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摘 要：该文主要通过对几种不同的电气距离计算方式进行对比分析，通过软件仿真验证，发现在实践中应用传统的阻抗法表示的电气距离在其整体功率变化相对较大的状况之下，无法对于地表征节点间的电气距离进行表示；而灵敏度法虽然在实践中对于物理意义缺乏明确性，但是其针对性相对较强，同时灵敏法表征的电气距离在进行电网的分区以及其相邻的风电场故障的防范过程中，相对于传统的方式其精准度更加显著。
关键词：电气距离计算 风电故障分析 应用解析
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0071-02
在实践中，各种风电连锁事故屡见不鲜，其是否引起一定的连锁事故与节点间电气距离的实际大小有着较为密切的关系，其中电气距离自身的意义严格上来说就是对于相关系统中的两个节点之间的实际电气关系进行表征的一种物理量，是一种能量的有效传递，对此在实践中其要通过恰当的指标，对于其反映能量传递的实际距离以及大小进行清晰的反映。但是此种方式在功率变化相对较大的状况之下，是无法保障其结果的精准度的，对此该文主要通过灵敏度法对于电气距离进行计算，进而有效地弥补传统方式的弊端与不足。
1 电气距离的计算方法
在实践中对于电气距离进行计算主要可以分为三类：灵敏度法、阻抗法以及相角法。
1.1 灵敏度法
针对线性是不变系统，要想对系统元件对于网络参数的相关影响进行衡量，就要对灵敏度的概念进行定义。
在实践中灵敏度法在电网的分区中较常应用，其中较为常见的灵敏度计算方式主要有：
电压幅值基于无功功率变化的灵敏度；电压相角基于有功功率而产生变化的灵敏度。其灵敏度相对较大，就表明其在两个节点之间的电气距离相对较小，节点的耦合关系也就越来越强。在实践中可以通过PQ分解方式获得潮流的无功迭代方程为：
在整个方程中，表示的就是系统的潮流计算的计算机解法雅克比矩阵中与电压以及无功幅值相关的内容与部分。
在此公式中，表示的就是电压对于无功的实际灵敏度，我们在实践中将其称之为电压（无功）灵敏度矩阵。
如果在实践中节点j之外的其他系統中的相关节点都没有无功功率发生相关变化，那么就意味着则节点i以及j之间的实际电气距离可以这样定义：
在公式中，其中α2ij表示的就是在节点j之上的实际电压大小变化为Uj的时候，其对应的节点i上面的实际电压大小变化为Ui=αij，在大多数的状况之下，αijαji，对此可以保障其矩阵的实际稳定性，同时也可以保障电气距离的整体对称性。但是灵敏度法在物理意义上具有一定的固有缺陷，无论是还是都不具有量纲，其本质只能反映变化的实际程度以及快慢，其偏导数自身的原函数也不具有物理意义。通过进行电气距离的计算过程中，要默认两点之间开展的功率传输是绝对封闭的，但是在实践中严格来说系统中全部的节点之间都具有功率耦合的关系，对此灵敏度方式的实际精准度尚待验证。
1.2 阻抗法
抗阻通过欧姆定律可以了解，其就是电压与电流的实际比值，对于阻抗法的实际计算方式，其电气距离可以通过节点阻抗矩阵中的非对角儿素Zij进行表示。其实际的电压的物理合义为：节点j注入一定的单位电流，当其他的相关节点都不进行电流的注入的时候，节点i的电压，如图1所示。
线路阻抗的实际大小无法真实地反映实际的功率传输状况，其具体如图2所示。
如果假设图中的Z1=Z2，在当负荷S1=2S2的时候，其节点ij的实际传输功率就是ik的2倍。
1.3 相角法
在实践中，通过相角θ表征两节点间实际电气距离：，其中l表示的是输电线路的实际几何距离；f表示的是系统的频率；v表示的就是此线路之上的相关电磁波传递的实际速度；t表示的就是功率传播需求的相关实践；θ表示的就是输电线路传输引起的实际相角偏差。
