李仁江

【摘要】伴隨著風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)的大面積應(yīng)用，風(fēng)電并網(wǎng)的容量也在不斷增長(zhǎng)，如果我們要進(jìn)行風(fēng)電系統(tǒng)概率短路分析的話，則需要解決很多的難題和錯(cuò)誤。由于風(fēng)力發(fā)電在發(fā)電的過(guò)程中，其功率存在很大的不穩(wěn)定性，這就使我們?cè)赑SCA計(jì)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(guò)進(jìn)行算例分析，對(duì)比監(jiān)測(cè)和保護(hù)兩大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)指標(biāo)來(lái)評(píng)判這些系統(tǒng)的可靠性，從而我們可以得出風(fēng)電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的錯(cuò)誤概率，而且我們?cè)谠撗芯恐械贸龅慕Y(jié)論對(duì)我們?nèi)蘸筮M(jìn)行智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的創(chuàng)造和日常運(yùn)行的維護(hù)都有著很大的推動(dòng)作用。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電系統(tǒng);概率短路;智能變電站;測(cè)控系統(tǒng);可靠性

引言

在我們進(jìn)行風(fēng)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(yīng)該導(dǎo)入雙饋風(fēng)電機(jī)組潮流模型，在該模型的基礎(chǔ)上，我們可以將風(fēng)電系統(tǒng)在短路錯(cuò)誤發(fā)生之前的運(yùn)行模式導(dǎo)入到該模型中，重新設(shè)計(jì)其短路方式，然后通過(guò)解析來(lái)舉出的故障出現(xiàn)的方式，在所有的故障方式中通過(guò)抽樣的方法來(lái)確定某一種故障參數(shù)。其次，我們將故障參數(shù)導(dǎo)入已經(jīng)建立完成的仿真算法中，通過(guò)對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行分析來(lái)確定短路對(duì)PSCA的影響。在這個(gè)過(guò)程中，我們需要確定某一個(gè)故障線路，我們應(yīng)該確定好最優(yōu)密度函數(shù)所得到的故障參數(shù)，然后對(duì)我們以上提到的仿真算法進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，然后再運(yùn)用電壓期望方差計(jì)算形式，以驗(yàn)證我們所得參數(shù)將取得的效果。

1短路

在我國(guó)電力系統(tǒng)的供應(yīng)過(guò)程中，短路是對(duì)該系統(tǒng)運(yùn)行造成最嚴(yán)重危害的原因之一。一般而言，當(dāng)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(guó)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(huì)導(dǎo)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(jiàn)的一種形式。例如，供電設(shè)備在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，由于其絕緣部分會(huì)自然風(fēng)干、老化，或者會(huì)由于部分外界原因而導(dǎo)致機(jī)械損傷等等，這容易使得供電設(shè)備或輸電設(shè)備都無(wú)法保證正常工作。與此同時(shí)，自然災(zāi)害或者這些設(shè)備的維護(hù)人員在進(jìn)行不正當(dāng)操作過(guò)程中，往往也會(huì)造成短路現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)短路現(xiàn)象發(fā)生后，短路部分的電流就會(huì)在極短的時(shí)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(shè)備，導(dǎo)致人們無(wú)法正常使用電力設(shè)備和系統(tǒng)，更有甚者，可能會(huì)造成大面積的停電現(xiàn)象，甚至對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)安全造成極為嚴(yán)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(guò)程中，我們一直將短路這一故障的重視程度放在了較為關(guān)鍵的位置，將大量的人力與物力都用來(lái)減少該故障的發(fā)生頻率，而且我們還應(yīng)該在短路現(xiàn)象發(fā)生之后，積極地采取安全且高效的應(yīng)對(duì)措施，通過(guò)這兩種方法來(lái)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?jiàn)，我們無(wú)論在進(jìn)行電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中，還是在選擇電力設(shè)備方面，我們都需要將短路作為一項(xiàng)必要的參考因素。

