本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种风电场升压站主变压器故障发电量损失获取方法。
背景技术：
随着石油、煤炭等常规能源的减少和环境问题的日益严重，清洁可再生能源已经成为未来能源发展的主要方向。其中风力发电是当今世界发展速度最快的清洁能源利用形式。
风电场升压站连接着风电场内部风力发电机组和外部大电网，主要起电能汇集、转换和传输作用，是风电场的重要组成部分。主变压器是升压站内的核心设备，其故障将会对风电场电能的送出产生影响，并由此造成巨大的经济损失。在风电场设计过程中，有必要对主变压器的容量和台数进行合理配置，寻求全寿命周期成本最优的配置方案。在全寿命周期成本组成中，预期的故障损失是必不可少的一项。
通常的风电场升压站主变压器故障损失计算方法，采用风场满发功率减去故障事件下的最大传输功率，再乘以风场的容量系数作为故障损失功率。这种计算方法将风电场的输出功率作为恒定值来考虑，计算简单，但与实际情况并不相符，计算结果存在较大误差。
技术实现要素：
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种风电场升压站主变压器故障发电量损失获取方法，能够提高计算结果的准确性。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明中风电场升压站主变压器故障发电量损失获取方法，包括如下步骤：
步骤一、根据风电场供电区域内风速历史统计数据拟合出风速的密度分布函数；
步骤二、根据风机的风功率曲线、风场地形和风机排布计算出风电场在不同风速下的输出功率；
步骤三、根据风电场在不同风速下的输出功率拟合出风电场输出功率关于风速的函数；
步骤四、计算主变压器在故障事件下升压站所能实现的最大传输功率；
步骤五、根据故障事件下升压站的最大传输功率计算故障事件功率损失；
步骤六、根据风电场输出功率关于风速的函数和故障事件功率损失计算出故障事件功率损失关于风速的函数；
步骤七、根据故障事件功率损失关于风速的函数和风速的分布函数，计算出故障事件预期的功率损失；
步骤八、根据故障事件预期的功率损失和故障事件预期的持续时间得到故障事件预期的发电量损失。
有益效果：本发明中风电场升压站主变压器故障发电量损失获取方法，从原始的风速历史数据、风机功率曲线、风场地形和风机排布出发，能够更准确地模拟风电场的输出功率，而针对风电场不同输出功率，分别计算故障事件下的功率损失，更准确地反映了实际运行状态。本发明中风电场升压站主变压器故障发电量损失获取方法，在理论上与实际情况更相符，计算过程更细化，计算结果更准确。
附图说明
图1是本发明中风电场升压站主变压器故障发电量损失获取方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，本实施列对本发明不构成限定。
图1中风电场升压站主变压器故障发电量损失获取方法，用于计算多主变(压器)配置方案中，单台主变压器发生故障时预期的发电量损失，包括以下步骤：
步骤一、根据风电场供电区域内风速历史统计数据，拟合出风速的密度分布函数。按照GB/T 18710要求，历史区间一般是30年，本发明中对分析时刻之前的30年内的风速进行统计，利用WAsP软件拟合风速的密度分布函数，得到风速的密度分布函数近似于两参数的威布尔分布函数，表达式为：
式中，k和λ分别为威布尔分布的形状参数和尺度参数，v为风速。
步骤二、根据风机的风功率曲线(风机厂商提供)、风场地形(通过勘察获取)和风机排布，计算出风场在不同风速下的输出功率；本发明中风电场在各风速下的输出功率通过在风电场设计软件(常用软件有WAsP、WindFarmer等)中建模计算获得。
步骤三、根据风电场在各风速下的输出功率，拟合出风电场输出功率Pout关于风速v的函数Pout＝P(v)。
上述拟合采用分段拟合，风速小于切入风速的区间，输出功率为零；切入风速至额定风速区间，拟合成幂函数；额定风速至切出风速区间，拟合成直线；风速大于切出风速的区间，输出功率为零。
步骤四、在主变压器故障事件下，对所有可行的接线方式进行切换，结合各接线方式中设备额定参数的限制，获取升压站所能实现的最大传输功率。
当单台主变压器发生故障时，通过接线方式的切换，实现故障变压器的负荷转移。将故障事件下剩余主变压器能够传输的最大功率记为PN-1，其值与升压站中主变压器的容量、台数及主接线有关。本发明中以升压站采用两台主变压器、高压侧单母线接线、低压侧单母线分段接线这一方案为例，当单台主变故障时，故障事件下升压站最大传输功率为单台主变的额定功率Pn，即PN-1＝Pn。
步骤五、根据故障事件下升压站最大传输功率与风电场输出功率的关系获取故障事件功率损失的表达式。
本发明中主变压器故障事件所造成的功率损失是一个分段函数：当风电场的输出功率大于故障事件下的升压站最大传输功率时，故障事件功率损失为风电场输出功率减去故障事件下升压站最大传输功率，当风电场的输出功率小于等于故障事件下升压站最大传输功率时，故障事件功率损失为零。表达式为：
步骤六、根据风电场输出功率关于风速的函数和故障事件功率损失分段函数，计算出故障事件功率损失关于风速的函数；
利用风电场输出功率关于风速的函数Pout＝P(v)求解出当输出功率Pout＝PN-1所对应的风速v1，则故障事件功率损失关于风速的函数可以下式表示：
式中，v2为切出风速。
步骤七、根据步骤六中获取到的故障事件功率损失关于风速的函数和步骤1中获取到的风速分布函数，计算出故障事件预期的功率损失；
本发明中所得到的故障事件预期的功率损失，其表达式为：
在实际应用中，可对上式进行离散近似求解：
步骤八、故障事件预期的功率损失乘以故障事件预期的持续时间，得到故障事件预期的发电量损失。
上述故障事件预期持续时间为故障的平均修复时间TMTTR，故障事件预期的发电量损失表示为：
在实际应用中，可对上式离散近似求解得到：