風電場接入電力系統用故障檢測研究

嚴 壯

(內蒙古科技大學信息學院，包頭 433000)

0 引 言

風電場接入電力系統對風機組發電影響頗大，更對日后風電場整體質量及效率意義頗深。然而現階段有關風電場接入電力系統用故障檢測相對研究較少，基于該問題現狀，要求行之有效的措施對其進行分析研究，如風電場作用概述、風電場接入電力系統用故障影響、風電場接入電力系統用故障檢測技術應用等。本次研究對風電場接入電力系統用故障檢測方法進行分析，有十分重要的理論意義。

1 風電場作用概述

隨著世界各地對能源開發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及項目建設。其中，風電場作為一種能源生產及儲備機構，其重要性可行而是。風電場主要是利用風電效能，集中發電、存儲及相關管理的組織機構。風電場簡單來說就是通過風能利用，結合相關電機等設備，將風能轉變為電能的實施流程。具體作用如下：第一、風電場是電能生產主要形式之一，風能屬于綠色能源，并不具備污染性，針對當下我國能源緊張現狀，開展綠色能源應用，將其轉變為電能資源十分關鍵[1]。第二、風電場是由多種設備、器材及項目工程組織而成，并不是單一片面的簡單流程。在風電場建設方面也投入較大成本。所以，從國家經濟及能源建設常遠方發展角度來講，風電場具有較高意義價值。

同時，風電場在運行過程中也要與其他系統進行關聯，其中電力系統就是其一。在與電力系統進行銜接過程中可能會出現故障，這種故障雖然具有一定不可避免性，到從預防及檢測層面分析，又可通過科學手段對其進行控制，所以在具體工作中如何對控制方法進行研究，也是風電場發展過程中的主要環節。在我國風電場長期建設及發展過程中，也總結出諸多經驗，并在相關文獻及學術上也彌補諸多不足。本文筆者從故障起因及影響角度出發，對風電場與電力系統接入故障檢測方法進行剖析，利于日后工作開展。

2 風電場接入電力系統用故障影響

通過對相關數據及資料整理后發現，我國風電場建設逐漸向規模化、大型化發展。同時，風電量日益成為主要電能形式之一。其比例也越來也大。因為風力發電的特殊性，同時也受諸多問題因素影響，主要體現在風電在存儲及出力過程不穩定。基于該特殊情況，則會對整個風電系統帶來較大影響。這種不穩定問題也相對復雜。另外，風電場位置也較為特殊，主要離符合中心較遠。處于風電功率輸送持續及提升需求，在縮短相關輸電線所涉及的電氣間距中經常采用串聯電容補償模式。但相關問題也會隨之而來，風電機組內機械設備也具有特殊性，試驗后發現，風電機組內部設備會同串聯電容補償發生沖突，即次同步振蕩。該次同步振蕩會對整個風電機組、電力系統等造成較大波及，具有一定危害特性。

因此，如何對該次同步振蕩進行問題解決，一直備受諸多學者關注。通過現場觀察與測試后發現，每當電網輸出中經過強規模風電時，此時串聯電容補償已經存在電網當中，會受干擾因素影響，二者之間會出現某種特殊次同步振蕩問題。出現該情況問題后，極易對風電機組造成損害沖擊。據相關數據統計，國外諸多電網都遭受到該情況，且損失嚴重[2]。

所以，按照相關國際標準及規范要求，在風電機組入電網之間一定要對其是否具備抗干擾、抗低壓或可穿越故障等相關功能進行判斷。但其弊端在于如果系統與風電場發生中斷情況，以系統原因為主。風電機組則會自動進行保守運行，即在中斷運行后，風電機組會在一定時間內繼續持續運行。這種情況出現并不利于問題解決，這會造成過電壓或過頻率等情況發生。這種現象直接可導致風電機組死機。此時的損傷性更大[3]。通過問題分析與故障影響，選擇一種控制方式，對風電機組有序停機行為進行科學控制。并對其網絡結構進行革新，有效對其過頻過或過壓問題進行處理。進一步防止風險發生。

3 風電場接入電力系統用故障檢測技術應用

通過對上述章節問題故障進行分析，深入對國內外先進檢測技術進行探索。發現一種較為科學合理的判斷檢測技術。該技術核心重點主要在于某次特殊次同步振蕩檢測，在檢測過程中可對電力系統、風電場二者進行有效保護。所以，從該要求層面出發，研制一種風電接入且可控制、保護的設備裝置。該裝置將算法作為主要基礎。經過試驗后發現，一旦該裝置接入電壓或電流信號后，利用其自身的低通濾波，可對模擬、數字之間的轉化回路進行采樣。在完成采樣后可對其次同步振蕩算法十分具備進行判斷，即進入判斷狀態，主要以傅立葉轉化和濾波效應為主。該過程會對振蕩頻率及大小進行快速檢測，然后根據系統設置標準對其需要報警、跳閘等運行給予明確[4]。

在該過程中也可通過風電場通信系統平臺獲取相關綜合數據及網絡拓撲信息等。如該風電場一旦出現故障問題，則會根據保護設置及要求，對風電機組各個結構組織進行處理，安排有序停機、改變網絡拓撲等。有效控制電壓或頻率發生持續上升等問題。待其系統完成恢復后，則可利用控制裝置實現快速機組并網[5]。

風電場與相關變電站在進行線路關聯上，如安裝了該裝置，可采用檢測故障方式，并結合保護方式，對其風電機組及系統整體運行安全進行保障。主要優勢如下：第一、成本投入較低，起到資金節約效果；第二、安裝步驟簡單，且裝置數量較少。缺點如下：第一、對風電機組中的出力會造成限制，影響出力數量。第二、發電量也會受氣影響。對多臺風電機主進行安裝中，可根據各裝置之間的互聯、相關參數來判斷其故障在發生中有無脫網情況。一旦發生故障不僅可對其機組進行快速保護，當然也保護了機主當中的電量。值得注意的是帶完成系統恢復后，可對脫網風機進行有序恢復，快速并網，將其可能造成的損失大幅度降低。該模式優點在于對風電發出電量的有效保護，方式電量流失。且缺點在于成本投入偏高。

因此，在相關檢測技術及方法應用上，應按照理論基礎及現場實際環境，對各風電機組與電力系統機進行掌握了解，這樣才能更為快速的進行工作開展，為風電場穩定運行奠定基礎[6]。

4 結束語

綜上所述，通過對風電場接入電力系統用故障檢測進行分析研究，主要包括：風電場作用概述、風電場接入電力系統用故障影響、風電場接入電力系統用故障檢測技術應用等，從多方面、多角度對風電場接入電力系統用故障檢測方法研究進行分析，為下一步工作開展奠定堅實基礎。