一種風電有功功率極值檢測方法及裝置與流程
2023-04-30 03:50:01 2
本發明涉及風電技術領域，尤其涉及一種風電有功功率極值檢測方法及裝置。
背景技術：
隨著風電在電網中的比重不斷增大，風電的波動性和間歇性為電力裝置的安全和穩定帶來了嚴峻的挑戰,特別是在風電的爬坡事件中，功率在短時間內大幅度波動，極易破壞電網的功率平衡和頻率穩定，導致電網裝置的崩潰，造成極大的經濟損失。對風電極值的合理預測，能夠輔助電力裝置的調度人員制定周密的調度計劃，在極值產生前調整風電所佔比例，防止造成嚴重問題。極值的檢測是極值預測和評估的基礎，一個合理的極值檢測算法既能為極值預測提供準確數據，也能保證預測評估的準確性，具有很強的實用價值。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：目前在風電的爬坡事件中，功率在短時間內大幅度波動，極易破壞電網的功率平衡和頻率穩定，導致電網裝置的崩潰，造成極大的經濟損失。
為解決上面的技術問題，本發明提供了一種風電有功功率極值檢測方法，該方法包括如下步驟：
s1,讀取風電爬坡檢測的結果，將爬坡中的坡頂和坡底分別劃入極大值和極小值集合，將得到的兩個極值集合在極值尋優時間閾值範圍內尋找更優極值替代；
s2,分別遍歷s1中進行極值尋優後的兩個極值集合，並按極值定義對兩個極值集合進行調整；
s3，對s2中得到調整後新的兩個極值集合補充新極值；
s4,分別遍歷s3中補充新極值後的兩個極值集合，對相鄰同向極值進行比較，選出一個最優極值，形成新的兩個極值集合；
s5，遍歷s4中形成的新的兩個極值集合，對兩個極值集合進行優化處理；
s6，分別遍歷s5中優化處理後的兩個極值集合，對兩個相鄰同向的極值間插入相反極值。
進一步地，所述s1中還包括：讀取風電有功功率極值檢測所需參數；讀取和處理風電有功功率數值，形成歸一化的風電功率序列；讀取原始的風電功率數值序列，並將原始風電功率數值序列歸一化。
進一步，所述s1中還包括：
s11，遍歷極大值集合，對每個極大值，在該極大值的極值尋優時間閾值範圍內，尋找一個最大值；
s12，若該極大值與尋找的最大值的時間閾值不相等，則在極大值集合中，以尋找的最大值取代該極大值；否則回到s11，繼續遍歷極大值集合，直到遍歷結束，跳到s13；
s13，遍歷極小值集合，對每個極小值，在該極小值的極值尋優時間閾值範圍內，尋找一個最小值；
s14，若該極小值與尋找的最小值的時間閾值不相等，則在極小值集合中，以尋找的最小值取代該極小值；否則回到s13，繼續遍歷極小值集合，直到遍歷結束。
進一步地，所述s2中還包括：
s21，分別遍歷s1中進行極值尋優後的兩個極值集合，對每個極值，若該極值是極大值，則進行s22；若該極值是極小值，則進行s24，直到遍歷結束；
s22，判斷該極大值在原始功率序列中左邊點功率值是否大於該極大值，若大於則將該點作為最新極大值，繼續向左遍歷，直到遇到比最新極大值小的點結束，或者返回s21；否則進行s23；
s23，判斷s21中的極大值在原始功率序列中右邊點功率是否大於該極大值，若大於則將該點作為最新極大值，繼續向右遍歷，直到遇到比最新極大值小的點結束，或者返回s21；
s24，判斷s21中的極小值在原始功率序列中左邊點功率是否小於該極小值，若小於則將該點作為最新極小值，繼續向左遍歷，直到遇到比最新極小值大的點結束，或者返回s21；否則進行s25；
