[发明专利]考虑电气主接线拓扑的风电场可靠性综合评估方法

权利要求书

1.一种考虑电气主接线拓扑的风电场可靠性综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、计算集电系统同一出线上多台风机的期望出力EX_W；

S2、计算集电系统各条出线的期望出力EX_C；

S3、计算考虑升压站拓扑影响的风电场期望出力EX；

S4、计算风电场可靠性指标，可靠性指标具体包括电力不足期望EDNS、风电场等效停运率Q、风电场等效停运时间T和电量不足期望值EENS，其中：

EDNS＝P_总-EX，

式中：P_总为风电场的总装机容量，

T＝Q·8760h，

EENS＝P_总·T；

在所述步骤S1中，根据风速统计数据、风电机组技术参数、风电机组故障统计数据，建立风速概率分布模型以及风机出力模型，从而计算集电系统同一出线上多台风机的期望出力EX_W；

所述步骤S1包括如下子步骤：

S11、根据实际风速统计数据求解得到风速的平均值和标准差σ，采用矩量法计算Weibull风速概率分布模型的形状参数y和尺度参数c：

式中：Γ(x)为伽玛函数，得到Weibull风速概率分布模型：

式中：v为给定风速，f(v)表示给定风速下的时间百分比；

S12、根据风电机组技术参数，得到风电机组的出力特性：

式中：v_ci、v_co、v_r分别为切入风速、切出风速和额定风速，P(v)为在给定风速下风电机组输出的有功功率，P_N为单台风电机组的额定功率；

S13、考虑风速随机性对风电机组出力特性的影响，结合风速分布的概率密度函数和风电机组出力特性求解单台风电机组的期望出力：

式中：EX_single为不考虑机组故障时单台风电机组的期望出力；

S14、考虑机组故障的情况，计算集电系统同一出线上多台风机的期望出力EX_W：

式中：q_w为风电机组不可用率，R为集电系统同一出线上风电机组的总台数，h为风电机组发生故障台数；

在所述步骤S2中，根据集电系统的拓扑及元器件的不可用率，计算各条出线成功输送电能的概率p_C，进而计算各条出线的期望出力EX_C；

所述步骤S2中，各条出线成功输送电能的概率p_C为：

式中：q_CB为断路器不可用率，q_TF为变压器不可用率，g为该出线上风电机组的数目，q_e为该出线上第e段馈线的不可用率，L为该出线上馈线的总分段数，b为第e段馈线上的第b台风电机组；则该条出线的出力期望EX_C为：

EX_C＝EX_W·p_C；

在所述步骤S3中，根据升压站拓扑及元器件的不可用率，利用组合最小割集法计算升压站各种输送电能组合出现的概率p_i，进而计算风电场期望出力EX；

所述步骤S3包括如下子步骤：

S31、将集电系统各条出线分别等效为额定功率等于其期望出力的常规发电机组，作为对应升压站进线的输入；

S32、记升压站m条进线中，k条能够成功输送电能到升压站出线为事件Z，m-k条不能成功输送电能到升压站出线为事件W，利用组合最小割集法分别得到事件Z最小割集的集合C_Z、W最小割集的集合C_W；

S33、分别对C_Z和C_W中的最小割集进行不交化处理，计算事件Z和事件W发生的概率p_Z和p_W；

S34、记升压站m条进线中，k条成功输送电能、m-k条不能输送电能为组合i，计算组合i的出力期望EX_i：

式中：EX_Cj表示第j条进线出力期望，p_i为第i种组合出现的概率，则风电场的出力期望EX为：

式中，n为风电场m条进线输送电能的组合总数。

2.根据权利要求1所述的考虑电气主接线拓扑的风电场可靠性综合评估方法，其特征在于：在所述子步骤S32中，所述的利用组合最小割集法求C_Z和C_W包括如下子步骤：

S321、求取每条进线能够成功输出电能最小割集的集合C₁、C₂，…，C_k，…，C_m，并用矩阵的形式表示，矩阵的每一行表示一个最小割集，每一列表示升压站拓扑中的元件，1表示最小割集中包含该列的元件，0表示不包含该元件；

S322、对成功输送电能的k条进线最小割集集合C₁～C_k进行并集运算，得到C_Z：

C_Z＝C₁∪C₂∪...∪C_k

S323、对不能输送电能的m-k条进线最小割集集合C_k+1～C_m，删除与C_Z有交集的最小割集，余下部分组成分别组成CS_k+1～CS_m；

S324、将CS_k+1～CS_m中来自不同最小割集集合的行向量两两相加，和大于1的元素取1，相加得到的所有行向量进行并集运算，同时舍弃高阶最小割集，余下低阶割集组成C_W。