2016年11月4日，在“2016中國風電電氣裝備技術高峰論壇”的主題演講環節，國電聯合動力技術有限公司潘海寧 博士作了集群風電設備的并網安全評估技術的相關報告。

　　我今天和大家分享的內容是集群風電設備的并網安全評估技術。今天這個內容主要想從并網安全的角度和大家在重新探討一些我們風電領域一些共性的技術。我今天講的主要是對于一些問題的看法和思路，具體工作就不展開了。

　　首先看一下并網安全的問題背景，我們都很清楚常說的電力系統三部分構成：一是電源側、輸配電、用電側。電源側也就是我們常說的水電、核電、火電。用電側隨著新能源汽車和高速鐵路的發展，負荷側也是說它的隨意性，不確定性越來越強。新能源主要有風電、光伏，它們的特點就是有較強的隨機波動性。隨著新能源電力規模不斷增加，不斷接入電力系統，這種隨機波動性越來越強，對整個電力系統的運行帶來了很多的困難，于是對發電側提出了更高的要求。對于發電側來講也遇到了很多的技術困難，需要在滿足需求的條件下，在更復雜的電網工況和環境工況中，保證一個發電設備和發電過程的安全和穩定。

　　新能源電力接入對于我們電力系統有哪些方面的影響？首先從電網側來看，由于新能源普遍存在著消納的問題，所以電網的輸電能力受到了考驗，引起了電網結構的變化，建了很多輸電干線，也引起了交通方式的改變。制造企業的產品需要承受更多的擾動，產品需要更高的適應性、可靠性，同時要滿足各種有功功率的特殊的要求。

　　圍繞安全問題有什么技術需求？對于電網側希望了解風能特性分析，多能源協調調度，同時改進繼電保護，其實對風電場提出慣性需求，還有希望了解風電場性能邊界，能發多少電，余量等等。發電企業他們是了解到底風電機組的性能邊界，便于管理，也希望改進電廠繼電保護。制造企業就需要提高產品可靠性，還需要先進故障檢測方法，需要有先進控制方法。

　　既然所涉及的技術這么多，下面我們是從發電角度，不是從輸電和用電的角度，來介紹一下我們正在開始的一些工作。一個是運行狀態評估技術，這個技術是主要讓我們掌握設備運行狀態，服務于發電和運行的智能化。二是發電設備保護策略，這個是服務繼保的。

　　先來看一下第一部分的工作，風電機組運行數據，這部分主要是基于監測數據和經驗數據，用于機組預測性維護和可靠性設計改進，用于估計風電場功率損失率。

　　主要內容其他同事做重點評估都差不多，首先要有數據容錯和篩選方法，其次要研究故障識別方法。在這里我們加入了風測的信息。

　　下來介紹一下風能動態特性等值，之所以研究風能等級是因為它是影響風機工況的重要因素，從風速非平穩隨機特性出發，認識風電單機功率波動的規律和影響。單機風功率主要分析風電機組的極限工況、疲勞程度、發電機控制響應評價等，風場風功率主要為風電場參與調頻和多種能源協調發電提供依據。就是什么樣的波動應該由活動機組來評議。

　　風電機組狀態估計這方面，它的數據基礎就是CCADA數據和智能監測設備。SCADA是對慢變狀態量，如溫度的測量，故障機預警狀態的監測，智能監測設備是對發電機大部件，傳動鏈系統、發電機及變流器進行監測。基于多尺度分析的數據特征提取技術，基于多元信息的傳感器容錯誤，數據篩選與預處理技術、數據規范性，發電機碳刷、氣隙、匝間絕緣異常、振動異常、變流器功率器件缺陷等，形成故障統計信息庫、故障模式庫。為了實現故障診斷我們選擇和機組故障密切相關的大概60余節點繪成故障狀態轉移關系圖，然后加快故障的處理進度。在這個基礎上我們現在用的可靠性概率模型預推理算法，深入掌握機組運行狀態，有利于預防性維護。這個是實際應用的一個例子，我們在實際測試過程中能夠有效的估計出來。

　　風電場集電系統可靠性評估，這個是把研究對象從風電機組擴展到風電場集電系統的信息，因為我們沒有數據，所以這個是一個模型，最后是給出一些可靠性的指標。

　　下面來說一下并網發電設備保護策略，主要是研究風電接入對繼保問題的影響，因為現在繼保問題其實是可能大家忽略的一個問題，或者是還沒有深入研究的問題。因為現在新能源，風力發電機的機理并網方式和傳統的發電機是不一樣的，原有的保護已經不能完全再適應新能源的接入了。另外新能源的系統模型參數、運行方式，都是沒有經過深入研究的，我們在保護與控制只能以保守性換可靠性。另外保護策略更加復雜，所以我們需要研究一個方法，就是新能源電磁暫態性，建立故障分析模型，改進方法。

　　現在風電場一般來講機組、箱變這些問題，集電系統保護與風電機組保護各自獨立，幾乎沒有很好的匹配，所以有些故障發生的時候，在箱變還有變流器保護故障的問題都說不出來，還有箱變保護未考慮風電機組短路電流的影響。送出線保護將風電場看作負荷或常規發電機，未考慮故障特殊性。另外風電機組本身保護需與電網的低電壓穿越運行要求相配合，風機保護從保護自身出發。風電場一般性保護是這樣，送出線保護、主變保護、匯集線保護、箱變保護、風機保護。

　　因為新能源發電機暫態特性和同步機區別較大，風機一般表現為弱饋電源特性，其易受負荷電流影響，另外新能源電源并網用電力電子器件具有強非線性，傳統故障分析疊加原理不可再使用。

　　我們先看一般我們講的風機和箱變的保護，風機的涉網保護是為實現對電網的支撐作用，風力發電機涉網保護在電壓和頻率適應性要求內應不動作，在適應性要求以外依據風機器件耐受能力快速實現自我保護。

　　集電線路整定一般是箱變側的最大短路電流，風力發電機受的影響比較多，控制策略，機型都會影響。為了簡化計算，一般是將風機視為同步及，由同步及的方法來提供，這種方式的優點可以得出最嚴重情況下的短路電流，缺點就是受控制因素和策略等很多影響，實際的電流和我們求得的不相符，差別比較大，所以需要我們實際的實驗數據進行原形分析。

　　從上面不管是風機、箱變，還是說集電線路的保護，都是一個基礎性的工作，但是短路電流中包含豐富的諧波成分，導致保護算法不可靠。還有現在要求故障在故障期間，很多工況下都要繼續提供無功的支持，所以導致工況情況更加復雜。

　　我們也做了一些研究工作，同時我們跟學校合作通過一些課題的形式，也對風機的短路過程一起進行研究。現在做的內容主要是分析風電并網對繼電保護動作行為特性帶來的影響，還有分析短路故障中風電機組電磁轉矩的沖擊和影響，最終完成了短路電流計算機分析。

　　回顧一下我們的內容，一個是運行狀態評估，一個是發電保護策略，這兩部分只是風電并網安全領域的一小部分，內容很多，我們后續還有很多要做，這里我們也期望和同行的各位專家多交流，我們共同進步。謝謝。