s25，判斷s21中的極小值在原始功率序列中右邊點功率是否小於該極小值，若小於則將該點作為最新極小值，繼續向右遍歷，直到遇到比最新極小值大的點結束，或者返回s21。
進一步地，所述s3中包括：
s31，遍歷s2中的兩個極值的集合，對每兩個相鄰極值，如果兩個相鄰極值之差大於時間閾值，則進行s32；否則重複s31，繼續遍歷直到結束；
s32，在原始功率序列中，找到s31中兩個相鄰極值所處的時間段內功率最大點數值和功率最小點數值；
s33，如果功率最大點數值和功率最小點數值之差大於幅度閾值，則將功率最大點數值插入極大值集合，將功率最小點數值插入極小值集合；否則返回s31。
進一步地，所述s4中包括：
s41，遍歷s3中的極大值集合，對每兩個相鄰的極大值，若兩者間不存在極小值，則計算兩者的時間差值，進行s42；否則繼續遍歷，直到遍歷結束，轉到s43；
s42，如果兩者的時間差值小於時間閾值，則將兩個相鄰的極大值中較小的極大值從極大值集合中去除；否則轉到s41，繼續遍歷極大值集合；
s43，遍歷極小值集合，對每兩個相鄰的極小值，若兩者間不存在極大值，則計算兩者的時間差值，進行s44；否則繼續遍歷直到結束；
s44，如果兩者的時間差值小於時間閾值，則將兩個相鄰的極小值中較大的極小值從極小值集合中去除；否則轉到s43，繼續遍歷極小值集合。
進一步地，所述s5中包括：
s51，遍歷極值集合，對每兩個相鄰極值，如果兩者的方向相反，則進行s52；否則重複s51，繼續遍歷直到結束；
s52，如果兩個反向相鄰極值之差小於時間閾值，且幅度值小於幅度閾值，則將兩個相鄰極值從極值集合中剔除；否則返回s51。
進一步地，所述s6中包括：
s61，遍歷極大值集合，對每兩個相鄰的極大值，若兩者間不存在極小值，則計算兩者的時間差值，進行s62；否則繼續遍歷，直到遍歷結束，轉到s63；
s62，如果兩者的時間差值大於或等於時間閾值，則在兩個相鄰的極大值時間段內尋找一個最小值點，如果兩個極大值幅度閾值分別與該最小值的幅度閾值的絕對差的最小值都大於幅度閾值，則將該最小值點插入極小值集合；否則返回s61，繼續遍歷極大值集合；
s63，遍歷極小值集合，對每兩個相鄰的極小值，若兩者間不存在極大值，則計算兩者的時間差值，進行s64；否則繼續遍歷直到結束；
s64，如果兩者的時間差值大於或等於時間閾值，則在兩個相鄰的極小值時間段內尋找一個最大值點，如果兩個極小值幅度閾值分別與該最大值的幅度閾值的絕對差的最小值都大於幅度閾值，則將該最大值點歸入極大值集合；否則轉到s63，繼續遍歷極小值集合。
本發明的有益效果：結合風電場歷史運行數據，能快速有效地檢測出風電功率數據中的極值，既能為極值預測提供準確的數據，也能保證預測評估的準確性，具有很強的實用價值。
本發明還涉及一種風電有功功率極值檢測裝置，該裝置包括：極值初選模塊、極值調整模塊、極值補充模塊、極值比較模塊、極值優化處理模塊和極值插入模塊；
所述極值初選模塊，用於風電讀取爬坡檢測的結果，將爬坡中的坡頂和坡底分別劃入極大值和極小值集合，將得到的兩個極值集合在極值尋優時間閾值範圍內尋找更優極值替代；
所述極值調整模塊，用於遍歷極值初選模塊中的經過極值尋優後得到的兩個極值集合，並按極值定義對兩個極值集合進行調整；
所述極值補充模塊，用於對在極值調整模塊處理後的兩個極值集合進行新極值補充；
所述極值比較模塊，用於遍歷極值補充模塊處理的兩個極值集合，對相鄰同向極值進行比較，選出一個最優極值，形成新的兩個極值集合；
所述極值優化處理模塊，用於對極值比較模塊形成的新的兩個極值集合，對兩個極值集合進行優化處理；
