技術(shù)特征：

1.一種風(fēng)電場(chǎng)集電系統(tǒng)可靠性計(jì)算方法，方法步驟依次為：

S1、建立風(fēng)速和風(fēng)機(jī)出力模型；

S2、建立等值風(fēng)電機(jī)組和集電系統(tǒng)的可靠性模型；

S3、計(jì)算等值風(fēng)電機(jī)組的通路集合和隔離集合；

S4、定義計(jì)及集電系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)可靠性指標(biāo)；

S5、采用序貫蒙特卡洛法進(jìn)行集電系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)的可靠性評(píng)估；

2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)集電系統(tǒng)可靠性計(jì)算方法，其特征在于：所述建立風(fēng)速和風(fēng)機(jī)出力模型包括建立風(fēng)速模型和建立風(fēng)機(jī)出力模型；

建立風(fēng)速模型包括以下步驟：

S1、通過(guò)對(duì)風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理得到標(biāo)準(zhǔn)化后的風(fēng)速序列模型，如(1)所示：

$V_t=\frac{{V_t}^{\left(0\right)}-{\mathrm{\μ}}_v}{{\mathrm{\σ}}_v}---\left(1\right)$

式中，V_t⁽⁰⁾是原始風(fēng)速序列；μ_V和σ_V為歷史風(fēng)速每小時(shí)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；V_tb為標(biāo)準(zhǔn)化后的風(fēng)速序列；

S2、使用V_tb計(jì)算自回歸滑動(dòng)平均模型ARMA(n,m),如(3)所示：

式中，(i＝1,2,…n)為自回歸參數(shù)；θ_i(i＝1,2,…n)為滑動(dòng)平均參數(shù)；V_tb是模擬得到的風(fēng)速序列；當(dāng)模型合適時(shí)，{a_t}是一個(gè)平均值為0且方差σ_a²的正態(tài)白噪過(guò)程，即α_t∈N(0,σ_a²)；

S3、建立預(yù)測(cè)風(fēng)速模型；通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的模擬風(fēng)速序列得到預(yù)測(cè)風(fēng)速序列，如(3)所示：

V_wt＝V_tbσ_v+μ_v (3)

式中，V_tb為模擬得到的風(fēng)速序列；μ_V和σ_V分別為歷史風(fēng)速每小時(shí)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；V_wt預(yù)測(cè)風(fēng)速序列；

所述風(fēng)機(jī)出力模型如(4)所示：

$P_{wt}=\left\{\begin{array}{cc}0& 0\≤v_t\≤v_{ci}or{v}_t\≥v_{co}\\ P_r\frac{v_t-v_{ci}}{v_r-v_{ci}}& v_{ci}\<v_t\≤v_r\\ P_r& v_r\<v_t\<v_{co}\end{array}\right.---\left(4\right)$

式中，v_ci、v_r、v_co分別為切入風(fēng)速、額定風(fēng)速和切出風(fēng)速；P_r為風(fēng)電機(jī)組額定輸出功率。

3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)集電系統(tǒng)可靠性計(jì)算方法，其特征在于：所述建立等值風(fēng)電機(jī)組和集電系統(tǒng)的可靠性模型包括建立等值風(fēng)電機(jī)組的可靠性模型和建立集電系統(tǒng)的可靠性模型；

所述等值風(fēng)電機(jī)組包括三個(gè)元件，分別為風(fēng)力發(fā)電機(jī)、塔架電纜和集電變壓器且依次串聯(lián)；所述等值電機(jī)組通過(guò)斷路器與匯流母線(xiàn)連通；

所述建立等值風(fēng)電機(jī)組的可靠性模型包括以下步驟：

S1、計(jì)算等值風(fēng)電機(jī)組的故障率，一臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組的可靠度函數(shù)如(5)所示：

${\mathrm{\λ}}_s=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\λ}}_i---\left(5\right)$

