程度。

图2为本发明实施例提供的一种风电场以及风电场并网处的闪变关联评估方法的流程示意图，该风电场与风电场并网处的闪变关联评估方法应用于图1所示的风电场与风电场并网处的闪变关联评估系统，如图2所示，该风电场与风电场并网处的闪变关联评估方法包括下述步骤：

步骤S210：发送统一触发脉冲，统一触发脉冲模块120实现对数据采集模块110所采集的风电场的机端电压数据和风电场并网处电压数据的同步，以保证对风电场的机端电压数据和风电场并网处电压数据的相关性分析是在统一时钟下进行的。

通过统一触发脉冲模块120对风电场的机端电压数据和风电场并网处电压数据进行同步，能够保证统一时钟周期下对同一时间的风电场的机端电压数据和风电场并网处电压数据进行相关性分析，从而进一步根据风电场的机端电压数据与并网处电压数据判断风电场对风电场并网处测得的电压闪变值的贡献程度。

步骤S220：采集风电场内所有风电机组的机端电压PT1－PT33数据，采样频率不低于每10周波1024点，按照如下公式计算机端的电压有效值：

K取1024，X_i表示某个风电机组的机端第i个采样点的电压有效值，u_kx为所述机端第K个采样时刻的电压数据。

通过采集风电场内所有风电机组的机端电压数据，可以根据该风电机组的机端电压数据定性定量地判断风电场并网处测得的电压闪变值是否由风电场引起。

步骤S230：采集风电场并网处电压数据，例如采集风电场并网处110kV侧PT34数据，其中，采样频率不低于每10周波1024点，按照如下公式计算风电场并网处的电压有效值：

式中，K取1024；Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压有效值，u_ky为风电场并网处第K个采样时刻的电压数据。

结合风电场并网处的电压有效值以及风电机组的机端电压有效值，能够判断风电机组的机侧电压与风电场并网处电压的关系，然后根据该关系即可判断风电场对风电场并网处电压闪变值的贡献程度。

步骤S240：根据同步后的所述机端电压数据和风电场并网处电压数据计算每一台风电机组的690V侧机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数；具体地，相关性分析模块130计算风电场内所有风电机组690V侧机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，具体计算公式如下：

式中，r_XY(j)表示第j台风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，j表示第j台风电机组，n表示采样点的数量，X_i(j)表示第j台风电机组690V侧第i个采样点的电压值，Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压值；表示第j台风电机组690V侧n个采样点的电压均值，表示风电场并网处n个采样点的电压均值。其中，上述电压值为步骤S220和步骤S230计算的电压有效值。

通过计算每一台风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，能够根据该相关系数计算风电场整体对公共连接点的电压闪变值的影响，从而能够定性定量地判断公共连接点的电压闪变值是否由风电场引起。

步骤S250：计算风电场以及风电场并网处的闪变的相关度：

式中，N为风电机组的数量；r_XY(j)表示第j台风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数；R_XY表示风电场电压值与风电风电场并网处电压值的相关度；

根据风电场内每一台风电机组电压值与风电场并网处电压值的相关系数，能够计算风电场整体电压对风电场并网处电压值的相关度，进一步根据风电场整体电压对并网处电压闪变值的贡献程度。

步骤S260：评估风电场对风电场并网处闪变的贡献程度，依据R_XY的值所在电压闪变值范围以及所述电压闪变值范围对应的贡献程度等级，评估风电场对风电场并网处电压闪变值的贡献程度。

具体地，若R_XY<0.4则贡献程度为低，若0.4≤R_XY≤0.7则贡献程度为中，若R_XY>0.7则贡献程度为高。

通过根据依据R_XY的值所在电压闪变值范围以及所述电压闪变值范围对应的贡献程度等级，评估风电场对风电场并网处电压闪变值的贡献程度，能够达到定性判断风电场并网处测得的电压闪变值是否是有风电场引起，并定量判断风电场对该电压闪变值的贡献程度。

综上，本发明实施例提供的风电场以及风电场并网处的闪变关联评估方案，通过在统一时钟下计算风电场内所有风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，然后归一化评估风电场内各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关度，能够根据相关度的大小即可定性和定量判断风电场对电压闪变值的贡献程度。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种风电场以及风电场并网处的闪变关联评估方法，其特征在于，包括：