所述極值插入補充模塊，用於對極值優化處理模塊優化處理後的兩個極值集合，在相鄰兩個同向極值間插入相反極值。
進一步地，該裝置還包括：所述極值初選模塊還用於獲取極值檢測所需參數和用於讀取風電功率原始數據，將風電功率數據歸一化。
本發明的有益效果：結合風電場歷史運行數據，能快速有效地檢測出風電功率數據中的極值，既能為極值預測提供準確的數據，也能保證預測評估的準確性，具有很強的實用價值。
附圖說明
圖1為本發明的一種風電有功功率極值檢測方法的流程圖；
圖2為本發明的一種風電有功功率極值檢測裝置的示意圖；
圖3為本發明的一種風電有功功率極值檢測方法的部分示意圖；
圖4為本發明的一種風電有功功率極值檢測方法的部分示意圖；
圖5為本發明的一種風電有功功率極值檢測方法的部分示意圖；
圖6為本發明的一種風電有功功率極值檢測方法的部分示意圖；
圖7為本發明的一種風電有功功率極值檢測方法的部分示意圖；
圖8為本發明的一種風電有功功率極值檢測方法的部分示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
如圖1所示，一種風電有功功率極值檢測方法，該方法包括如下步驟：
s1,讀取風電爬坡檢測的結果，將爬坡中的坡頂和坡底分別劃入極大值和極小值集合，將得到的兩個極值集合在極值尋優時間閾值範圍內尋找更優極值替代，其中還包括：讀取風電有功功率極值檢測所需參數；讀取和處理風電有功功率數值，形成歸一化的風電功率序列，而參數包括：風電場的裝機容量pcap，極值尋優時間閾值α，極值一次補充時間閾值β，極值一次補充幅度閾值δ，極值一次過濾時間閾值ε，極值二次過濾時間閾值極值二次過濾幅度閾值γ，極值二次補充時間閾值λ，極值二次補充幅度閾值σ，其中還包括具體的步驟：
s11，遍歷極大值集合，對每個極大值，在該極大值的極值尋優時間閾值範圍內，尋找一個最大值；
s12，若該極大值與尋找的最大值的時間閾值不相等，則在極大值集合中，以尋找的最大值取代該極大值；否則回到s11，繼續遍歷極大值集合，直到遍歷結束，跳到s13；
s13，遍歷極小值集合，對每個極小值，在該極小值的極值尋優時間閾值範圍內，尋找一個最小值；
s14，若該極小值與尋找的最小值的時間閾值不相等，則在極小值集合中，以尋找的最小值取代該極小值；否則回到s13，繼續遍歷極小值集合，直到遍歷結束。
s2,分別遍歷s1中的兩個極值集合，對每個極值，在該極值的極值尋優時間閾值範圍內尋找更優極值替代，得到新的兩個極值集合，其中的具體步驟為：s21，遍歷s1中兩個極值集合，對每個極值，若該極值是極大值，則進行s22；若該極值是極小值，則進行s24，直到遍歷結束；
s22，判斷該極大值在原始功率序列中左邊點功率值是否大於該極大值，若大於則將該點作為最新極大值，繼續向左遍歷，直到遇到比最新極大值小的點結束，或者返回s21；否則進行s23；
s23，判斷s21中的極大值在原始功率序列中右邊點功率是否大於該極大值，若大於則將該點作為最新極大值，繼續向右遍歷，直到遇到比最新極大值小的點結束，或者返回s21；
s24，判斷s21中的極小值在原始功率序列中左邊點功率是否小於該極小值，若小於則將該點作為最新極小值，繼續向左遍歷，直到遇到比最新極小值大的點結束，或者返回s21；否則進行s25；
s25，判斷s21中的極小值在原始功率序列中右邊點功率是否小於該極小值，若小於則將該點作為最新極小值，繼續向右遍歷，直到遇到比最新極小值大的點結束，或者返回s21；
s3，對s2中得到新的兩個極值集合補充新極值，其中的具體步驟為：