式中，n為串聯(lián)后的元件的個(gè)數(shù)；λ_i表示第i個(gè)元件的故障率；

S2、建立等值風(fēng)電機(jī)組的可靠性模型；所述等值風(fēng)電機(jī)組的可靠性采用等值風(fēng)電機(jī)組正常工作狀態(tài)和等值風(fēng)電機(jī)組故障狀態(tài)表示；所述等值風(fēng)電機(jī)組正常工作轉(zhuǎn)態(tài)的故障率用λ_d表示；所述等值風(fēng)電機(jī)組故障狀態(tài)的修復(fù)率用μ_d表示；所述等值風(fēng)電機(jī)組的可靠性如(6)所示：

R(t)＝e^-λdt (6)

等值風(fēng)電機(jī)組正常工作持續(xù)時(shí)間τ₁如式(7)所示：

${\mathrm{\τ}}_1=-\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_d}{\mathrm{ln\γ}}_1=-MTTF{\mathrm{ln\γ}}_1---\left(7\right)$

式中，γ₁是在[0,1]上均勻分布隨機(jī)數(shù)；MTTF是平均無(wú)故障持續(xù)工作時(shí)間。

等值風(fēng)電機(jī)組故障修復(fù)時(shí)間τ₂如式(8)：

${\mathrm{\τ}}_2=-\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_d}{\mathrm{ln\γ}}_2=-MTTR{\mathrm{ln\γ}}_2---\left(8\right)$

式中，γ₂是在[0,1]上均勻分布隨機(jī)數(shù)；MTTR是平均修復(fù)時(shí)間。

所述集電系統(tǒng)模型分為輻射形、單邊環(huán)形、雙邊環(huán)形和星形；所述集電系統(tǒng)包括饋電線(xiàn)路、若干聯(lián)絡(luò)線(xiàn)、若干隔離開(kāi)關(guān)、若干短路器，所述饋電線(xiàn)路包括匯流母線(xiàn)與若干饋線(xiàn)；所述集電系統(tǒng)的可靠性采用集電系統(tǒng)正常工作狀態(tài)和集電系統(tǒng)故障狀態(tài)表示；所述集電系統(tǒng)正常工作轉(zhuǎn)態(tài)的故障率用λ_j表示；所述集電系統(tǒng)故障狀態(tài)的修復(fù)率用μ_j表示；

所述集電系統(tǒng)的可靠性如(9)所示：(此處也是這樣計(jì)算嗎)

R(t)＝e^-λdt (9)

集電系統(tǒng)正常工作持續(xù)時(shí)間τ₃式(10)示：

${\mathrm{\τ}}_3=-\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_j}{\mathrm{ln\γ}}_1=-MTTF{\mathrm{ln\γ}}_1---\left(10\right)$

式中，γ₃是在[0,1]上均勻分布隨機(jī)數(shù)；

集電系統(tǒng)故障修復(fù)時(shí)間τ₄式(11)：

${\mathrm{\τ}}_4=-\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_j}{\mathrm{ln\γ}}_2=-MTTR{\mathrm{ln\γ}}_2---\left(11\right)$

式中，γ₄是在[0,1]上均勻分布隨機(jī)數(shù)。

4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)集電系統(tǒng)可靠性計(jì)算方法，其特征在于：所述通路是指若干饋線(xiàn)組成的一條能將單個(gè)等值風(fēng)電機(jī)組與匯流母線(xiàn)連通的集合；所述通路集合是指單個(gè)等值風(fēng)電機(jī)組所有通路的集合，所述隔離是指導(dǎo)致單個(gè)等值風(fēng)電機(jī)組不能與匯流母線(xiàn)連通的某段饋線(xiàn)；所述隔離集合是指單個(gè)等值風(fēng)電機(jī)組所有隔離的集合；所述通路和隔離均采用深度優(yōu)先遍歷算法計(jì)算得到。

5.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)集電系統(tǒng)可靠性計(jì)算方法，其特征在于：所述定義計(jì)及集電系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)可靠性指標(biāo)；所述可靠性指標(biāo)包括等值風(fēng)電機(jī)組停運(yùn)指標(biāo)和風(fēng)電場(chǎng)年期望發(fā)電量指標(biāo)；

所述可靠性指標(biāo)包括等值風(fēng)電機(jī)組停運(yùn)指標(biāo)包括

所述等值風(fēng)機(jī)停運(yùn)分為等值風(fēng)電機(jī)組自身故障和不能有效與匯流母線(xiàn)連接兩種情況；等值風(fēng)電機(jī)組自身故障概率如式(12)所示：