采集风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据，具体步骤包括：风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据的采样频率均大于或等于每10周波1024点，分别根据所述机端电压数据和风电场并网处电压数据，按照以下公式计算机端和风电场并网处的电压有效值：

式中，K取1024，X_i表示风电机组的机端第i个采样点的电压有效值，Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压有效值，u_kx为机端第K个采样时刻的电压数据，u_ky为风电场并网处第K个采样时刻的电压数据；

对采集的所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据进行同步，以保证所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据在统一时钟下进行分析；

根据同步后的所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据，计算风电场各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数；

归一化评估所述风电场的所有风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关度。

2.根据权利要求1所述的风电场以及风电场并网处的闪变关联评估方法，其特征在于，所述计算风电场内各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数的步骤具体包括：

按照以下公式分别计算风电场内各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数：

式中，r_XY(j)表示第j台风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，j表示第j台风电机组，n表示采样点的数量，X_i(j)表示第j台风电机组第i个采样点的电压值，Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压值，表示第j台风电机组n个采样点的电压均值，表示风电场并网处n个采样点的电压均值。

3.根据权利要求2所述的风电场以及风电场并网处的闪变关联评估方法，其特征在于，所述归一化评估所述风电场的所有风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关度的方法具体包括：

按照以下公式计算风电场电压值与风电场并网处电压值的相关度：

式中，N为风电场内所有风电机组的数量，r_XY(j)表示第j台风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，R_XY表示风电场电压值与风电场并网处电压值的相关度；

依据R_XY的值所在相关度范围以及所述相关度范围对应的贡献程度等级，评估所述风电场对风电场并网处电压闪变值的贡献程度，若R_XY<0.4则贡献程度为低，若0.4≤R_XY≤0.7则贡献程度为中，若R_XY>0.7则贡献程度为高。

4.一种风电场以及风电场并网处的闪变关联评估系统，其特征在于，包括：

数据采集模块、统一触发脉冲模块、相关性分析模块和闪变评估模块；所述统一触发脉冲模块、所述数据采集模块、所述相关性分析模块和所述闪变评估模块依次相连，其中，

所述数据采集模块，用于采集风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据，所述风电场内所有风电机组的机端电压数据和风电场并网处电压数据的采样频率分别大于或等于每10周波1024点，所述数据采集模块，还用于根据所述机端电压数据和风电场并网处电压数据，按照以下公式分别计算机端和风电场并网处的电压有效值：

式中，K取1024，X_i表示某个风电机组机端第i个采样点的电压有效值，Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压有效值，u_kx为机端第K个采样时刻的电压数据，u_ky为风电场并网处第K个采样时刻的电压数据；

所述统一触发脉冲模块，用于对采集的所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据进行同步，以保证所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据在统一时钟下进行分析；

所述相关性分析模块，用于根据同步后的所述机端电压数据和所述风电场并网处电压数据，计算所述风电场内各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数；

所述闪变评估模块，用于归一化评估所述风电场的所有风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关度。

5.根据权利要求4所述的风电场以及风电场并网处的闪变关联评估系统，其特征在于，所述相关性分析模块，还用于按照以下公式计算风电场内各个风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数：

式中，r_XY(j)表示第j台风电机组的机端电压值与风电场并网处电压值的相关系数，j表示第j台风电机组，n表示采样点的数量；X_i(j)表示第j台风电机组机端第i个采样点的电压值，Y_i表示风电场并网处第i个采样点的电压值，表示第j台风电机组n个采样点的电压均值，表示风电场并网处n个采样点的电压均值。

6.根据权利要求5所述的风电场以及风电场并网处的闪变关联评估系统，其特征在于，所述闪变评估模块，具体用于按照以下公式计算风电场电压值与风电场并网处电压值的相关度：

式中，N为风电场内所有风电机组的数量，r_XY(j)表示第j台风电机组的机端电压值与风电风电场并网处电压值的相关系数，R_XY表示风电场电压值与风电场并网处电压的相关度；

所述闪变评估模块，还用于依据R_XY的值所在相关度范围以及所述相关度范围对应的贡献程度等级，评估所述风电场对风电场并网处电压闪变值的贡献程度。