[发明专利]一种故障风机损失发电量的估计方法

权利要求书

1.一种故障风机损失发电量的估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据风机的地理信息，建立风机的无向图模型；

2)风机发生故障停运时根据风机的无向图模型，获取地理位置距离故障风机最近的两台正常运行风机；

3)如果获取成功，利用地理位置距离故障风机最近的两台正常运行风机风速风向，对故障风机故障期间所损失的发电量进行估计；

4)如果获取失败，或者所获取的风机与故障风机之间的距离大于测风塔与故障风机之间的距离，则利用测风塔风速风向，对故障风机故障期间所损失的发电量进行估计；

在所述步骤3)中，风机发生故障停运时根据风机的无向图模型，获取地理位置距离故障风机最近的两台正常运行风机，获取方法如下：

设风电场共有n台风机，D(n_i,n_j)表示两台风机n_i与n_j之间的物理距离，D(n_i,T)表示风机与测风塔T之间的物理距离，其中1≤i≤n，1≤j≤n；增设两台虚拟风机n_n+1与n_n+2，任意一台风机与该两台虚拟风机之间的物理距离为无穷大，即D(n_i,n_n+1)＝∞，D(n_i,n_n+2)＝∞，其中1≤i≤n，∞表示无穷大；

假设风机A在时间段t∈[t₁,t₂]发生故障停运，首先将距离风机A最近的两台正常运行的风机B和风机C设为增设的虚拟风机：B＝n_n+1，C＝n_n+2；

遍历n台风机，进行n轮循环，其中对风机n_i(1≤i≤n)进行如下操作：

21)如果n_i为风机A本身，则结束本轮循环并开始下一轮循环，否则进行步骤22)；

22)如果风机n_i在时间段t∈[t₁,t₂]内正常运行，并且D(n_i,A)＜D(B,A)，则置B为B＝n_i，结束本轮循环并开始下一轮循环，否则进行步骤23)；

23)如果风机n_i在时间段t∈[t₁,t₂]内正常运行，并且D(n_i,A)＜D(C,A)，则置C为C＝n_i，结束本轮循环并开始下一轮循环；

循环结束后，如果B≠n_n+1，D(A,B)＜D(A,T)且C≠n_n+2，D(A,C)＜D(A,T),则表明获取成功，否则获取失败；

在所述步骤3)中，如果获取成功，利用地理位置距离故障风机最近的两台正常运行风机风速，对故障风机故障期间所损失的发电量进行估计，估计方法如下：

设风机B和风机C的风速分别为v₁(t)和v₂(t)，风向为d₁(t)和d₂(t)；

假设在时间段[t₁,t₂]内d₁(t)和d₂(t)与南北方向的夹角分别为θ₁(t)和θ₂(t)，其中θ₁,θ₂∈[0°,90°]，则风机B和风机C的风速在南北方向的分量v_HB(t)、v_HC(t)和东西方向的分量v_LB(t)、v_LC(t)分别为：

风机A和风机B、C之间的距离D(A,B)、D(A,C)在南北方向的分量D_H和东西方向的分量D_L分别为：

风机A的风速在南北方向的估计分量和东西方向的估计分量为风机B和C在两个方向上的分量根据距离成比例的叠加：

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{v}}_{HA}\left(t\right)=\frac{D_H(A,B)v_{HB}\left(t\right)+D_H(A,C)v_{HC}\left(t\right)}{D_H(A,B)+D_H(A,C)}\\ {\hat{v}}_{LA}\left(t\right)=\frac{D_L(A,B)v_{LB}\left(t\right)+D_L(A,C)v_{LC}\left(t\right)}{D_L(A,B)+D_L(A,C)}\end{array}\right.,t\∈\[t_1,t_2\]---\left(5\right)$

将式(1)、(2)、(3)、(4)代入式(5)可得:

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{v}}_{HA}\left(t\right)=\frac{D(A,B)\cos \left({\mathrm{\θ}}_1\right(t\left)\right)v_1\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\θ}}_1\left(t\right)\right)+D(A,C)\cos \left({\mathrm{\θ}}_2\right(t\left)\right)v_2\left(t\right)\cos \left({\mathrm{\θ}}_2\left(t\right)\right)}{D(A,B)\cos \left({\mathrm{\θ}}_1\right(t\left)\right)+D(A,C)\cos \left({\mathrm{\θ}}_2\left(t\right)\right)}\\ {\hat{v}}_{LA}\left(t\right)=\frac{D(A,B)\sin \left({\mathrm{\θ}}_1\right(t\left)\right)v_1\left(t\right)\sin \left({\mathrm{\θ}}_1\left(t\right)\right)+D(A,C)\sin \left({\mathrm{\θ}}_2\right(t\left)\right)v_2\left(t\right)\sin \left({\mathrm{\θ}}_2\left(t\right)\right)}{D(A,B)\sin \left({\mathrm{\θ}}_1\right(t\left)\right)+D(A,C)\sin \left({\mathrm{\θ}}_2\left(t\right)\right)}\end{array}\right.---\left(6\right)$

得到风机A的风速在南北方向和东西方向两个估计分量后，可得风机A的风速估计值如下:

$\hat{v}\left(t\right)=\sqrt{{\left({\hat{v}}_{HA}\right(t\left)\right)}^2+{\left({\hat{v}}_{LA}\right(t\left)\right)}^2},t\∈\[t_1,t_2\]---\left(7\right)$

对风机A的实际输出功率特性曲线分段使用最小二乘法进行曲线拟合，获得风机A的输出功率特性曲线表达式P(v)；

风机A在时间段t∈[t₁,t₂]内的发电量估计值如下为：

$\hat{K}={\∫}_{t1}^{t2}P\left(\hat{v}\right(t\left)\right)dt={\∫}_{t1}^{t2}P(\sqrt{{\left({\hat{v}}_{HA}\right(t\left)\right)}^2+{\left({\hat{v}}_{LA}\right(t\left)\right)}^2}dt---\left(8\right)$

将式(6)代入式(8)，并对此复合函数积分求解，便可得风机A在时间段t∈[t₁,t₂]内的发电量估计值。