$P_{fail}=\frac{T_{genfail}}{T_{total}}---\left(12\right)$

式中T_genfail為第i臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組自身故障時(shí)間，T_total為模擬時(shí)間，P_fail為等值風(fēng)電機(jī)組自身故障概率；

等值風(fēng)電機(jī)組不能有效與匯流母線(xiàn)連接概率如式(13)所示：

$P_{discon}=\frac{T_{discon}}{T_{total}}---\left(13\right)$

式中T_discon為等值風(fēng)電機(jī)組受累停運(yùn)時(shí)間，T_tota為_l模擬時(shí)間，P_dison為等值風(fēng)電機(jī)組受累停運(yùn)概率；

等值風(fēng)電機(jī)組總停運(yùn)概率如式(14)所示：

$P_{fault}=\frac{T_{fault}}{T_{total}}---\left(14\right)$

式中T_fault為第i臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組無(wú)法有效出力時(shí)間，T_total為模擬時(shí)間，P_fault為等值風(fēng)電機(jī)組總停運(yùn)概率；

集電系統(tǒng)對(duì)于等值風(fēng)電機(jī)組無(wú)法出力的影響概率如式(15)所示：

$Q=\frac{P_{discon}}{p_{fault}}---\left(15\right)$

設(shè)模擬時(shí)間T_total內(nèi)，風(fēng)電場(chǎng)中有i臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組有效出力的時(shí)間為T(mén)_i，則有i臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組有效運(yùn)行的概率如式(16)所示：

$P_i=\frac{T_i}{T_{total}}---\left(16\right)$

所述風(fēng)電場(chǎng)年期望發(fā)電量是指反應(yīng)風(fēng)電場(chǎng)提供電能的平均水平；所述風(fēng)電場(chǎng)年期望發(fā)電量指標(biāo)包括AEP_CW、AEP_W、LOEE_C、LOEE_w；

所述AEP_CW是指考慮風(fēng)速不確定性、時(shí)序自相關(guān)性、等值風(fēng)電機(jī)組、饋線(xiàn)故障的年期望發(fā)電量；

所述AEP_W是指僅考慮風(fēng)速不確定性和自相關(guān)性的年期望發(fā)電量；

所述LOEE_C是指因饋線(xiàn)和等值風(fēng)電機(jī)組故障而減少的年期望發(fā)電量；

所述LOEE_w是指因風(fēng)速不確定性減少的年期望發(fā)電量。

${\mathrm{AEP}}_{CW}=\frac{\underset{t=1}{\overset{T_{total}}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{S}_j\×P_{\sin gle}}{T_{total}/8760}---\left(17\right)$

${\mathrm{AEP}}_W=\frac{\underset{t=1}{\overset{T_{total}}{\Σ}}m\×P_{\sin gle}}{T_{total}/8760}---\left(18\right)$

LOEE_C＝AEP_CW-AEP_W (19)

${\mathrm{LOEE}}_W=\underset{t=1}{\overset{T_{total}}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{P}_{\sin gle}-{\mathrm{AEP}}_W---\left(20\right)$

(17)至(20)式中，T_total為模擬進(jìn)行的總時(shí)間；m為等值風(fēng)電機(jī)組臺(tái)數(shù)；S_j為等值風(fēng)電機(jī)組是否停運(yùn)的標(biāo)示，0代表停運(yùn)，1代表不停運(yùn)；P_single為單臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組出力；

風(fēng)電場(chǎng)的效率如下列式子：

${\mathrm{\η}}_{acw}=\frac{{\mathrm{AEP}}_{CW}}{\underset{t=1}{\overset{T_{total}}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{P}_{\sin gle}}---\left(21\right)$

${\mathrm{\η}}_w=\frac{{\mathrm{LOEE}}_W}{\underset{t=1}{\overset{T_{total}}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{P}_{\sin gle}}---\left(22\right)$

${\mathrm{\η}}_c=\frac{{\mathrm{LOEE}}_C}{\underset{t=1}{\overset{T_{total}}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{P}_{\sin gle}}---\left(23\right)$