2風(fēng)電系統(tǒng)概率短路

當(dāng)我們對(duì)短路進(jìn)行預(yù)先判斷的時(shí)候，我們需要進(jìn)行短路計(jì)算，但是，該計(jì)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(shí)生活中，短路發(fā)生的類型和地點(diǎn)都具有極大的隨機(jī)性。相較于直接短路計(jì)算概率，短路計(jì)算更適合應(yīng)用于評(píng)估電力系統(tǒng)和供電設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生情況，因?yàn)楦怕识搪酚?jì)算需要考慮到更多的因素，從而使我們可以對(duì)短路的發(fā)生情況有更加直觀的了解。在我國(guó)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)大量應(yīng)用的情況下，大規(guī)模的風(fēng)電被集中接入至國(guó)家電網(wǎng)中，而風(fēng)力發(fā)電的功率受到風(fēng)速等等原因的影響，具有很大的不確定性和隨機(jī)性。所以，其產(chǎn)生的電流流量也會(huì)有很大的波動(dòng)性，這會(huì)直接導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電在進(jìn)行概率短路計(jì)算的過(guò)程中難度更大，這也就意味著風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)至電網(wǎng)潮流中時(shí)，其短路發(fā)生的情況預(yù)測(cè)難度也將變大。一般情況下，我國(guó)使用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分為恒速和變速兩種存在形式。其中，恒電發(fā)電機(jī)組主要使用的是鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機(jī)，但是，這種發(fā)電機(jī)在絕大部分工作的時(shí)候沒(méi)有辦法達(dá)到其最大的有功功率;在變速發(fā)電機(jī)組中，通常使用的是雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)，由于其轉(zhuǎn)速的可波動(dòng)性范圍較大，因而可以被大量應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)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(fēng)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(shè)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(zhǎng)距離輸電的過(guò)程中，其位置有很大的不確定性和隨機(jī)性，這就導(dǎo)致概率短路計(jì)算的參數(shù)也存在很大的隨機(jī)性。而輸電設(shè)備短路故障發(fā)生的話，其原因較為繁雜，因?yàn)檩旊娫O(shè)備發(fā)生短路故障后，整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之改變。在這里，我們所談及的輸電設(shè)備主要指變電站，就目前擁有的研究程度來(lái)看，我們對(duì)智能變電站的二次系統(tǒng)故障只有其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性方面的研究，沒(méi)有研究數(shù)據(jù)方面的相關(guān)研究方案。所以，當(dāng)我們?cè)谶M(jìn)行智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)可靠性研究的過(guò)程中，我們可以將輸電設(shè)備故障作為該研究的基礎(chǔ)。由于在變電站中應(yīng)用大量的自動(dòng)化設(shè)備，使其可以進(jìn)行智能化的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自我檢測(cè)、通信和保護(hù)等功能。當(dāng)智能變電站在檢測(cè)到整個(gè)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(cè)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(cuò)誤信息可以及時(shí)被傳遞，保證這些數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性。就目前現(xiàn)有的數(shù)據(jù)情況來(lái)看，在我國(guó)電壓以及高電壓的智能變電站中，主要采用三種獨(dú)立配置的測(cè)控裝置：其中，第一種為沛單套測(cè)控跨接單網(wǎng);第二種為沛單套測(cè)控跨接雙網(wǎng)。這種模式在我國(guó)被大面積應(yīng)用，其所得到的數(shù)據(jù)也有利于我們進(jìn)行模型的建立及評(píng)估。而第三種為測(cè)控雙重配置，也就是將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行同時(shí)建立，并將其建立為一體。

4主要應(yīng)用流程

通常來(lái)說(shuō)，我們進(jìn)行風(fēng)電系統(tǒng)概率短路分析及智能變電站測(cè)控系統(tǒng)可靠性評(píng)估的主要流程如下：（1）考慮到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的初始運(yùn)行方式存在很大的隨機(jī)性，所以，我們?cè)谟?jì)算的過(guò)程中引入DFIG潮流模型。首先，我們對(duì)其電流流量的波動(dòng)區(qū)間進(jìn)行劃分，進(jìn)而我們可以得到風(fēng)電系統(tǒng)在沒(méi)有發(fā)生短路時(shí)的運(yùn)行模式。其次，我們進(jìn)行多種雙重故障模型的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)某一故障線路的解析來(lái)對(duì)某些故障參數(shù)進(jìn)行抽樣和確定，隨后建立該方面的相關(guān)算法，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理。（2）建立已被確定的短路線路，通過(guò)使用密度函數(shù)進(jìn)行預(yù)抽樣來(lái)抽取故障類型和抽樣故障的發(fā)生位置，以此來(lái)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(jìn)行比較，然后計(jì)算各個(gè)大數(shù)據(jù)值。（3）建立PSCA算法量化。對(duì)設(shè)備可靠性的參數(shù)通過(guò)PSCA靈敏度算法計(jì)算，同時(shí)需要考慮到風(fēng)電并網(wǎng)的影響，建立PSCA靈敏度模型來(lái)驗(yàn)證以上結(jié)論的可靠性。（4）以智能變電站單套測(cè)控裝置跨雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠程度的模型，將我們得到的各大數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部輸入，從而獲得各個(gè)部分的運(yùn)行狀況的概率數(shù)據(jù)。

5結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)電路系統(tǒng)的長(zhǎng)期發(fā)展過(guò)程中，短路問(wèn)題已為我國(guó)電路系統(tǒng)造成了很大的困擾，而且風(fēng)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(dòng)性存在很大的隨機(jī)性，這與風(fēng)力的大小、方向等因素有很大的關(guān)系，因而對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求?；诖?，我們需要通過(guò)風(fēng)電系統(tǒng)概率短路分析和智能變電站測(cè)控系統(tǒng)可靠性分析，不斷地為我國(guó)風(fēng)電行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供助力。

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