s31，遍歷兩個極值的集合，對每兩個相鄰極值，如果兩個相鄰極值之差大於或等於極值一次補充時間閾值，則進行s32；否則重複s31，繼續遍歷直到結束；
s32，在原始功率序列中，找到s31中兩個相鄰極值所處的時間段內功率最大點數值和功率最小點數值；
s33，如果功率最大點數值和功率最小點數值之差大於或等於極值一次補充幅度閾值，則將功率最大點數值插入極大值集合，將功率最小點數值插入極小值集合；否則返回s31；
s4,分別遍歷s3中補充新極值後的兩個極值集合，對相鄰同向極值進行比較，選出一個最優極值，形成新的兩個極值集合，其中的具體步驟為：
s41，遍歷極大值集合，對每兩個相鄰的極大值，若兩者間不存在極小值，則計算兩者的時間差值，進行s42；否則繼續遍歷，直到遍歷結束，轉到s43。
s42，如果兩者的時間差值小於或者等於極值一次過濾時間閾值，則將兩個相鄰的極大值中較小的極大值從極大值集合中去除；否則轉到s41，繼續遍歷極大值集合；
s43，遍歷極小值集合，對每兩個相鄰的極小值，若兩者間不存在極大值，則計算兩者的時間差值，進行s44；否則繼續遍歷直到結束；
s44，如果兩者的時間差值小於或者等於極值一次過濾時間閾值，則將兩個相鄰的極小值中較大的極小值從極小值集合中去除；否則轉到s43，繼續遍歷極小值集合。
s5，遍歷s4中形成的新的兩個極值集合，對兩個極值集合進行優化處理，其中的具體步驟為：
s51，遍歷極值集合，對每兩個相鄰極值，如果兩者的方向相反，則進行s52；否則重複s51，繼續遍歷直到結束；
s52，如果兩個相鄰反向極值的時間差小於時間閾值，且幅值差小於幅度閾值，則把兩個極值從極值集合中刪除，否則返回s51。
s6，分別遍歷s5中優化處理後的兩個極值集合，對兩個相鄰同向的極值間插入相反極值，其中具體步驟為：s61，遍歷極大值集合，對每兩個相鄰的極大值，若兩者間不存在極小值，則計算兩者的時間差值，進行s62；否則繼續遍歷，直到遍歷結束，轉到s63；
s62，如果兩者的時間差值大於或等於極值二次補充時間閾值，則在兩個相鄰的極大值時間段內尋找一個最小值點，如果兩個極大值幅度閾值分別與該最小值的幅度閾值的絕對差的最小值都大於幅度閾值，則將該最小值點插入極小值集合；否則返回s61，繼續遍歷極大值集合；
s63，遍歷極小值集合，對每兩個相鄰的極小值，若兩者間不存在極大值，則計算兩者的時間差值，進行s64；否則繼續遍歷直到結束；
s64，如果兩者的時間差值大於或等於極值二次補充時間閾值，則在兩個相鄰的極小值時間段內尋找一個最大值點，如果兩個極小值幅度閾值分別與該最大值的幅度閾值的絕對差的最小值都大於幅度閾值，則將該最大值點歸入極大值集合；否則轉到s63，繼續遍歷極小值集合。
如圖2所示，一種風電有功功率極值檢測裝置，該裝置包括：極值初選模塊、極值調整模塊、極值補充模塊、極值比較模塊、極值優化處理模塊和極值插入模塊；
極值初選模塊，用於風電讀取爬坡檢測的結果，將爬坡中的坡頂和坡底分別劃入極大值和極小值集合，將得到的兩個極值集合在極值尋優時間閾值範圍內尋找更優極值替代；極值初選模塊還用於獲取極值檢測所需參數和用於讀取風電功率原始數據，將風電功率數據歸一化；
極值調整模塊，用於遍歷極值初選模塊中的經過極值尋優後得到的兩個極值集合，並按極值定義對兩個極值集合進行調整；
極值補充模塊，用於對在極值調整模塊處理後的兩個極值集合進行新極值補充；
極值比較模塊，用於遍歷極值補充模塊處理的兩個極值集合，對相鄰同向極值進行比較，選出一個最優極值，形成新的兩個極值集合；