${\mathrm{\η}}_{cw}=\frac{{\mathrm{LOEE}}_C}{{\mathrm{AEP}}_{CW}}---\left(24\right)$

(21)至(24)式中，Pr為等值風(fēng)電機(jī)組的額定功率；m為等值風(fēng)電機(jī)組臺(tái)數(shù)；η_acw是風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率表示風(fēng)電場(chǎng)在模擬過(guò)程中實(shí)際發(fā)電量占滿(mǎn)發(fā)發(fā)電量的百分比；η_w為風(fēng)速不確定性造成的風(fēng)電損失占滿(mǎn)發(fā)發(fā)電量的百分比；η_c為饋線(xiàn)和等值風(fēng)電機(jī)組故障引起的風(fēng)電損失占滿(mǎn)發(fā)發(fā)電量的百分比；η_cw為饋線(xiàn)和等值風(fēng)電機(jī)組故障引起的風(fēng)電損失占實(shí)際發(fā)電量的百分比。

6.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)集電系統(tǒng)可靠性計(jì)算方法，其特征在于：所述采用序貫蒙特卡洛法進(jìn)行集電系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)的可靠性評(píng)估包括以下步驟；

S1：數(shù)據(jù)初始化，計(jì)算集電系統(tǒng)和等值風(fēng)電機(jī)組的可靠性參數(shù)、輸入風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)，設(shè)置初始模擬時(shí)間為1，設(shè)置模擬結(jié)束時(shí)間為T(mén)_total；

S2：根據(jù)集電系統(tǒng)模型分別求得m臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組與匯流母線(xiàn)的通路集合L_i，其中i＝1,2,…,m；

S3：根據(jù)風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)得到ARMA模型；

S4：對(duì)n條饋線(xiàn)和m臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行抽樣，產(chǎn)生m+n個(gè)在[0,1]上均勻分布的隨機(jī)數(shù)，計(jì)算最短的狀態(tài)持續(xù)時(shí)間D_min和下一時(shí)刻將發(fā)生狀態(tài)改變的組件p；所述狀態(tài)包括等值風(fēng)電機(jī)組故障狀態(tài)、等值風(fēng)電機(jī)組正常工作狀態(tài)、集電系統(tǒng)正常工作轉(zhuǎn)態(tài)、集電系統(tǒng)故障轉(zhuǎn)態(tài)；根據(jù)集電系統(tǒng)模型分別求得m臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組與匯流母線(xiàn)的隔離G_i，其中i＝1,2,…,m；所述組件包括等值風(fēng)電機(jī)組和饋線(xiàn)；

S5：使用ARMA模型得到D_min個(gè)預(yù)測(cè)風(fēng)速序列數(shù)據(jù)，根據(jù)風(fēng)機(jī)出力模型得到單臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組在D_min時(shí)間內(nèi)的時(shí)序出力值；

S6：根據(jù)每臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組的聯(lián)通標(biāo)示和可用標(biāo)示計(jì)算可有效出力的等值風(fēng)電機(jī)組臺(tái)數(shù)n_um；

S7、計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)出力并統(tǒng)計(jì)可靠性數(shù)據(jù)，所述可靠性數(shù)據(jù)包括等值風(fēng)電機(jī)組的故障時(shí)間、不聯(lián)通時(shí)間、有效出力時(shí)間、運(yùn)行臺(tái)數(shù)指標(biāo)；

S8：若元件p為等值風(fēng)電機(jī)組，則改變等值風(fēng)電機(jī)組的可用標(biāo)示，并轉(zhuǎn)至S9；若元件p為饋線(xiàn)，則轉(zhuǎn)至S8；

S9：計(jì)算饋線(xiàn)p狀態(tài)改變后對(duì)每臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組聯(lián)通性的影響，更新每臺(tái)等值風(fēng)電機(jī)組的隔離集合Gi，改變等值風(fēng)電機(jī)組的聯(lián)通標(biāo)示；

S10：更新可有效出力的等值風(fēng)電機(jī)組臺(tái)數(shù)；

S11：如果模擬時(shí)間小于Ttotal，則返回至S3，否則結(jié)束。