一种用于风电场一次调频的稳态线损确定方法及系统与流程

本发明属于风电场有功功率控制，尤其涉及一种用于风电场一次调频的稳态线损确定方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源装机容量不断提高，风电场参与一次调频已成为电网频率调节的重要手段。在风电场一次调频过程中，为使并网点实际有功功率能够准确响应一次调频功率调节需求，需要考虑风机侧至并网点之间的有功功率损耗，并根据线路损耗对风机侧有功功率调节量进行相应修正。

2、现有技术中，通常根据风机总有功功率和并网点有功功率计算线路损耗，或者预先建立固定的线损函数，根据当前有功功率计算对应线路损耗。但是，风机总有功功率通常由风机能量管理系统汇总并传输至一次调频系统，其数据传输存在一定延时，而并网点有功功率通常能够直接由并网点测量设备获得。因此，在风电场有功功率发生动态变化时，风机总有功功率与并网点有功功率可能对应不同运行时刻，直接利用二者计算线路损耗容易产生较大偏差。

3、此外，风电场线路损耗不仅与有功功率有关，还受到无功功率、并网点电压、风速等多种运行因素影响。不同运行工况下，即使有功功率水平相近，实际线路损耗也可能存在差异。采用固定线损函数或者固定损耗系数难以充分表征不同运行工况下的线损特性，容易造成一次调频过程中的线损补偿偏差。

4、同时，风电场的运行工况会随季节、风况、设备状态及运行方式持续变化，已有线损数据通常难以覆盖全部运行工况。当当前运行工况未被已有线损数据覆盖时，现有方法难以准确获得对应线路损耗，并且已有线损模型通常缺少根据后续运行数据持续补充和更新工况信息的能力，长期运行后模型准确性和适应性容易下降。

5、因此，如何在风电场不同运行工况下准确确定用于一次调频的稳态线损，并使已有线损信息能够随运行工况变化持续补全和更新，是需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种用于风电场一次调频的稳态线损确定方法及系统，以提高不同运行工况下稳态线损的确定准确性，并提高线损确定过程对未覆盖工况及运行环境变化的适应能力。

2、为达到上述目的，本发明采用下述技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供一种用于风电场一次调频的稳态线损确定方法，包括：

4、获取风电场的当前运行数据，并基于当前运行数据确定当前工况及当前工况对应的工况特征；

5、根据当前工况对应的工况特征与自适应工况空间线损模型中各工况节点对应的工况特征进行工况匹配；

6、若匹配成功，根据匹配得到的工况节点对应的代表性稳态线损确定当前工况对应的稳态线损；若匹配失败，从各工况节点中确定与当前工况相近的邻近工况节点，在邻近工况节点的数量达到预设节点数量时，根据邻近工况节点对应的代表性稳态线损确定当前工况对应的稳态线损，在邻近工况节点的数量未达到预设节点数量时，基于当前工况对应的工况特征和稳态线损预测模型确定当前工况对应的稳态线损；

7、其中，所述自适应工况空间线损模型预先基于多个工况节点构建，各工况节点分别对应从风电场运行数据中识别得到的稳态工况，并包括对应稳态工况的工况特征和基于稳态工况对应的稳态运行样本确定的代表性稳态线损；

8、在匹配失败时，以当前工况对应的工况特征作为补全工况节点的工况特征，以确定的当前工况对应的稳态线损作为补全工况节点对应的代表性稳态线损，建立所述补全工况节点，并将所述补全工况节点加入所述自适应工况空间线损模型。

9、可选的，所述工况特征包括并网点有功功率、风机总有功功率、并网点无功功率、并网点电压和风速对应的归一化特征值。

10、可选的，用于预先构建所述自适应工况空间线损模型的各工况节点对应的稳态工况和工况特征通过以下方式确定：

11、基于预设时间窗口内的风电场运行数据获取多个运行样本，并确定各所述运行样本对应的工况特征；

12、基于各所述运行样本对应的工况特征进行密度聚类，识别稳态样本簇，剔除扰动样本和孤立样本，并将所述稳态样本簇中的运行样本确定为稳态运行样本，得到所述稳态工况对应的稳态运行样本集合；

13、分别根据所述稳态运行样本集合中各稳态运行样本对应的各维工况特征确定对应的特征中位数，并根据各所述特征中位数确定所述稳态工况对应的工况特征。

14、可选的，基于稳态工况对应的稳态运行样本确定代表性稳态线损，包括：

15、针对所述稳态运行样本集合中的各稳态运行样本，获取各稳态运行样本对应的风机总有功功率和并网点有功功率，并根据所述风机总有功功率与所述并网点有功功率之间的差值，确定该稳态运行样本对应的线损样本；

