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申请/专利权人：华北电力大学;国网宁夏电力有限公司电力科学研究院

摘要：基于改进k‑means算法的新能源场站等值方法及应用，包括推导新能源电源多机短路电流解析表达式并进行相位换算；建立等值误差与场站电气量解析关系；基于新能源电源的压控电流源特性，对分为同类的机组进行采用寻优算法对等值电压、阻抗进行计算将得到的等值误差作为各粒子间距，将等效电压作为聚类中心，采用该算法对新能源机组进行分群等值，根据轮廓系数确定最终的分群数量，完成机组分群等值。本发明将等值误差作为聚类算法的粒子间距，采用改进k‑means算法进行分群等值，简化了新能源电源的模型复杂度，保证了一定精度，减少了计算量与仿真时长，在对含新能源电源网络电流计算过程中，减少了节点数，提高了计算速度与迭代计算效率。

主权项：1.基于改进k-means算法的新能源场站等值方法，其特征为：包括如下步骤：步骤1：根据各场站端电压推导新能源电源的多机短路电流解析表达式并进行相位换算，建立等值误差与场站电气量的解析关系；步骤2：基于新能源电源的压控电流源特性，对分为同类的机组采用寻优算法对等值电压、阻抗进行计算将得到的等值误差作为各粒子间距，将等效电压作为聚类中心，采用改进k-means算法对新能源机组进行分群等值，并根据轮廓系数确定最终的分群数量，完成机组分群等值；所述步骤1进一步包括如下内容：并考虑逆变器采用d轴电压定向策略，得到光伏场站在故障后输出的短路电流为： 其中，id、iq分别为光伏电站输出的dq轴电流，Us场站端电压的标幺值，UN为场站端电压的额定值，IN为场站额定电流，Imax为逆变器允许输出的电流最大值，K1、K2为分别为低穿控制阶段1、2的无功电流支撑系数，P0为新能源电源的有功功率；风电在电压跌落至0.2p.u.以下时风机脱网，此时得到风电机组在故障后输出的短路电流为: 其中，id、iq分别为永磁风场输出的dq轴电流，Us场站端电压的标幺值，UN为场站端电压的额定值，IN为场站额定电流，Imax为逆变器允许输出的电流最大值，K1为低穿控制的无功电流支撑系数，P0为新能源电源的有功功率；双馈风机根据电压跌落的程度不同，采用不同的控制方式，其故障特征也不相同，依照控制方式分为三类：1当电压跌落ΔU0.2p.u.时，此时双馈风机未进入低穿区间，RSC保持外环控制，此时双馈风机的故障特性与全功率逆变型电源的故障特征一致；2当电压跌落0.2p.u.ΔUαp.u.时，此时进入低穿控制，外环断开根据国标进行RSC单环控制；3当电压跌落程度αp.u.ΔU0.8p.u.时，此时转子电流过流，为防止转子侧换流器过流而损坏，切除转子换流器并投入crowbar电阻进行控制；α为crowbar电阻控制与低穿控制的电压边界；所述crowbar电阻进行控制进一步包括如下内容：a.crowbar电阻投入阶段，当电压跌落0.2p.u.ΔUαp.u.时，crowbar电阻投入后双馈风机输出的稳态短路电流为：式中：σ＝1-Lm2LrLs，Lm为定转子互感Ls、Lr分别为定转子自感，Rre＝Rcb+Rr，Rcb为crowbar阻值，Rr为转子电阻，s为wn-ws，wn为同步转速，ws为定子转速，U为机端电压，ω＝2πf，其中f为电网频率，取50Hz；b.RSC控制阶段αp.u.U0.8p.u.双馈风机输出的短路电流为：其中，isd、isq分别为双馈风机输出的定子dq轴电流，Us场站端电压，IN为场站额定电流，Irmax为转子换流器允许输出的电流最大值，irq为转子q轴电流，K为低穿控制的无功电流支撑系数，P0为新能源电源的有功功率；得到双馈风机在不同控制阶段的短路电流为： 其中，Kd、Kq分别为双馈风机crowbar控制阶段dq轴电流电压比值系数；ird为转子d轴电流。

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