随着海上风电场装机容量日益增加,风电场集电系统拓扑结构将成为影响海上风电场可靠性的关键因素,为此提出风电场集电系统可靠性评估模型与方法。基于最小路径法,评估比较了风电场集电系统各典型拓扑结构的可靠性,计算得到年电量不足期望值、年停运小时数和系统等效可用率等可靠性指标。同时,分析了风电机组组成元件和海底电缆可靠性对系统整体可靠性的影响。通过算例分析得到,单边环形拓扑结构的可靠性高于其他拓扑结构,海底电缆可靠性对风电场集电系统可靠性的影响较大。与以往评估集电系统可靠性的研究相比,本系统更具实际意义。 统中所有元件相互独立;每个电气元件只有正常运行和故障停运两种状态;元件的故障率和修复率在研究期间内为常数。本文采用最小路径法评估风电场集电系统可靠性。2．1最小路径法在集电系统网络图中，将功率注入节点(风电机组)和功率收集节点(汇流母线)之间的通路，称为系统的最小路径［10］。集电系统可靠性评估-电动折弯机数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动滚圆机滚弧机最小路径上的所有节点出现且仅出现一次，即最小路径中没有回路，各元件为串联关系。同一对功率注入节点和功率收集节点之间，可能存在多条路径，  本文由公司网站弯管机滚圆机滚弧机网站采集转载中国知网整理! http://www.gunyuanji.wang路径彼此间为并联关系。系统最小路径寻求方法流程图如图4所示。假设集电系统中存在一个功率收集节点和多个功率注入节点。首先将功率收集节点作为顶点，与顶点直接相连的节点作为下一级节点，以此类推直到最后一级节点为功率注入节点为止。在寻找直接相连节点时应注意，该直接相连节点没有出现在顶点至本级节点所形成的路径中，也未直接相连在顶点至本级节点所形成的路径。图4系统最小路径求解流程图集电系统可靠性模型如图5所示。图5中，1～7节点为功率注入节点(风电机组)，9～16节点图5集电系统可靠性模型为连接电缆，节点8为功率收集节点(汇流母线)。2．2集电系统可靠性评估一对功率收集节点和功率注入节点可以组成子系统。假设集电系统有n个子系统，每个子系统中有mi(i=1，2，…，n)条最小路径。设集电系统有k个电气元件，用S=［S1，S2，…，Sk］标记系统元件状态，当元件正常工作时Si=1，反之Si=0。用Ｒ=［Ｒ1，Ｒ2，…，Ｒn］标记子系统状态，当子系统i正常工作时，Ｒi=1，反之Ｒ应充分考虑到电缆可靠性影响因素。同理，可以得到系统年电量不足期望值随风电场集电系统连接电缆平均修复时间的变化关系，如图8所示。图8EENS随电缆平均修复时间的变化下面研究当风电场电缆可靠性参数不变，只有风电机组组成元件的故障率和平均修复时间发生改变时，各集电系统拓扑结构可靠性指标的变化。为简化研究，  本文由公司网站弯管机滚圆机滚弧机网站采集转载中国知网整理! http://www.gunyuanji.wang本文选取箱式变压器进行计算，可以得到系统年电量不足期望值随箱式变压器故障率和平均修复时间的变化，如图9和图10所示。图9EENS随箱式变压器故障率的变化图10EENS随箱式变压器平均修复时间变化当改变风电机组其他组成元件的可靠性参数时，计算结果的变化规律和上述算例结果相似，因此不再赘述。对比改变风电机组组成元件和海底电缆以及风电机组间连接电缆的可靠性参数所求得的系统可靠性指标，可以看出海底电缆可靠性对风电场集电系统可靠性的影响更大。因此海上风电场集电系统建设应提高电缆可靠性。研究表明，海底电缆故障原因主要来自于船锚和渔具的破坏，而海缆接头故障大多是施工质量不合格以及运维管理不完善等原因造成的。4结语本文基于最小路径法对海上风电场集电系统的拓扑结构可靠性进行了评估。基于风电场集电系统的典型拓扑结构，计算得到各拓扑结构的可靠性指标;分析了风电机组组成元件和海底电缆可靠性对系统整体可靠性的影响。根据算例计算结果可知，各风电场拓扑结构可靠性从高到低依次为:单边环形、双边环形、放射形和星形。由于单边环形拓扑结构和双边环形拓扑结构增加了馈电线路的冗余度，故采用该拓扑结构的风电场可靠性更高。相比于风电机组组成元件，海底电缆可靠性对风电场集电系统可靠性集电系统可靠性评估-电动折弯机数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动滚圆机滚弧机  本文由公司网站弯管机滚圆机滚弧机网站采集转载中国知网整理! http://www.gunyuanji.wang