16、汇集各所述稳态运行样本对应的线损样本，得到所述稳态工况对应的线损样本集合；

17、对所述线损样本集合中的异常线损样本进行剔除，并根据剔除异常线损样本后的剩余线损样本，确定所述稳态工况对应的代表性稳态线损。

18、可选的，对所述线损样本集合中的异常线损样本进行剔除，并根据剔除异常线损样本后的剩余线损样本，确定所述稳态工况对应的代表性稳态线损，包括：

19、确定所述线损样本集合的中位数，并确定各线损样本与所述中位数之间的绝对偏差；

20、将各绝对偏差的中位数确定为中位数绝对偏差，并基于所述中位数绝对偏差识别异常线损样本；

21、剔除所述异常线损样本，并将剩余线损样本的中位数确定为所述稳态工况对应的代表性稳态线损。

22、可选的，所述根据当前工况对应的工况特征与自适应工况空间线损模型中各工况节点对应的工况特征进行工况匹配，包括：

23、分别计算所述当前工况对应的工况特征与各工况节点对应的工况特征之间的欧氏距离，并确定各所述欧氏距离中的最小欧氏距离；

24、在所述最小欧氏距离不大于第一距离阈值时，确定工况匹配成功，并将所述最小欧氏距离对应的工况节点确定为匹配得到的工况节点；

25、在所述最小欧氏距离大于所述第一距离阈值时，确定工况匹配失败。

26、可选的，所述在匹配失败时，确定当前工况对应的稳态线损，包括：

27、将与所述当前工况之间的欧氏距离不大于第二距离阈值的工况节点确定为邻近工况节点，所述第二距离阈值大于所述第一距离阈值；

28、判断所述邻近工况节点的数量是否达到预设节点数量；

29、在所述邻近工况节点的数量达到所述预设节点数量时，从所述邻近工况节点中选取与所述当前工况之间的欧氏距离最小的预设节点数量个邻近工况节点，根据所选取的各邻近工况节点对应的欧氏距离确定对应权重，并基于各邻近工况节点对应的代表性稳态线损及对应权重，确定所述当前工况对应的稳态线损；

30、在所述邻近工况节点的数量未达到所述预设节点数量时，将当前工况对应的工况特征输入稳态线损预测模型进行预测，得到当前工况对应的稳态线损。

31、可选的，所述稳态线损预测模型的训练过程包括：

32、获取从风电场运行数据中识别得到的多个稳态工况，将各所述稳态工况对应的工况特征作为模型输入，将各所述稳态工况对应的代表性稳态线损作为模型输出，基于所述模型输入和模型输出，采用极端梯度提升算法进行训练，得到所述稳态线损预测模型；

33、在风电场后续运行过程中获取新增运行数据，并基于所述新增运行数据识别稳态工况，将所述稳态工况对应的工况特征作为增量训练输入，将对应的代表性稳态线损作为增量训练输出，对所述稳态线损预测模型进行增量训练；

34、其中，所述补全工况节点对应的工况特征和代表性稳态线损不作为所述稳态线损预测模型的增量训练数据。

35、可选的，各所述工况节点还包括用于记录对应工况节点最近建立或更新时间的时间戳，所述方法还包括：

36、在风电场后续运行过程中获取新增运行数据，并基于所述新增运行数据识别稳态工况，根据所述稳态工况对应的工况特征和代表性稳态线损建立新增工况节点；

37、根据所述新增工况节点对应的工况特征与所述自适应工况空间线损模型中各工况节点对应的工况特征进行匹配，以确定所述自适应工况空间线损模型中是否存在与所述新增工况节点对应的工况节点；

38、若不存在，则将所述新增工况节点加入所述自适应工况空间线损模型；若存在，则从相匹配的工况节点中确定与所述新增工况节点最相近的工况节点，根据所述新增工况节点对应的代表性稳态线损更新所述最相近的工况节点对应的代表性稳态线损，并更新其时间戳；

39、根据各所述工况节点对应的时间戳，删除超过预设保留时长未更新的工况节点。

40、第二方面，本发明提供一种用于风电场一次调频的稳态线损确定系统，包括：

41、数据处理模块，用于获取风电场的当前运行数据，并基于当前运行数据确定当前工况及当前工况对应的工况特征；

42、工况匹配模块，用于根据当前工况对应的工况特征与自适应工况空间线损模型中各工况节点对应的工况特征进行工况匹配；

43、线损确定模块，用于若匹配成功，根据匹配得到的工况节点对应的代表性稳态线损确定当前工况对应的稳态线损；若匹配失败，从各工况节点中确定与当前工况相近的邻近工况节点，在邻近工况节点的数量达到预设节点数量时，根据邻近工况节点对应的代表性稳态线损确定当前工况对应的稳态线损，在邻近工况节点的数量未达到预设节点数量时，基于当前工况对应的工况特征和稳态线损预测模型确定当前工况对应的稳态线损；

44、其中，所述自适应工况空间线损模型预先基于多个工况节点构建，各工况节点分别对应从风电场运行数据中识别得到的稳态工况，并包括对应稳态工况的工况特征和基于稳态工况对应的稳态运行样本确定的代表性稳态线损；

45、模型补全模块，用于在匹配失败时，以当前工况对应的工况特征作为补全工况节点的工况特征，以确定的当前工况对应的稳态线损作为补全工况节点对应的代表性稳态线损，建立所述补全工况节点，并将所述补全工况节点加入所述自适应工况空间线损模型。与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

46、本发明提供一种用于风电场一次调频的稳态线损确定方法及系统，通过从风电场实际运行数据中识别稳态工况，并基于稳态运行样本形成不同稳态工况对应的工况特征和代表性稳态线损，使用于构建工况节点的线损信息能够减少风机总有功功率与并网点有功功率因数据传输延时而产生的时间不同步影响；通过多个稳态工况对应的工况节点构建自适应工况空间线损模型，使当前运行工况能够基于多维工况特征与已有工况进行匹配，从而针对不同运行状态获得相应的稳态线损；在当前工况未被已有工况节点覆盖时，进一步根据邻近工况节点或稳态线损预测模型确定对应稳态线损，并将当前工况补充至自适应工况空间线损模型，实现未覆盖工况的持续补全；同时，可利用后续实际识别的稳态工况更新工况节点并对稳态线损预测模型进行增量训练，从而使线损确定结果能够适应风况、设备状态及运行方式变化，提高风电场一次调频过程中线损补偿的准确性和长期适应能力。