一种风电场送出线优化选型方法技术

本发明专利技术公开了一种风电场送出线优化选型方法，包括以下步骤：S1：分别构建电力电缆热路模型和风力发电环境因素随机模型；S2：构建电力电缆线芯温度线性化模型，计算每个随机变量的各阶半不变量；S3：根据半不变量的性质和定义，求得电缆线芯温度的各阶半不变量；S4：运用Gram‑Charlier级数展开结合电缆线芯温度各阶半不变量获得状态变量线芯温度的概率密度函数和越限概率，从而进行优化选型。本发明专利技术方法考虑实际环境因素实时变化情况，将概率统计半不变量法引入到电力电缆选型中，获得能满足风电场可靠性的最优电缆选型，摈弃之前实际工程中安全裕度过高的电缆，显著减小风电场建设和后期运营管理费用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电缆工程设计领域，特别是设计一种风电场送出线优化选型方法。
技术介绍
20世纪90年代以来，我国不断推动利用可再生能源政策，风电产业也得以迅速发展。“十三五”风电发展规划的提出，表明国家将加快风电发展步伐，其发展空间巨大。风电场投资费用都较高，电气系统贯穿风力发电始终，在发电成本中占有很大比重。送出线作为电气系统主体部分，有必要提出一种既可靠又经济的送出线选型方法。在输电领域中，电缆是依据载流量进行选型判断的。实际风电场送出线往往依据100％恒定负载率和标准中特定环境条件下计算出的载流量进行选型，此方法选择出的电缆型号欠妥，特别是针对于风电场这样的变负载情况而言，浪费电缆线路载流能力，增加风电场建设及后期运营管理的时间和费用。研究表明电缆载流量与其线芯温度有关，因此根据线芯温度确定其载流量对于提高电缆输电能力很有意义。对于风电场，影响电缆线芯温度的主导环境因素为风速和环境温度。目前，国内外研究学者用了很多不同的方法对电缆温度场进行了研究，根据电缆的传热特性，建立其热路模型。该模型能够依据固定负荷及环境因素参数计算线芯温度，但是鲜有文章考虑环境因素不确定性对风电场送出线进行规划，没有考虑环境参数实时变化情况对线芯温度的影响。然而，风力发电出力具有随机性和间歇性的特点，所以有必要研究随机变化因素对电缆运行状况的影响。当前尚未有通过结合概率统计半不变量法考虑环境因素不确定性规划风电场送出线。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的风电场送出线优化选型方法。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的风电场送出线优化选型方法，包括以下步骤：S1：分别构建电力电缆热路模型和风力发电环境因素随机模型；S2：构建电力电缆线芯温度线性化模型，计算每个随机变量的各阶半不变量；S3：根据半不变量的性质和定义，求得电缆线芯温度的各阶半不变量；S4：运用Gram-Charlier级数展开结合电缆线芯温度各阶半不变量获得状态变量线芯温度的概率密度函数和越限概率，从而进行优化选型。进一步，所述步骤S1包括以下步骤：S1.1：构建电力电缆热路模型；S1.2：建立风速随机模型；运用Weibull分布函数描述风速，风速的概率密度数学模型如式(1)所示：f(vw)=kc(vwc)k-1e[-(vwc)k]---(1)]]>式(1)中，c为标度参数，k为形状参数，vw为风速(m/s)；通过风电机的输出功率与风速间的近似一次线性关系得到风电机出力的随机分布，其概率密度数学模型如式(2)所示：f(Pw)=kAc(Pw+BAc)k-1e[-(Pw+BAc)k]---(2)]]>式(2)中，Pw为风电机输出功率，A＝Pr/(vr-vci)，B＝Prvci/(vr-vci)，Pr为风电机额定功率，vr为风电机额定风速，vci为风电机切入风速；由Weibull分布的定理推得电缆电流概率密度函数为：f(I)=DkAc((I+B)DAc)k-1e[-((I+B)DAc)k]---(3)]]>式(3)中，U为电缆电压等级，cosθ为额定功率因数，n为风机个数，I为电缆电流；S1.3：建立环境温度随机模型；环境温度采样数据运用正态分布，其概率密度函数为：f(θa)=12πσe[(θa-μ)22σ2]---(4)]]>式(4)中，θa为环境温度采样数据，μ为均值，σ2为方差；S1.4：输入原始参数数据，选取组合最差工况进行研究。进一步，所述步骤S2包括以下步骤：S2.1：建立电力电缆线芯温度线性化模型；电缆电流数学模型为：I2{R[T1+(1+λ1)T2+(1+λ1+λ2)(T3+T4)]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电场送出线优化选型方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：分别构建电力电缆热路模型和风力发电环境因素随机模型；S2：构建电力电缆线芯温度线性化模型，计算每个随机变量的各阶半不变量；S3：根据半不变量的性质和定义，求得电缆线芯温度的各阶半不变量；S4：运用Gram‑Charlier级数展开结合电缆线芯温度各阶半不变量获得状态变量线芯温度的概率密度函数和越限概率，从而进行优化选型。

【技术特征摘要】
1.一种风电场送出线优化选型方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：分别构建电力电缆热路模型和风力发电环境因素随机模型；S2：构建电力电缆线芯温度线性化模型，计算每个随机变量的各阶半不变量；S3：根据半不变量的性质和定义，求得电缆线芯温度的各阶半不变量；S4：运用Gram-Charlier级数展开结合电缆线芯温度各阶半不变量获得状态变量线芯温度的概率密度函数和越限概率，从而进行优化选型。2.根据权利要求1所述的风电场送出线优化选型方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下步骤：S1.1：构建电力电缆热路模型；S1.2：建立风速随机模型；运用Weibull分布函数描述风速，风速的概率密度数学模型如式(1)所示：f(vw)=kc(vwc)k-1e[-(vwc)k]---(1)]]>式(1)中，c为标度参数，k为形状参数，vw为风速(m/s)；通过风电机的输出功率与风速间的近似一次线性关系得到风电机出力的随机分布，其概率密度数学模型如式(2)所示：f(Pw)=kAc(Pw+BAc)k-1e[-(Pw+BAc)k]---(2)]]...

【专利技术属性】
技术研发人员：高丙团，卢思瑶，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32