风电系统概率短路分析及智能变电站测控系统可靠性研究

李仁江

【摘要】伴随着风力发电在我国的大面积应用，风电并网的容量也在不断增长，如果我们要进行风电系统概率短路分析的话，则需要解决很多的难题和错误。由于风力发电在发电的过程中，其功率存在很大的不稳定性，这就使我们在PSCA计算效率以及建立该方面的灵敏度模型有了更大的难度。通过进行算例分析，对比监测和保护两大系统的数据指标来评判这些系统的可靠性，从而我们可以得出风电系统在运行过程中的错误概率，而且我们在该研究中得出的结论对我们日后进行智能变电站监测系统的创造和日常运行的维护都有着很大的推动作用。

【关键词】风电系统;概率短路;智能变电站;测控系统;可靠性

引言

在我们进行风电系统概率短路分析及智能变电站监控系统的可靠性研究中，首先，我们应该导入双馈风电机组潮流模型，在该模型的基础上，我们可以将风电系统在短路错误发生之前的运行模式导入到该模型中，重新设计其短路方式，然后通过解析来举出的故障出现的方式，在所有的故障方式中通过抽样的方法来确定某一种故障参数。其次，我们将故障参数导入已经建立完成的仿真算法中，通过对计算的结果进行分析来确定短路对PSCA的影响。在这个过程中，我们需要确定某一个故障线路，我们应该确定好最优密度函数所得到的故障参数，然后对我们以上提到的仿真算法进行进一步优化，然后再运用电压期望方差计算形式，以验证我们所得参数将取得的效果。

1短路

在我国电力系统的供应过程中，短路是对该系统运行造成最严重危害的原因之一。一般而言，当电力系统不可以正常工作的情况下，所有的不合理的连接都可以称之为短路。我国的电力系统绝大部分需要在野外安装线路，所以，由于多样的环境，就会导致多种多样的原因，而短路这一危害的发生则是其中非常常见的一种形式。例如，供电设备在长期的使用过程中，由于其绝缘部分会自然风干、老化，或者会由于部分外界原因而导致机械损伤等等，这容易使得供电设备或输电设备都无法保证正常工作。与此同时，自然灾害或者这些设备的维护人员在进行不正当操作过程中，往往也会造成短路现象的发生。当短路现象发生后，短路部分的电流就会在极短的时间之内迅速增大，然后产生极高的温度，从而烧毁这些设备，导致人们无法正常使用电力设备和系统，更有甚者，可能会造成大面积的停电现象，甚至对人身和财产安全造成极为严重的危害。由于短路现象所造成的后果是十分惊人的，所以，在这么多年的电路发展过程中，我们一直将短路这一故障的重视程度放在了较为关键的位置，将大量的人力与物力都用来减少该故障的发生频率，而且我们还应该在短路现象发生之后，积极地采取安全且高效的应对措施，通过这两种方法来减少短路的发生频率和有效地抑制短路发生后的危害程度。可见，我们无论在进行电力系统的设计和建造过程中，还是在选择电力设备方面，我们都需要将短路作为一项必要的参考因素。

2风电系统概率短路

当我们对短路进行预先判断的时候，我们需要进行短路计算，但是，该计算模式只能模拟某些特定情况下的电力系统的短路情况发生的数据，得到的数据不具有普遍性，而在现实生活中，短路发生的类型和地点都具有极大的随机性。相较于直接短路计算概率，短路计算更适合应用于评估电力系统和供电设备的风险发生情况，因为概率短路计算需要考虑到更多的因素，从而使我们可以对短路的发生情况有更加直观的了解。在我国风力发电系统大量应用的情况下，大规模的风电被集中接入至国家电网中，而风力发电的功率受到风速等等原因的影响，具有很大的不确定性和随机性。所以，其产生的电流流量也会有很大的波动性，这会直接导致风力发电在进行概率短路计算的过程中难度更大，这也就意味着风力发电并网至电网潮流中时，其短路发生的情况预测难度也将变大。一般情况下，我国使用的风力发电机组分为恒速和变速两种存在形式。其中，恒电发电机组主要使用的是鼠笼式感应发电机，但是，这种发电机在绝大部分工作的时候没有办法达到其最大的有功功率;在变速发电机组中，通常使用的是双馈感应发电机，由于其转速的可波动性范围较大，因而可以被大量应用于现场使用。

3智能变电站监控系统可靠性

在我们以上提到的风电系统的短路情况中，概率短路情況主要包括：输电线路和输电设备短路等几种情况。如果发生输电线路概率短路故障的话，由于在长距离输电的过程中，其位置有很大的不确定性和随机性，这就导致概率短路计算的参数也存在很大的随机性。而输电设备短路故障发生的话，其原因较为繁杂，因为输电设备发生短路故障后，整个输电网络的结构也会随之改变。在这里，我们所谈及的输电设备主要指变电站，就目前拥有的研究程度来看，我们对智能变电站的二次系统故障只有其监测系统的可靠性方面的研究，没有研究数据方面的相关研究方案。所以，当我们在进行智能变电站监控系统可靠性研究的过程中，我们可以将输电设备故障作为该研究的基础。由于在变电站中应用大量的自动化设备，使其可以进行智能化的运行，实现自我检测、通信和保护等功能。当智能变电站在检测到整个电路系统中的电压、电流信息等等数据出现异常情况，监测系统的可靠性将起到很大的作用，只有这样才可以保证错误信息可以及时被传递，保证这些数据信息的实时性。就目前现有的数据情况来看，在我国电压以及高电压的智能变电站中，主要采用三种独立配置的测控装置：其中，第一种为沛单套测控跨接单网;第二种为沛单套测控跨接双网。这种模式在我国被大面积应用，其所得到的数据也有利于我们进行模型的建立及评估。而第三种为测控双重配置，也就是将监测系统和控制系统进行同时建立，并将其建立为一体。

4主要应用流程

通常来说，我们进行风电系统概率短路分析及智能变电站测控系统可靠性评估的主要流程如下：（1）考虑到风力发电系统的初始运行方式存在很大的随机性，所以，我们在计算的过程中引入DFIG潮流模型。首先，我们对其电流流量的波动区间进行划分，进而我们可以得到风电系统在没有发生短路时的运行模式。其次，我们进行多种双重故障模型的设计，通过对某一故障线路的解析来对某些故障参数进行抽样和确定，随后建立该方面的相关算法，对各种数据进行有效处理。（2）建立已被确定的短路线路，通过使用密度函数进行预抽样来抽取故障类型和抽样故障的发生位置，以此来建立优化后的仿真算法，并将其结果与蒙特卡罗算法进行比较，然后计算各个大数据值。（3）建立PSCA算法量化。对设备可靠性的参数通过PSCA灵敏度算法计算，同时需要考虑到风电并网的影响，建立PSCA灵敏度模型来验证以上结论的可靠性。（4）以智能变电站单套测控装置跨双网结构为基础，建立监测系统可靠程度的模型，将我们得到的各大数据进行内部输入，从而获得各个部分的运行状况的概率数据。

5结束语

在我国电路系统的长期发展过程中，短路问题已为我国电路系统造成了很大的困扰，而且风力发电系统和热力发电系统有很大的不同，其发电的电流流量的波动性存在很大的随机性，这与风力的大小、方向等因素有很大的关系，因而对电力系统的可靠性提出了更高的要求。基于此，我们需要通过风电系统概率短路分析和智能变电站测控系统可靠性分析，不断地为我国风电行业的稳定发展提供助力。

参考文献

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