極值優化處理模塊，用於對極值比較模塊形成的新的兩個極值集合，對兩個極值集合進行優化處理；
極值插入補充模塊，用於對極值優化處理模塊優化處理後的兩個極值集合，在相鄰兩個同向極值間插入相反極值。
實施例
一種風電有功功率極值檢測方法，該方法包括如下步驟：
s1，讀取極值檢測所需參數，其中參數包括：風電場的裝機容量pcap，極值尋優時間閾值α，極值一次補充時間閾值β，極值一次補充幅度閾值δ，極值一次過濾時間閾值ε，極值二次過濾時間閾值極值二次過濾幅度閾值γ，極值二次補充時間閾值λ，極值二次補充幅度閾值σ；
s2，讀取和處理風電有功功率數值，形成歸一化的風電功率序列，其中的步驟具體包括：
s21，讀取原始的風電功率數值序列{(t0,p0),(t1,p1),...,(tn,pn)},式中ti(0≤i≤n)是第i個點的時間，單位為秒，pi(0≤i≤n)是第i個點的功率；
s22，將原始風電功率歸一化，計算公式如下：
pi'＝pi/pcap
式中，pi'為歸一化後的有功功率、pi為第i點的實際功率、pcap為風電場裝機容量；
s3，讀取爬坡檢測結果，將爬坡中的坡頂和坡底分別劃入極大值和極小值集合；
如圖3所示，s4，分別遍歷兩個極值集合，對每個極值，在其極值的尋優時間閾值範圍內尋找更優極值替代，其中具體的步驟為：
s41，遍歷s3中的極大值集合{(t0,p0'),...,(tn,pn')}，對每個極大值(ti,pi')，在[max(0,ti-α),min(tn,ti+α)]範圍內，尋找一個最大值(tj,pj')；
s42，若ti≠tj，則在極大值集合中，以(tj,pj')取代(ti,pi')；否則回到s41，繼續遍歷極大值集合，直到遍歷結束，跳到s43；
s43，遍歷極小值集合{(t0,p0'),...,(tn,pn')}，對每個極小值(ti,pi')，
在[max(0,ti-α),min(tn,ti+α)]範圍內，尋找一個最小值(tj,pj')；
s44，若ti≠tj，則在極小值集合中，以(tj,pj')取代(ti,pi')；否則回到s43，繼續遍歷極小值集合，直到遍歷結束；
如圖4所示，s5，按極值定義調整極值，其包括如下步驟：
s51，遍歷s4中的極值集合{(t0,p0'),...,(tn,pn')}，對每個極值(ti,pi')，若其是極大值，則進行s52；否則進行s54，直到遍歷結束；
s52，判斷(ti,pi')在原始功率序列中左邊點功率是否大於pi'，若大於則將該點作為最新極大值，繼續向左遍歷，直到遇到比最新極大值小的點或者結束，用最新極大值替換(ti,pi')，返回s51；否則進行s53；
s53，判斷(ti,pi')在原始功率序列中右邊點功率是否大於pi'，若大於則將該點作為最新極大值，繼續向右遍歷，直到遇到比最新極大值小的點結束，用最新極大值替換(ti,pi')，或者返回s51；
s54，判斷(ti,pi')在原始功率序列中左邊點功率是否小於pi'，若小於則將該點作為最新極小值，繼續向左遍歷，直到遇到比最新極小值大的點或者結束，用最新極小值替換(ti,pi')，返回s51；否則進行s55；
s55，判斷(ti,pi')在原始功率序列中右邊點功率是否小於pi'，若小於則將該點作為最新極小值，繼續向右遍歷，直到遇到比最新極小值大的點或者結束，用最新極小值替換(ti,pi')，返回s51；
如圖5所示，s6，當相鄰極值時間距離過大時補充新極值，其包括如下步驟：