2 电气距离计算法的选择与比较
灵敏度法中表述的电气距离是电压以及无功不同单位中的变量关系，可以杜宇单一节点的注入无功功率产生相关变化过程中的节点电压变化的内在关系。灵敏度法计算在实践中就是把整个系统性化处理，也就是说在小干扰中较为适宜，基于CEPRI-36节点系统分析通过对于这两种电气距离的实际计算方法进行对比分析。
在实践中通过选择节点50作为其主要参考节点，其中通过计算节点50到不同的网络节点中的实际电气距离Z50jin以及D50j（j=1，2，3，4，5，…，36），然后再通过PSASP的暂态模式计算其对应的母线短路时候的BUS50的相关暂态最低电压数据。通过实际的对比分析可以了解，在应用阻抗法电气距离开展计算的时候，其母线最低电压的实际大小与电气距离实际大小具有线性关系；在应用灵敏度方式的时候，母线的最低电压与电气距离之间缺乏直接的联系，主要就是因为在应用灵敏度方式对其进行计算的时候，其公式具体如下：Q=（）Q，在节点50为PQ节点的时候，可以假设其有功变化量为P=0，则可以获得如下公式：Q=（L-KH-1N）U，在实践中可以了解其对于PQ节点的无功变化对于电压的大小的灵敏度进行了表现，但是PU节点以及平衡节点的灵敏度并没有获得，主要就是因为在编写方程的初始条件过程中，其假设PU以及平衡节点的电压复制为不产生变化。但是在实践中这些节点自身的无功在产生一定的变化过程中，即便其电压数值保持不变，PQ自身的节点电压也会产生一定的变化。显然，灵敏度在对多节点特征进行研究过程中具有较为显著的劣势。
3 电气距离灵敏度法在风电中应用
3.1 相邻风场连锁故障的可能性分析
在多个风电场相邻的时候，如果其中一个风电场的近端出现了较为严重的问题与故障，通过撬棒投入，可以使风机进入到普通的异步机运行模式。同时此风场在低电压穿越的时候，就会对其相邻的风电场产生一定的影响，甚至会导致相邻的风电场厂连锁运动。其中对于其连锁故障的衡量指标就是在对相邻风场对撬棒运动风场中的无功灵敏度，也就是相关灵敏度电气的实际距离的大小。
3.2 含风电的电压分区
电网分区的基本原则就是，把电网安装电气联系的实际紧密程度对其进行合并以及解耦，对于分区控制策略进行制定，进而在实践中加强对电网潮流的控制。
电压分区在实践中主要就是对于电压以及无功灵敏度进行分析，在实践中通过灵敏度的雅阁比矩阵对其进行计算求解，在基于最优化的方式对其进行计算。对于含风电的电网在进行分区过程中，其关键就是对于异步发电机的模型进行处理，相对于普通异步发电机来说，其在一般状况之下，将其作为PQ的节点。
由于风电机组的实际输出有功与实际的风速有着密切的关系，对此在实践中可以将有功P作为恒定，其无功、转差率以及机端的电压有着一定的关系，如果忽略转差率之间的影响，那么就可以获得其无功对电压的实际关系。
4 结语
该文主要对于三种不同的电气距离计算方法进行了简单探究，对于电气距离计算在风电故障分析中的应用进行了解析。
通过以上的分析以及获得的结论，希望可以为今后的风电故障分析研究提供理论参考。
参考文献
[1] 熊虎岗，程浩忠，孔涛.基于免疫—中心点聚类算法的无功电压控制分区[J].电力系统及其自动化，2007，31（2）：22-26.
[2] 杨秀媛，董征，唐宝，等.基于模糊聚类分析的无功电压控制分析[J].中国电机工程学报，2006，26（22）：6-10.
[3] 郝文波，于继来.基于负荷受电路径电气信息的配电网重构算法[J].中国电机工程学报，2008，28（19）：42-48.
