一种风电场升压站电气系统的可靠性评估方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种风电场升压站电气系统的可靠性评估方法，通过将升压站电气系统的电气主接线转化为可靠性逻辑框图；根据可靠性逻辑框图，求得关于所有出线端的由全部最小路径组成的最小路集；根据最小路集，建立升压站电气系统的最小路矩阵；根据最小路矩阵和各设备的故障形式，求得升压站电气系统中的设备发生故障导致各出线端失电的最小割集，并基于所述最小割集，对所述升压站点电气系统的进行可靠性评估。本发明专利技术实施例将最小路/割集理论应用于风电场电气系统可靠性评估中，优化了故障状态的选取和节省了计算工作量，同时对各种故障割集模式进行可靠性指标分析，并基于这些计算指标的分析，对风电场升压站主接线的可靠性进行评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风电场可靠性评估
，特别是涉及一种风电场升压站电气系统的可靠性评估方法。
技术介绍
风能资源是清洁的可再生能源，风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和发展前景的发电方式之一，而凭借风能稳定、丰富的资源优势，风电的发展及商业运营前景更加广阔。鉴于风电大容量远距离的发展趋势，结合可靠性评估对升压站进行合理规划设计，对于降低远距离输送电的能量损耗，提高风电场的发电效率和经济效益，有非常深远的意义。现有技术中，电力系统的可靠性评估方法可分为解析法和模拟法。其中，解析法在系统规模较大时，可能会出现“维数灾”的计算难题。一种可行的方法是，将风电场建模成一个类似于多降额状态的常规机组，形成系统停运容量概率表来分析系统可靠性。该方法在系统规模较大时仍能有效评估。以蒙特卡洛法为代表的模拟法在风电场的可靠性评估中的应用较为广泛。然而由于蒙特卡洛方法计算精度和计算时间的矛盾，要取得令人满意的计算精度，往往耗费大量的计算时间。
技术实现思路
本专利技术实施例中提供了一种风电场升压站电气系统的可靠性评估方法，以解决现有技术中的蒙特卡洛方法抽样容量大、效率低的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例公开了如下技术方案：一种风电场升压站电气系统的可靠性评估方法,包括：将升压站电气系统的电气主接线转化为可靠性逻辑框图；根据所述可靠性逻辑框图，求得关于所有出线端的由全部最小路径组成的最小路集；根据所述最小路集，建立所述升压站电气系统的最小路矩阵；根据所述最小路矩阵以及各设备发生故障的故障形式，求得所述升压站电气系统中的设备发生故障导致各出线端失电的最小割集；基于所述最小割集，对所述升压站点电气系统的进行可靠性评估；其中，所述最小路矩阵是以最小路Li为行，以所述可靠性逻辑框图中的全部设备xj为列的一种矩阵形式，矩阵中的元素gij表示设备xj是否为最小路Li中的设备gij=1xj∈Li0xj∉Li.]]>优选地，所述设备发生故障的故障形式包括非扩大型故障、扩大型故障和计划检修停运。优选地，所述最小割集包括非扩大型故障割集和扩大型故障割集。优选地，求所述非扩大性故障割集的方法包括：将所述最小路矩阵中只能发生扩大型故障的设备所对应列中的全部元素置零，得到所述升压站电气系统的非扩大型故障矩阵；根据所述非扩大型故障矩阵求得各出线端失电的一阶非扩大型故障割集R’，其中，所述R’割集由所述非扩大型故障矩阵中元素全为1的各列所对应的设备构成。优选地，求所述扩大性故障割集的方法包括：建立各出线端对应的路接矩阵LC；将各出线端的最小路矩阵与相应的最小路矩阵相或，得到各出现端的扩大型故障矩阵；根据所述扩大型故障矩阵求得各出线端失电的扩大型故障割集S’，其中，所述S’割集由所述非扩大型故障矩阵中元素全为1的各列所对应的设备构成。优选地，对所述升压站点电气系统的进行可靠性评估包括供电连续性评估和供电充裕性评估。优选地，对所升压站点电气系统的供电连续性评估的方法包括：根据所述最小割集，计算每个最小割集中的具体设备故障造成某一出线端或整体升压站点电气系统停运的概率、频率和时间。优选地，对所升压站点电气系统的供电充裕性评估的方法包括：根据所述最小割集，计算一年时间内由于最小割集中设备故障的发生所导致的传输受阻总电量EENS，其中，所述传输受阻总电量EENS为每个所述最小割集的受阻功率与对应的年平均故障持续乘积的总和。优选地，所述可靠性逻辑框图中的设备包括母线、电缆、断路器和变压器。由以上技术方案可见，本专利技术实施例提供的一种风电场升压站电气系统的可靠性评估方法,通过将升压站电气系统的电气主接线转化为可靠性逻辑框图；根据所述可靠性逻辑框图，求得关于所有出线端的由全部最小路径组成的最小路集；根据所述最小路集，建立所述升压站电气系统的最小路矩阵；根据所述最小路矩阵，求得所述升压站电气系统中的设备发生故障导致各出线端失电的最小割集；最终根据所述最小割集，对所述升压站点电气系统的进行可靠性评估。