風(fēng)力發(fā)電選址與滲透力帶給連鎖故障的影響

張志龍

摘 要：風(fēng)力發(fā)電是非常復(fù)雜的項(xiàng)目，風(fēng)力發(fā)電需要做好滲透率與選址的處理，如果沒(méi)有做好以上要素的處理，就會(huì)加劇電網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜性，其后果便是引發(fā)聯(lián)鎖問(wèn)題。本文將以電氣介數(shù)的方法展開(kāi)連鎖故障分析，展開(kāi)對(duì)發(fā)電機(jī)選址與滲透率的研究。結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)可以得知，風(fēng)電負(fù)荷的加載會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)分布均勻性的降低，導(dǎo)致連鎖故障的程序出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;選址;滲透率;連鎖故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.170

0 前言

電力系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)程中，其潮流分布與結(jié)構(gòu)也在變得越來(lái)越復(fù)雜。面對(duì)線(xiàn)路過(guò)載與自然災(zāi)害問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)潮流轉(zhuǎn)移問(wèn)題就會(huì)增加線(xiàn)路負(fù)荷，引起連鎖故障，其后果非常嚴(yán)重。光伏發(fā)電與風(fēng)電等能源滲透率的提升會(huì)加劇電網(wǎng)不確定性與復(fù)雜性。所以可再生發(fā)電的研究具有現(xiàn)實(shí)性意義。當(dāng)前風(fēng)電系統(tǒng)的研究主要定位在隨機(jī)性與間接性方面。

1 連鎖故障模型和評(píng)價(jià)指標(biāo)

（1）仿真模型。對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，在出現(xiàn)故障以后必須第一時(shí)間對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，將其調(diào)整回良好運(yùn)行狀態(tài)。具體流程如圖1。

根據(jù)圖1我們可以得知。在移除電網(wǎng)某線(xiàn)路以后，潮流將會(huì)重新分布。此時(shí)在線(xiàn)路負(fù)載比閾值高的時(shí)候就會(huì)發(fā)生新過(guò)載開(kāi)斷問(wèn)題，導(dǎo)致新一輪開(kāi)斷與潮流分布。當(dāng)然該過(guò)程的不斷重復(fù)一直會(huì)延續(xù)到電網(wǎng)解列[1]。在電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，線(xiàn)路的負(fù)荷如果比平時(shí)的負(fù)荷要高，實(shí)際上是不一定出現(xiàn)開(kāi)斷問(wèn)題的。只有在負(fù)荷超過(guò)某些閾值，線(xiàn)路過(guò)載與過(guò)保裝置才會(huì)啟動(dòng)。也就是說(shuō)過(guò)保實(shí)際上和線(xiàn)路潮流有直接聯(lián)系，在線(xiàn)路潮流變化以后線(xiàn)路開(kāi)斷概率會(huì)隨之提高。

本文運(yùn)用概率法模擬線(xiàn)路過(guò)載，假設(shè)線(xiàn)路沒(méi)有故障的時(shí)候?yàn)殚撝礐，在線(xiàn)路潮流未過(guò)C的情況下，線(xiàn)路開(kāi)斷為0概率。如果超過(guò)1.4C則開(kāi)斷概率等于1。

（2）評(píng)價(jià)指標(biāo)。1）矢負(fù)荷比。在連鎖故障以后，矢負(fù)荷比表示的是失效節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷和電網(wǎng)初始負(fù)荷比。2）聯(lián)通能力。在發(fā)生連鎖故障后，此時(shí)的電網(wǎng)有很高的幾率會(huì)變成多個(gè)無(wú)法聯(lián)通孤島。此時(shí)的聯(lián)通能力就是電網(wǎng)聯(lián)通性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。聯(lián)通性越高那么電網(wǎng)的穩(wěn)定性就越不好、裂解程度越突出。

2 風(fēng)力發(fā)電計(jì)算模型

（1）發(fā)電機(jī)模型。當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用異步發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)并沒(méi)有安裝勵(lì)磁裝置。在使用中需要借助電網(wǎng)無(wú)功功率磁場(chǎng)操作。所以計(jì)算潮流中需要引入風(fēng)力發(fā)電的節(jié)點(diǎn)當(dāng)做介入系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)風(fēng)速體現(xiàn)的就是發(fā)電機(jī)輸出功率，使用分段函數(shù)表示。潮流計(jì)算中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)在固定時(shí)刻的功率由風(fēng)速?zèng)Q定，有著固定的數(shù)值。

