嚴(yán) 壯

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息學(xué)院，包頭 433000)

0 引 言

風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)組發(fā)電影響頗大，更對(duì)日后風(fēng)電場整體質(zhì)量及效率意義頗深。然而現(xiàn)階段有關(guān)風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)用故障檢測相對(duì)研究較少，基于該問題現(xiàn)狀，要求行之有效的措施對(duì)其進(jìn)行分析研究，如風(fēng)電場作用概述、風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)用故障影響、風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)用故障檢測技術(shù)應(yīng)用等。本次研究對(duì)風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)用故障檢測方法進(jìn)行分析，有十分重要的理論意義。

1 風(fēng)電場作用概述

隨著世界各地對(duì)能源開發(fā)及利用程度日益提升，我國已從多方面、多維度加大新能源開發(fā)及項(xiàng)目建設(shè)。其中，風(fēng)電場作為一種能源生產(chǎn)及儲(chǔ)備機(jī)構(gòu)，其重要性可行而是。風(fēng)電場主要是利用風(fēng)電效能，集中發(fā)電、存儲(chǔ)及相關(guān)管理的組織機(jī)構(gòu)。風(fēng)電場簡單來說就是通過風(fēng)能利用，結(jié)合相關(guān)電機(jī)等設(shè)備，將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿膶?shí)施流程。具體作用如下：第一、風(fēng)電場是電能生產(chǎn)主要形式之一，風(fēng)能屬于綠色能源，并不具備污染性，針對(duì)當(dāng)下我國能源緊張現(xiàn)狀，開展綠色能源應(yīng)用，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苜Y源十分關(guān)鍵[1]。第二、風(fēng)電場是由多種設(shè)備、器材及項(xiàng)目工程組織而成，并不是單一片面的簡單流程。在風(fēng)電場建設(shè)方面也投入較大成本。所以，從國家經(jīng)濟(jì)及能源建設(shè)常遠(yuǎn)方發(fā)展角度來講，風(fēng)電場具有較高意義價(jià)值。

同時(shí)，風(fēng)電場在運(yùn)行過程中也要與其他系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，其中電力系統(tǒng)就是其一。在與電力系統(tǒng)進(jìn)行銜接過程中可能會(huì)出現(xiàn)故障，這種故障雖然具有一定不可避免性，到從預(yù)防及檢測層面分析，又可通過科學(xué)手段對(duì)其進(jìn)行控制，所以在具體工作中如何對(duì)控制方法進(jìn)行研究，也是風(fēng)電場發(fā)展過程中的主要環(huán)節(jié)。在我國風(fēng)電場長期建設(shè)及發(fā)展過程中，也總結(jié)出諸多經(jīng)驗(yàn)，并在相關(guān)文獻(xiàn)及學(xué)術(shù)上也彌補(bǔ)諸多不足。本文筆者從故障起因及影響角度出發(fā)，對(duì)風(fēng)電場與電力系統(tǒng)接入故障檢測方法進(jìn)行剖析，利于日后工作開展。

2 風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)用故障影響

通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)及資料整理后發(fā)現(xiàn)，我國風(fēng)電場建設(shè)逐漸向規(guī)模化、大型化發(fā)展。同時(shí)，風(fēng)電量日益成為主要電能形式之一。其比例也越來也大。因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電的特殊性，同時(shí)也受諸多問題因素影響，主要體現(xiàn)在風(fēng)電在存儲(chǔ)及出力過程不穩(wěn)定?；谠撎厥馇闆r，則會(huì)對(duì)整個(gè)風(fēng)電系統(tǒng)帶來較大影響。這種不穩(wěn)定問題也相對(duì)復(fù)雜。另外，風(fēng)電場位置也較為特殊，主要離符合中心較遠(yuǎn)。處于風(fēng)電功率輸送持續(xù)及提升需求，在縮短相關(guān)輸電線所涉及的電氣間距中經(jīng)常采用串聯(lián)電容補(bǔ)償模式。但相關(guān)問題也會(huì)隨之而來，風(fēng)電機(jī)組內(nèi)機(jī)械設(shè)備也具有特殊性，試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部設(shè)備會(huì)同串聯(lián)電容補(bǔ)償發(fā)生沖突，即次同步振蕩。該次同步振蕩會(huì)對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組、電力系統(tǒng)等造成較大波及，具有一定危害特性。

因此，如何對(duì)該次同步振蕩進(jìn)行問題解決，一直備受諸多學(xué)者關(guān)注。通過現(xiàn)場觀察與測試后發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)電網(wǎng)輸出中經(jīng)過強(qiáng)規(guī)模風(fēng)電時(shí)，此時(shí)串聯(lián)電容補(bǔ)償已經(jīng)存在電網(wǎng)當(dāng)中，會(huì)受干擾因素影響，二者之間會(huì)出現(xiàn)某種特殊次同步振蕩問題。出現(xiàn)該情況問題后，極易對(duì)風(fēng)電機(jī)組造成損害沖擊。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，國外諸多電網(wǎng)都遭受到該情況，且損失嚴(yán)重[2]。

