[发明专利]海上风电场集电系统灵敏度调整方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种海上风电场集电系统灵敏度调整方法及系统。

背景技术

随着石油、煤炭等常规能源的减少，新能源已经引起了世界各国的重视。其中，风力发电是当今世界发展速度最快的新能源利用形式。

风力发电主要包括陆上风电和海上风电。与陆上风电相比，海上风电具有风速高、年利用小时数大、不占用陆地土地资源等优势。近年来在全球范围内发展迅速。和陆地风电场相似，在海上风电场中，风力发电机发出电能经集电系统收集并传输到变电站，经过升压后并入电网。海上风电场集电系统是连接风机和电网的关键部分，其内部故障将会严重影响风电场的出力并可能影响电网的安全运行。同时海上风电场集电系统设备众多，其运行维护成本和故障维修时间都远高于陆上风电场，对可靠性有着更高的要求，因此研究整个集电系统的可靠性对电网和整个海上风电场经济可靠运行都有着很重要的意义。

海上风电场集电系统由电缆和开关设备组成，将风电场内部风电机组通过一定的方式连接起来，主要起汇集电能的作用，是海上风电场的重要组成部分。在接线形式和开关配置方案确定的情况下，集电系统的可靠性指标主要由电缆、开关、风机的故障率和平均修复时间来决定。而在实际的海上风电场运行中，受天气、周边环境、设备类型等因素影响，设备的平均修复时间和故障次数在会因地点和时间的变化而发生变化，从而影响到整个拓扑的可靠性指标。

传统的海上风电场集电系统拓扑设计方法，采用人工的方式进行拓扑设计，单纯依靠设计人的经验，未能综合考虑电缆、开关、风机等电气故障的故障率对拓扑可靠性的影响，尤其是随着海上风电场中风电机组数量的日益增多、设备复杂化、满足工程应用比较多的树形结构的集电系统拓扑数量呈爆炸性增长，这更是给人工设计带来了困难。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种海上风电场集电系统灵敏度调整方法及系统，能综合考虑电缆、开关、风机等电气故障的故障率对拓扑可靠性的影响，计算各个设备的灵敏度，通过调整每个设备占系统的比例从而达到调整系统灵敏度的目的。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种海上风电场集电系统灵敏度调整方法，包括步骤：

获取系统中每个设备的年故障次数以及每个设备故障的年修复时间，根据年故障次数和年修复时间确定每个设备的故障率；

获取系统中所有风机的额定功率，根据每个设备的故障率及风机的额定功率确定拓扑的等效输出功率；

根据拓扑的等效输出功率确定系统的等效停运率；

根据系统的等效停运率及每个设备的故障率确定每个设备的灵敏度，根据每个设备的灵敏度调整每个设备占系统的比例。

一种海上风电场集电系统灵敏度调整系统，包括：

设备故障率生成模块：用于获取系统中每个设备的年故障次数以及每个设备故障的年修复时间，根据年故障次数和年修复时间确定每个设备的故障率；

拓扑等效输出功率生成模块：用于获取系统中所有风机的额定功率，根据每个设备的故障率及风机的额定功率确定拓扑的等效输出功率；

等效停运率生成模块：用于根据拓扑的等效输出功率确定系统的等效停运率；

设备灵敏度生成模块：用于根据系统的等效停运率及每个设备的故障率确定每个设备的灵敏度；

系统灵敏度调整模块：用于根据每个设备的灵敏度调整每个设备占系统的比例。

本发明的有益效果：

针对风电系统传统开关配置和开关完全配置方案下的特点，通过每个设备的故障率、系统等效输出功率及系统等效停运率得出每个设备的灵敏度，根据每个设备的灵敏度调整每个设备占系统的比例从而达到调整系统灵敏度的目的，综合考虑了电缆、开关、风机等电气故障的故障率对拓扑可靠性的影响，对影响拓扑可靠性的相应设备进行灵敏度分析，以更加全面的了解电缆，开关，风机的年故障次数和平均修复时间给拓扑可靠性的影响，对于集电系统不同配置方案下降低经济性成本和故障机会成本具有积极的意义，对集电系统的工程设计与研究有一定的参考价值。

附图说明

图1为本发明的海上风电场集电系统灵敏度调整方法的总体流程示意图。

图2为本发明的海上风电场集电系统灵敏度调整系统的结构示意图。

图3为海上风电场的集电系统接线拓扑图。

图4为传统开关配置方案的接线拓扑图。

图5为开关完全配置方案的统接线拓扑图。

具体实施方式