風電系統(tǒng)概率短路分析及智能變電站測控系統(tǒng)可靠性研究

李仁江

【摘要】伴隨著風力發(fā)電在我國的大面積應用，風電并網(wǎng)的容量也在不斷增長，如果我們要進行風電系統(tǒng)概率短路分析的話，則需要解決很多的難題和錯誤。由于風力發(fā)電在發(fā)電的過程中，其功率存在很大的不穩(wěn)定性，這就使我們在PSCA計算效率以及建立該方面的靈敏度模型有了更大的難度。通過進行算例分析，對比監(jiān)測和保護兩大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)指標來評判這些系統(tǒng)的可靠性，從而我們可以得出風電系統(tǒng)在運行過程中的錯誤概率，而且我們在該研究中得出的結(jié)論對我們?nèi)蘸筮M行智能變電站監(jiān)測系統(tǒng)的創(chuàng)造和日常運行的維護都有著很大的推動作用。

【關鍵詞】風電系統(tǒng);概率短路;智能變電站;測控系統(tǒng);可靠性

引言

在我們進行風電系統(tǒng)概率短路分析及智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性研究中，首先，我們應該導入雙饋風電機組潮流模型，在該模型的基礎上，我們可以將風電系統(tǒng)在短路錯誤發(fā)生之前的運行模式導入到該模型中，重新設計其短路方式，然后通過解析來舉出的故障出現(xiàn)的方式，在所有的故障方式中通過抽樣的方法來確定某一種故障參數(shù)。其次，我們將故障參數(shù)導入已經(jīng)建立完成的仿真算法中，通過對計算的結(jié)果進行分析來確定短路對PSCA的影響。在這個過程中，我們需要確定某一個故障線路，我們應該確定好最優(yōu)密度函數(shù)所得到的故障參數(shù)，然后對我們以上提到的仿真算法進行進一步優(yōu)化，然后再運用電壓期望方差計算形式，以驗證我們所得參數(shù)將取得的效果。

1短路

在我國電力系統(tǒng)的供應過程中，短路是對該系統(tǒng)運行造成最嚴重危害的原因之一。一般而言，當電力系統(tǒng)不可以正常工作的情況下，所有的不合理的連接都可以稱之為短路。我國的電力系統(tǒng)絕大部分需要在野外安裝線路，所以，由于多樣的環(huán)境，就會導致多種多樣的原因，而短路這一危害的發(fā)生則是其中非常常見的一種形式。例如，供電設備在長期的使用過程中，由于其絕緣部分會自然風干、老化，或者會由于部分外界原因而導致機械損傷等等，這容易使得供電設備或輸電設備都無法保證正常工作。與此同時，自然災害或者這些設備的維護人員在進行不正當操作過程中，往往也會造成短路現(xiàn)象的發(fā)生。當短路現(xiàn)象發(fā)生后，短路部分的電流就會在極短的時間之內(nèi)迅速增大，然后產(chǎn)生極高的溫度，從而燒毀這些設備，導致人們無法正常使用電力設備和系統(tǒng)，更有甚者，可能會造成大面積的停電現(xiàn)象，甚至對人身和財產(chǎn)安全造成極為嚴重的危害。由于短路現(xiàn)象所造成的后果是十分驚人的，所以，在這么多年的電路發(fā)展過程中，我們一直將短路這一故障的重視程度放在了較為關鍵的位置，將大量的人力與物力都用來減少該故障的發(fā)生頻率，而且我們還應該在短路現(xiàn)象發(fā)生之后，積極地采取安全且高效的應對措施，通過這兩種方法來減少短路的發(fā)生頻率和有效地抑制短路發(fā)生后的危害程度?？梢?，我們無論在進行電力系統(tǒng)的設計和建造過程中，還是在選擇電力設備方面，我們都需要將短路作為一項必要的參考因素。

2風電系統(tǒng)概率短路

當我們對短路進行預先判斷的時候，我們需要進行短路計算，但是，該計算模式只能模擬某些特定情況下的電力系統(tǒng)的短路情況發(fā)生的數(shù)據(jù)，得到的數(shù)據(jù)不具有普遍性，而在現(xiàn)實生活中，短路發(fā)生的類型和地點都具有極大的隨機性。相較于直接短路計算概率，短路計算更適合應用于評估電力系統(tǒng)和供電設備的風險發(fā)生情況，因為概率短路計算需要考慮到更多的因素，從而使我們可以對短路的發(fā)生情況有更加直觀的了解。在我國風力發(fā)電系統(tǒng)大量應用的情況下，大規(guī)模的風電被集中接入至國家電網(wǎng)中，而風力發(fā)電的功率受到風速等等原因的影響，具有很大的不確定性和隨機性。所以，其產(chǎn)生的電流流量也會有很大的波動性，這會直接導致風力發(fā)電在進行概率短路計算的過程中難度更大，這也就意味著風力發(fā)電并網(wǎng)至電網(wǎng)潮流中時，其短路發(fā)生的情況預測難度也將變大。一般情況下，我國使用的風力發(fā)電機組分為恒速和變速兩種存在形式。其中，恒電發(fā)電機組主要使用的是鼠籠式感應發(fā)電機，但是，這種發(fā)電機在絕大部分工作的時候沒有辦法達到其最大的有功功率;在變速發(fā)電機組中，通常使用的是雙饋感應發(fā)電機，由于其轉(zhuǎn)速的可波動性范圍較大，因而可以被大量應用于現(xiàn)場使用。