所以，按照相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求，在風(fēng)電機(jī)組入電網(wǎng)之間一定要對(duì)其是否具備抗干擾、抗低壓或可穿越故障等相關(guān)功能進(jìn)行判斷。但其弊端在于如果系統(tǒng)與風(fēng)電場發(fā)生中斷情況，以系統(tǒng)原因?yàn)橹鳌ｏL(fēng)電機(jī)組則會(huì)自動(dòng)進(jìn)行保守運(yùn)行，即在中斷運(yùn)行后，風(fēng)電機(jī)組會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)持續(xù)運(yùn)行。這種情況出現(xiàn)并不利于問題解決，這會(huì)造成過電壓或過頻率等情況發(fā)生。這種現(xiàn)象直接可導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組死機(jī)。此時(shí)的損傷性更大[3]。通過問題分析與故障影響，選擇一種控制方式，對(duì)風(fēng)電機(jī)組有序停機(jī)行為進(jìn)行科學(xué)控制。并對(duì)其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行革新，有效對(duì)其過頻過或過壓問題進(jìn)行處理。進(jìn)一步防止風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。

3 風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)用故障檢測技術(shù)應(yīng)用

通過對(duì)上述章節(jié)問題故障進(jìn)行分析，深入對(duì)國內(nèi)外先進(jìn)檢測技術(shù)進(jìn)行探索。發(fā)現(xiàn)一種較為科學(xué)合理的判斷檢測技術(shù)。該技術(shù)核心重點(diǎn)主要在于某次特殊次同步振蕩檢測，在檢測過程中可對(duì)電力系統(tǒng)、風(fēng)電場二者進(jìn)行有效保護(hù)。所以，從該要求層面出發(fā)，研制一種風(fēng)電接入且可控制、保護(hù)的設(shè)備裝置。該裝置將算法作為主要基礎(chǔ)。經(jīng)過試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，一旦該裝置接入電壓或電流信號(hào)后，利用其自身的低通濾波，可對(duì)模擬、數(shù)字之間的轉(zhuǎn)化回路進(jìn)行采樣。在完成采樣后可對(duì)其次同步振蕩算法十分具備進(jìn)行判斷，即進(jìn)入判斷狀態(tài)，主要以傅立葉轉(zhuǎn)化和濾波效應(yīng)為主。該過程會(huì)對(duì)振蕩頻率及大小進(jìn)行快速檢測，然后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其需要報(bào)警、跳閘等運(yùn)行給予明確[4]。

在該過程中也可通過風(fēng)電場通信系統(tǒng)平臺(tái)獲取相關(guān)綜合數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒌?。如該風(fēng)電場一旦出現(xiàn)故障問題，則會(huì)根據(jù)保護(hù)設(shè)置及要求，對(duì)風(fēng)電機(jī)組各個(gè)結(jié)構(gòu)組織進(jìn)行處理，安排有序停機(jī)、改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?。有效控制電壓或頻率發(fā)生持續(xù)上升等問題。待其系統(tǒng)完成恢復(fù)后，則可利用控制裝置實(shí)現(xiàn)快速機(jī)組并網(wǎng)[5]。

風(fēng)電場與相關(guān)變電站在進(jìn)行線路關(guān)聯(lián)上，如安裝了該裝置，可采用檢測故障方式，并結(jié)合保護(hù)方式，對(duì)其風(fēng)電機(jī)組及系統(tǒng)整體運(yùn)行安全進(jìn)行保障。主要優(yōu)勢如下：第一、成本投入較低，起到資金節(jié)約效果；第二、安裝步驟簡單，且裝置數(shù)量較少。缺點(diǎn)如下：第一、對(duì)風(fēng)電機(jī)組中的出力會(huì)造成限制，影響出力數(shù)量。第二、發(fā)電量也會(huì)受氣影響。對(duì)多臺(tái)風(fēng)電機(jī)主進(jìn)行安裝中，可根據(jù)各裝置之間的互聯(lián)、相關(guān)參數(shù)來判斷其故障在發(fā)生中有無脫網(wǎng)情況。一旦發(fā)生故障不僅可對(duì)其機(jī)組進(jìn)行快速保護(hù)，當(dāng)然也保護(hù)了機(jī)主當(dāng)中的電量。值得注意的是帶完成系統(tǒng)恢復(fù)后，可對(duì)脫網(wǎng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行有序恢復(fù)，快速并網(wǎng)，將其可能造成的損失大幅度降低。該模式優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)風(fēng)電發(fā)出電量的有效保護(hù)，方式電量流失。且缺點(diǎn)在于成本投入偏高。

因此，在相關(guān)檢測技術(shù)及方法應(yīng)用上，應(yīng)按照理論基礎(chǔ)及現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境，對(duì)各風(fēng)電機(jī)組與電力系統(tǒng)機(jī)進(jìn)行掌握了解，這樣才能更為快速的進(jìn)行工作開展，為風(fēng)電場穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)[6]。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)用故障檢測進(jìn)行分析研究，主要包括：風(fēng)電場作用概述、風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)用故障影響、風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)用故障檢測技術(shù)應(yīng)用等，從多方面、多角度對(duì)風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)用故障檢測方法研究進(jìn)行分析，為下一步工作開展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。