[发明专利]一种考虑海缆实际载流量的集电系统拓扑优化方法

权利要求书

1.一种考虑海缆实际载流量的集电系统拓扑优化方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：采用模糊聚类算法，将风机划分到数个子区域中；

步骤二：在子区域内部，只考虑海底直埋敷设，对分区内部海缆出厂标定载流量进行修正，得到实际稳态载流量，并通过算法得到拓扑结构，选择合适海缆规格；

步骤三：在馈线部分，分别考虑海底直埋敷设、J型管敷设、空气敷设三种敷设环境，选择满足三种敷设环境载流量约束的海缆规格，并且考虑到馈线根数对修正系数的影响，对每个子区域电流汇入的升压站进行选择；

步骤四：根据海缆选型结果，计算风电场内拓扑总成本。

2.根据权利要求1所述一种考虑海缆实际载流量的集电系统拓扑优化方法，其特征在于：所述步骤二中，对海缆出厂测试载流量进行修正，得到海缆实际稳态载流量；海底直埋敷设时，需要考虑土壤温度、土壤埋深、洋流温度、洋流速度以及土壤导热系数对载流量的影响；采取粒子群算法对拓扑问题进行求解，并通过载流量约束条件选择合适海缆规格。

3.根据权利要求2所述一种考虑海缆实际载流量的集电系统拓扑优化方法，其特征在于：

采取粒子群算法对拓扑问题进行求解，具体如下：

经济性模型目标函数如式(12)：

F＝min(C_A+C_P) (12)；

其中：C_A为海缆敷设费用，C_P为海缆购置费用，其公式分别如式(13)和式(14)所示：

式中：N_Z为分区个数；N_L为第i个分区内海缆根数；C_u为海缆敷设费用，单位：万元/千米；L_ij为第i个分区内第j条海缆长度，单位:千米；C_ij为第i个分区内第j条海缆购置费用，单位:万元/千米；

为了避免海缆发生热击穿故障，还需要对海缆载流量进行约束：

式(15)中：η_H为海底直埋敷设时载流量修正系数；I_j为海缆标定载流量，单位:A；n_j为第j条海缆承载的风机数量；P_w为风机箱变额定容量，单位:kVA；U为集电系统额定电压，单位:V；为功率因数；

此外，为了保证电能质量，对电压偏移进行约束，约束公式如式(16)：

式(16)中：U_w为线路工作电压，一般取集电系统额定电压，单位:V；I_g为计算工作电流，单位:A；L为线路长度，单位:km；r为单位长度海缆电阻大小，单位:Ω/km；x为单位长度海缆电抗大小，单位:Ω/km；为功率因数；△U为线路允许的电压偏移数值大小。

4.根据权利要求1所述一种考虑海缆实际载流量的集电系统拓扑优化方法，其特征在于：所述步骤三，具体为：对于海底直埋敷设和J型管敷设来说，修正系数只与敷设环境相关，与海缆根数无关，可以直接得到海缆海底直埋敷设、J型管敷设的海缆实际稳态载流量；对空气敷设来说，考虑海缆间距较小时，由于海缆之间发热影响，修正系数随海缆根数变化而变化的情况，先考虑除海缆根数之外的影响因素，得到一个空气敷设的载流量基准；考虑海缆根数对空气敷设时载流量的影响，建立混合整数规划模型，设置约束条件使结果满足三种敷设环境中最小载流量约束，对混合整数规划模型进行求解，得到馈线型号以及连接升压站编号。