[发明专利]一种计及集电系统的风电场可靠性模型的建模方法

权利要求书

1.一种计及集电系统的风电场可靠性模型的建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、采集风电场及集电系统相关参数，包括风电场的风速历史数据、风机数量及其可靠性参数、功率参数、集电系统拓扑信息、线路容量以及集电系统中元件的可靠性参数；

步骤2、根据风速预测结果，获得各台风机不同时刻的输出功率；

步骤3、根据集电系统拓扑信息，建立集电系统拓扑图并对拓扑图中的节点与边进行编号；

步骤4、根据集电系统拓扑图，建立风力发电机向量G、连接线向量L、单向路向量R、保护区向量A以及区间断路器向量BB；

步骤5、根据步骤4建立的各种矩阵，判别集电系统的接线类型方式type；

步骤6、根据集电系统拓扑，获取集电系统的可行通路矩阵P；

步骤7、利用风机和集电系统元件的可靠性参数，获取风机与集电系统组成的组合系统的状态序列；

步骤8、组合系统中风机状态分析；首先分析各个系统状态下，风机的故障情况，对于运行中的风机，其t时刻的风机出力为P(t)，若发生故障，则出力为0；

步骤9、组合系统中集电系统状态分析；获得步骤7中各个系统状态对应的集电系统故障元件；对于每一个集电系统的故障元件，得到其对应的相关故障矩阵；根据故障矩阵中的元件编号，修改各个单向路向量，形成残余单向路集合；

步骤10、获得各状态下，各个风机与母线之间的连通情况；此时，根据步骤5中集电系统的type值，进行下一步分析；如果type＝2，进行步骤11；否则，进行步骤12；

步骤11、进行线路容量约束下的风机开机方式调整；

步骤12、累加G₂集合内全部风机的输出功率P_i(t)，得到t时刻风电场等效发电功率P_wind(t)；统计一年的风电场发电功率情况，形成风电场出力P_wind；

P_wind＝{P_wind(t1),...,P_wind(tns)}

其中ns为一年内系统状态总数。

2.如权利要求1所述的一种计及集电系统的风电场可靠性模型的建模方法，其特征在于：步骤3中节点与边的定义如下：

节点的定义：集电系统中的母线、风机与相邻断路器相连的线路部分；

边的定义：集电系统中的断路器与电缆段。

3.如权利要求1所述的一种计及集电系统的风电场可靠性模型的建模方法，其特征在于：步骤4中单向路、保护区与区间断路器的定义以及各向量矩阵的格式如下：

单向路定义：从集电系统母线bus出发，向风机侧搜寻，从母线节点至任意连接线节点之间的部分称作一条单向路r；显然，每条单向路由若干节点与边组成，其首端与尾端的边均为断路器元件；

保护区定义：每条单向路r中任意两个断路器及其之间部分称作一个保护区；相邻两个断路器之间的部分称作最小保护区a；

区间断路器向量定义：假设全部保护区的第一个与最后一个元素组成矩阵J，则定义J内出现次数大于1的数值对应的元件为区间断路器，所有区间断路器编号集合得到区间断路器向量BB；

各向量与矩阵格式如下：

G＝(g_i)_ng

其中，ng表示风力发电机总数，g_i表示第i个(i＝1,2,...,ng)发电机对应节点编号；

L＝(l_i)_nl

其中，nl表示连接线总数，l_i表示第i个(i＝1,2,...,nl)连接线对应节点编号；

R_i＝(r_j)_nrj

其中，R_i表示第i条单向路(i＝1,2,...,nr)，r_j表示第i个单向路中的第j个元件编号；

A_i＝(a_j)_bi

其中，A_i表示第i个保护区(i＝1,2,...,na)，a_j表示第i个单向路中的第j个元件编号，b表示A_i全部元件数目。