本专利技术实施例将最小路/割集理论应用于风电场电气系统可靠性评估中，从而优化了故障状态的选取和节省了计算工作量。给出了最小路割集的故障模式，就升压站主接线的最小路集和主接线故障割集进行研究，并对各种故障割集模式进行可靠性指标分析。基于这些计算指标的分析，结合风电场发电指标，对风电场升压站主接线的可靠性进行评估。因此，本专利技术实施例的研究方法和思路对于风电场电气系统的规划和设计具有一定的参考价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种由节点和弧组成的网络图；图2为本专利技术实施例提供的一种在可靠性工程中的系统可靠性逻辑框图；图3为本专利技术实施例提供的一种风电场升压站电气系统的可靠性评估方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种风电场升压站电气系统的单母线接线图；图5为由图4演变形成的可靠性逻辑框图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。本专利技术基于最小路矩阵与最小路/割集原理，对升压站主接线的最小路集和主接线故障割集研究，并对各种故障割集模式进行可靠性指标分析。在具体介绍本专利技术实施例的具体实施方式之前，首先对最小路/割集进行介绍。如图1所示的网络图由节点和弧组成，其中，0、1、2、3、4、5、6是节点，X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7是弧。网络图中，连接任意两节点间由有向弧或无向弧组成的弧集合，称为这两个节点间的一条路。由输入点到输出点的所有路的集合成为路集。如果一条路中移去任一条弧后，就不再构成路，则称这条路为最小路。由最小路构成的集合称为最小路集。某一最小路中的弧都是串联关系，只要任一弧断开，本最小路便会失效，割集同样由弧构成。若割集中的弧断开，则导致网络由输入点到输出点的所有路径都失效。如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电场升压站电气系统的可靠性评估方法,其特征在于,包括：将升压站电气系统的电气主接线转化为可靠性逻辑框图；根据所述可靠性逻辑框图，求得关于所有出线端的由全部最小路径组成的最小路集；根据所述最小路集，建立所述升压站电气系统的最小路矩阵；根据所述最小路矩阵以及各设备发生故障的故障形式，求得所述升压站电气系统中的设备发生故障导致各出线端失电的最小割集；基于所述最小割集，对所述升压站点电气系统的进行可靠性评估；其中，所述最小路矩阵是以最小路Li为行，以所述可靠性逻辑框图中的全部设备xj为列的一种矩阵形式，矩阵中的元素gij表示设备xj是否为最小路Li中的设备gij=1xj∈Li0xj∉Li.]]>

【技术特征摘要】
1.一种风电场升压站电气系统的可靠性评估方法,其特征在于,包括：
将升压站电气系统的电气主接线转化为可靠性逻辑框图；
根据所述可靠性逻辑框图，求得关于所有出线端的由全部最小路径组成的最小路集；
根据所述最小路集，建立所述升压站电气系统的最小路矩阵；
根据所述最小路矩阵以及各设备发生故障的故障形式，求得所述升压站电气系统中
的设备发生故障导致各出线端失电的最小割集；
基于所述最小割集，对所述升压站点电气系统的进行可靠性评估；
其中，所述最小路矩阵是以最小路Li为行，以所述可靠性逻辑框图中的全部设备xj为列的一种矩阵形式，矩阵中的元素gij表示设备xj是否为最小路Li中的设备
gij=1xj∈Li0xj∉Li.]]>2.根据权利要求1所述的风电场升压站电气系统的可靠性评估方法，其特征在于，
所述设备发生故障的故障形式包括非扩大型故障、扩大型故障和计划检修停运。
3.根据权利要求1所述的风电场升压站电气系统的可靠性评估方法，其特征在于，
所述最小割集包括非扩大型故障割集、扩大型故障割集和计划检修停运故障割集。
4.根据权利要求3所述的风电场升压站电气系统的可靠性评估方法，其特征在于，
求所述非扩大性故障割集的方法包括：
将所述最小路矩阵中只能发生扩大型故障的设备所对应列中的全部元素置零，得到
所述升压站电气系统的非扩大型故障矩阵；
根据所述非扩大型故障矩阵求得各出线端失电的一阶非扩大型故障割集R’，其中，
所述R’割集由所述非扩大型故障矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈鑫，黄星，张林山，周年荣，闫永梅，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53