s61，遍歷s5中的極值集合{(t0,p0'),...,(tn,pn')}，對每兩個相鄰極值(ti,pi')和(ti+1,pi+1')，如果ti+1-ti≥β，則進行s62；否則重複s61，繼續遍歷直到結束；
s62，在原始功率序列中，找到(ti,ti+1)時間段內功率最大點(tmax,pmax')和功率最小點(tmin,pmin')；
s63，如果pmax'-pmin'≥δ，則將(tmax,pmax')插入極大值集合，將(tmin,pmin')插入極小值集合；否則返回s61；
如圖6所示，s7，分別遍歷s6中的兩個極值集合，對相鄰同向極值，若其中不夾相反極值，且兩者時間差小於一定值，只保留一個最優極值，其包括如下步驟：
s71，遍歷s6中的極大值集合{(t0,p0'),...,(tn,pn')}，對每兩個相鄰的極大值(ti,pi')和(ti+1,pi+1')，若兩者間不存在極小值，則計算兩者的時間差值δt＝ti+1-ti，進行s72；否則繼續遍歷，直到遍歷結束，轉到s73；
s72，如果δt≤ε，則將(ti,pi')和(ti+1,pi+1')中較小的點從極大值集合中去除；否則轉到s71，繼續遍歷極大值集合；
s73，遍歷極小值集合{(t0,p0'),...,(tn,pn')}，對每兩個相鄰的極小值(ti,pi')和(ti+1,pi+1')，若兩者間不存在極大值，則計算兩者的時間差值δt＝ti+1-ti，進行s74；否則繼續遍歷直到結束；
s74，如果δt≤ε，則將(ti,pi')和(ti+1,pi+1')中較大的點從極小值集合中去除；否則轉到s73，繼續遍歷極小值集合；
如圖7所示，s8，遍歷整體極值集合，刪除時間和幅值差距都不大的相鄰反向極值,其包括如下步驟：
s81，遍歷s7中的極值集合{(t0,p0'),...,(tn,pn')}，對每兩個相鄰極值(ti,pi')和(ti+1,pi+1')，如果兩者的方向相反，則進行s82；否則重複s81，繼續遍歷直到結束；
s82，如果且|pi+1'-pi|≤γ，則將(ti,pi')和(ti+1,pi+1')從極值集合中剔除；否則返回s81；
如圖8所示，s9，分別遍歷兩個極值集合，對相鄰同向極值，若其中不夾相反極值，且兩者時間差大於一定值,則在兩者間插入一個相反極值，其包括如下步驟：
s91，遍歷s8中的極大值集合{(t0,p0'),...,(tn,pn')}，對每兩個相鄰的極大值(ti,pi')和(ti+1,pi+1')，若兩者間不存在極小值，則計算兩者的時間差值δt＝ti+1-ti，進行s92；否則繼續遍歷，直到遍歷結束，轉到s93；
s92，如果δt＞λ，則在(ti,ti+1)間尋找一個最小值點(tm,pm')，如果min(|pi'-pm'|,|pi+1'-pm'|)＞σ，則將(tm,pm')歸入極小值集合；否則轉到s91，繼續遍歷極大值集合；
s93，遍歷極小值集合{(t0,p0'),...,(tn,pn')}，對每兩個相鄰的極小值(ti,pi')和(ti+1,pi+1')，若兩者間不存在極大值，則計算兩者的時間差值δt＝ti+1-ti，進行s94；否則繼續遍歷直到結束；
s94，如果δt＞λ，則在(ti,ti+1)間尋找一個最大值點(tm,pm')，
如果min(|pi'-pm'|,|pi+1'-pm'|)＞σ，則將(tm,pm')歸入極大值集合；否則轉到s93，繼續遍歷極小值集合。
在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。