（2）潮流計(jì)算。潮流計(jì)算需要做好電壓幅值、電機(jī)有功功率、轉(zhuǎn)子電阻、勵(lì)磁電抗、轉(zhuǎn)子電抗、定子電抗等參數(shù)的分析。隨后將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組連入電網(wǎng)，使用風(fēng)力機(jī)組與潮流方程模型求解。計(jì)算步驟為首先計(jì)算系統(tǒng)初始電壓，之后計(jì)算潮流分布獲得端電壓。假設(shè)條件滿(mǎn)足就可以停止計(jì)算，如果條件不滿(mǎn)足則需要返回并修改電壓無(wú)功功率，直到參數(shù)滿(mǎn)足精度要求。

3 電氣介數(shù)分析方法

（1）節(jié)點(diǎn)介數(shù)。在電力系統(tǒng)中，小容量節(jié)點(diǎn)通常都是其最大的短板，為防止出現(xiàn)并網(wǎng)過(guò)載的問(wèn)題就需要選擇由大容量的節(jié)點(diǎn)。對(duì)此需要先行分析節(jié)點(diǎn)輸電能力。本文以電氣介數(shù)作為指標(biāo)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)理論結(jié)束概念，用潮流方程計(jì)算節(jié)點(diǎn)潮流元利用份額，隨后對(duì)其進(jìn)行了量化，分析潮流傳播作用，得出與實(shí)際相符的電力信息。在線(xiàn)路介數(shù)與節(jié)點(diǎn)介入中，線(xiàn)路結(jié)束計(jì)算方法為首先選擇一個(gè)負(fù)載節(jié)點(diǎn)與一個(gè)發(fā)電接點(diǎn)，之后在二者當(dāng)中注入相同大小大，但方向相反的功率。完成有功功率的注入后，此時(shí)的發(fā)電-負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的功率與介數(shù)代表著潮流傳輸重要度。

（2）選址與滲透率影響。因?yàn)椴煌?jié)點(diǎn)有著不同的電氣介數(shù)，所以不同節(jié)點(diǎn)直接影響著風(fēng)力負(fù)載程度，其對(duì)潮流分布帶來(lái)的影響非常突出，具體表現(xiàn)為局部負(fù)荷率上升、下降，其后果便是潮流分布變得越來(lái)越不均勻。本文以潮流熵作為衡量節(jié)點(diǎn)介數(shù)分析潮流分布影響。在風(fēng)力發(fā)電的節(jié)點(diǎn)選址介數(shù)處于較小節(jié)點(diǎn)，那么系統(tǒng)潮流熵就會(huì)呈現(xiàn)提升局面，出現(xiàn)不均勻分布。反之則會(huì)呈現(xiàn)均勻分布。不同節(jié)點(diǎn)有著不同電氣介數(shù)，在風(fēng)機(jī)滲透率上升以后，潮流熵也會(huì)一同上升，其表示這風(fēng)機(jī)負(fù)荷會(huì)影響系統(tǒng)潮流分布均勻性。

（3）方法與流程。風(fēng)力發(fā)電的節(jié)點(diǎn)選址與滲透率會(huì)對(duì)潮流分布均勻性造成很突出的影響，加劇故障嚴(yán)重度，對(duì)故障發(fā)展有著非常不好的作用。為了更好的量化該程度，本文分析了不同介數(shù)節(jié)點(diǎn)以及影響規(guī)模，隨后以同位置展開(kāi)分析，提出對(duì)風(fēng)電滲透率變化帶來(lái)的不良影響。將風(fēng)力發(fā)電站作為特殊節(jié)點(diǎn)聯(lián)入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)整以及潮流分布的改變。隨后應(yīng)用故障模型計(jì)算變化聯(lián)通能力與矢負(fù)荷比。通過(guò)多次的仿真獲取故障過(guò)程與聯(lián)通能力、矢負(fù)荷比平均值，減少外在因素、隨機(jī)因素帶來(lái)的干擾與影響。

4 結(jié)語(yǔ)

參照連鎖故障的規(guī)模與情況可以得知，在滲透率提升以后，聯(lián)通性與矢負(fù)荷比會(huì)得到提升。也就是說(shuō)滲透率在增加以后，連鎖故障問(wèn)題也會(huì)不斷加劇。面對(duì)同樣滲透率，節(jié)點(diǎn)介數(shù)越高，則聯(lián)通性與矢負(fù)荷比會(huì)越小。反之則越大。在風(fēng)電負(fù)荷加載介數(shù)小的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)較大的系統(tǒng)潮流熵，呈現(xiàn)不均勻分布，會(huì)加劇連鎖故障與線(xiàn)路重載問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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