[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

说明书

本发明提供一种计及集电系统的风电场可靠性模型的建模方法，首先采集风电场及待评估电力系统相关参数；获得各台风机不同时刻的输出功率；然后建立集电系统拓扑图并对拓扑图中的节点与边进行编号；根据集电系统拓扑图，判别集电系统的接线类型方式type，并获取集电系统的可行通路矩阵P；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；获得各状态下，各个风机与母线之间的连通情况；进行线路容量约束下的风机开机方式调整；形成风电场可靠性模型。本发明可以用于建立含有任何拓扑结构的风电场可靠性模型，在建模过程中准确考虑元件连锁故障范围，使得风电场可靠性模型更精确，更加符合实际运行情况。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体是一种计及集电系统的风电场可靠性模型建模方法。

背景技术

精确的风电可靠性模型可以提高含风电接入的电力系统可靠性评估的精度。风电场由风机、集电系统、升压站三部分组成。我国风电以大规模集中并网为主，集电系统元件的随机故障引起的风电场实际出力与预测值之间的差额对系统可靠性影响不可忽视。传统的风电可靠性建模技术主要集中于风机多状态模型的建立，对于集电系统的建模研究甚少。

集电系统的拓扑结构主要分为链式、单环、双环、复环以及星形五种。传统的计及集电系统的风电场建模方法主要只适用于一种结构，且建模过程中对于元件故障范围的定义含糊且建模形式采用简单的串、并联结构识别方式，然而该方法并不适用于闭环等复杂结构。

因此，研究一种通用于各种集电系统拓扑结构且准确识别元件故障范围的风电场建模技术有着至关重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明针对传统风电场建模技术中未能形成一种通用于各种集电系统拓扑结构且可以准确识别元件故障范围的方法的特点，提出一种计及集电系统影响的风电场建模方法，该方法可以用于建立含有任何拓扑结构的风电场可靠性模型，在建模过程中准确考虑元件故障范围，使得风电场可靠性模型更精确，更加符合实际运行情况。

本发明采用的技术方案如下：

一种计及集电系统的风电场可靠性模型的建模方法，包括以下步骤：

步骤一、采集风电场及待评估电力系统相关参数，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。

步骤二、根据风速历史数据，利用最小二乘法进行风速威布尔模型拟合并进行风速预测。

服从两参数威布尔分布风速模型的分布函数如下式所示。

F(v)＝1-exp[-(v/c)^k]

式中，c为尺度参数，k为形状参数，v为实际风速。

反解(1)式得到风速表达式，如下式所示。

v_w＝c(-ln(U_W))^1/k

其中U为[0，1]之间服从均匀分布的随机数。

利用最小二乘法，估计尺度参数c和形状参数k。计算公式如下：

其中a，b计算公式如下：

其中，x_i为第i个风速样本，y_i＝F(vi)表示第i个风速对应的分布函数值。

步骤三、根据风速预测结果，按照下式计算各台风机不同时刻的输出功率。