3智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)可靠性

在我們以上提到的風電系統(tǒng)的短路情況中，概率短路情況主要包括：輸電線路和輸電設備短路等幾種情況。如果發(fā)生輸電線路概率短路故障的話，由于在長距離輸電的過程中，其位置有很大的不確定性和隨機性，這就導致概率短路計算的參數(shù)也存在很大的隨機性。而輸電設備短路故障發(fā)生的話，其原因較為繁雜，因為輸電設備發(fā)生短路故障后，整個輸電網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)也會隨之改變。在這里，我們所談及的輸電設備主要指變電站，就目前擁有的研究程度來看，我們對智能變電站的二次系統(tǒng)故障只有其監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性方面的研究，沒有研究數(shù)據(jù)方面的相關研究方案。所以，當我們在進行智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)可靠性研究的過程中，我們可以將輸電設備故障作為該研究的基礎。由于在變電站中應用大量的自動化設備，使其可以進行智能化的運行，實現(xiàn)自我檢測、通信和保護等功能。當智能變電站在檢測到整個電路系統(tǒng)中的電壓、電流信息等等數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況，監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性將起到很大的作用，只有這樣才可以保證錯誤信息可以及時被傳遞，保證這些數(shù)據(jù)信息的實時性。就目前現(xiàn)有的數(shù)據(jù)情況來看，在我國電壓以及高電壓的智能變電站中，主要采用三種獨立配置的測控裝置：其中，第一種為沛單套測控跨接單網(wǎng);第二種為沛單套測控跨接雙網(wǎng)。這種模式在我國被大面積應用，其所得到的數(shù)據(jù)也有利于我們進行模型的建立及評估。而第三種為測控雙重配置，也就是將監(jiān)測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行同時建立，并將其建立為一體。

4主要應用流程

通常來說，我們進行風電系統(tǒng)概率短路分析及智能變電站測控系統(tǒng)可靠性評估的主要流程如下：（1）考慮到風力發(fā)電系統(tǒng)的初始運行方式存在很大的隨機性，所以，我們在計算的過程中引入DFIG潮流模型。首先，我們對其電流流量的波動區(qū)間進行劃分，進而我們可以得到風電系統(tǒng)在沒有發(fā)生短路時的運行模式。其次，我們進行多種雙重故障模型的設計，通過對某一故障線路的解析來對某些故障參數(shù)進行抽樣和確定，隨后建立該方面的相關算法，對各種數(shù)據(jù)進行有效處理。（2）建立已被確定的短路線路，通過使用密度函數(shù)進行預抽樣來抽取故障類型和抽樣故障的發(fā)生位置，以此來建立優(yōu)化后的仿真算法，并將其結(jié)果與蒙特卡羅算法進行比較，然后計算各個大數(shù)據(jù)值。（3）建立PSCA算法量化。對設備可靠性的參數(shù)通過PSCA靈敏度算法計算，同時需要考慮到風電并網(wǎng)的影響，建立PSCA靈敏度模型來驗證以上結(jié)論的可靠性。（4）以智能變電站單套測控裝置跨雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)為基礎，建立監(jiān)測系統(tǒng)可靠程度的模型，將我們得到的各大數(shù)據(jù)進行內(nèi)部輸入，從而獲得各個部分的運行狀況的概率數(shù)據(jù)。

5結(jié)束語

在我國電路系統(tǒng)的長期發(fā)展過程中，短路問題已為我國電路系統(tǒng)造成了很大的困擾，而且風力發(fā)電系統(tǒng)和熱力發(fā)電系統(tǒng)有很大的不同，其發(fā)電的電流流量的波動性存在很大的隨機性，這與風力的大小、方向等因素有很大的關系，因而對電力系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求?；诖?，我們需要通過風電系統(tǒng)概率短路分析和智能變電站測控系統(tǒng)可靠性分析，不斷地為我國風電行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供助力。

參考文獻

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