关键词：电气距离计算 风电故障分析 应用解析
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0071-02
在实践中，各种风电连锁事故屡见不鲜，其是否引起一定的连锁事故与节点间电气距离的实际大小有着较为密切的关系，其中电气距离自身的意义严格上来说就是对于相关系统中的两个节点之间的实际电气关系进行表征的一种物理量，是一种能量的有效传递，对此在实践中其要通过恰当的指标，对于其反映能量传递的实际距离以及大小进行清晰的反映。但是此种方式在功率变化相对较大的状况之下，是无法保障其结果的精准度的，对此该文主要通过灵敏度法对于电气距离进行计算，进而有效地弥补传统方式的弊端与不足。
1 电气距离的计算方法
在实践中对于电气距离进行计算主要可以分为三类：灵敏度法、阻抗法以及相角法。
1.1 灵敏度法
针对线性是不变系统，要想对系统元件对于网络参数的相关影响进行衡量，就要对灵敏度的概念进行定义。
在实践中灵敏度法在电网的分区中较常应用，其中较为常见的灵敏度计算方式主要有：
电压幅值基于无功功率变化的灵敏度；电压相角基于有功功率而产生变化的灵敏度。其灵敏度相对较大，就表明其在两个节点之间的电气距离相对较小，节点的耦合关系也就越来越强。在实践中可以通过PQ分解方式获得潮流的无功迭代方程为：
在整个方程中，表示的就是系统的潮流计算的计算机解法雅克比矩阵中与电压以及无功幅值相关的内容与部分。
在此公式中，表示的就是电压对于无功的实际灵敏度，我们在实践中将其称之为电压（无功）灵敏度矩阵。
如果在实践中节点j之外的其他系統中的相关节点都没有无功功率发生相关变化，那么就意味着则节点i以及j之间的实际电气距离可以这样定义：
在公式中，其中α2ij表示的就是在节点j之上的实际电压大小变化为Uj的时候，其对应的节点i上面的实际电压大小变化为Ui=αij，在大多数的状况之下，αijαji，对此可以保障其矩阵的实际稳定性，同时也可以保障电气距离的整体对称性。但是灵敏度法在物理意义上具有一定的固有缺陷，无论是还是都不具有量纲，其本质只能反映变化的实际程度以及快慢，其偏导数自身的原函数也不具有物理意义。通过进行电气距离的计算过程中，要默认两点之间开展的功率传输是绝对封闭的，但是在实践中严格来说系统中全部的节点之间都具有功率耦合的关系，对此灵敏度方式的实际精准度尚待验证。
1.2 阻抗法
抗阻通过欧姆定律可以了解，其就是电压与电流的实际比值，对于阻抗法的实际计算方式，其电气距离可以通过节点阻抗矩阵中的非对角儿素Zij进行表示。其实际的电压的物理合义为：节点j注入一定的单位电流，当其他的相关节点都不进行电流的注入的时候，节点i的电压，如图1所示。
线路阻抗的实际大小无法真实地反映实际的功率传输状况，其具体如图2所示。
如果假设图中的Z1=Z2，在当负荷S1=2S2的时候，其节点ij的实际传输功率就是ik的2倍。
1.3 相角法
在实践中，通过相角θ表征两节点间实际电气距离：，其中l表示的是输电线路的实际几何距离；f表示的是系统的频率；v表示的就是此线路之上的相关电磁波传递的实际速度；t表示的就是功率传播需求的相关实践；θ表示的就是输电线路传输引起的实际相角偏差。
2 电气距离计算法的选择与比较
灵敏度法中表述的电气距离是电压以及无功不同单位中的变量关系，可以杜宇单一节点的注入无功功率产生相关变化过程中的节点电压变化的内在关系。灵敏度法计算在实践中就是把整个系统性化处理，也就是说在小干扰中较为适宜，基于CEPRI-36节点系统分析通过对于这两种电气距离的实际计算方法进行对比分析。
在实践中通过选择节点50作为其主要参考节点，其中通过计算节点50到不同的网络节点中的实际电气距离Z50jin以及D50j（j=1，2，3，4，5，…，36），然后再通过PSASP的暂态模式计算其对应的母线短路时候的BUS50的相关暂态最低电压数据。通过实际的对比分析可以了解，在应用阻抗法电气距离开展计算的时候，其母线最低电压的实际大小与电气距离实际大小具有线性关系；在应用灵敏度方式的时候，母线的最低电压与电气距离之间缺乏直接的联系，主要就是因为在应用灵敏度方式对其进行计算的时候，其公式具体如下：Q=（）Q，在节点50为PQ节点的时候，可以假设其有功变化量为P=0，则可以获得如下公式：Q=（L-KH-1N）U，在实践中可以了解其对于PQ节点的无功变化对于电压的大小的灵敏度进行了表现，但是PU节点以及平衡节点的灵敏度并没有获得，主要就是因为在编写方程的初始条件过程中，其假设PU以及平衡节点的电压复制为不产生变化。但是在实践中这些节点自身的无功在产生一定的变化过程中，即便其电压数值保持不变，PQ自身的节点电压也会产生一定的变化。显然，灵敏度在对多节点特征进行研究过程中具有较为显著的劣势。
3 电气距离灵敏度法在风电中应用
3.1 相邻风场连锁故障的可能性分析
在多个风电场相邻的时候，如果其中一个风电场的近端出现了较为严重的问题与故障，通过撬棒投入，可以使风机进入到普通的异步机运行模式。同时此风场在低电压穿越的时候，就会对其相邻的风电场产生一定的影响，甚至会导致相邻的风电场厂连锁运动。其中对于其连锁故障的衡量指标就是在对相邻风场对撬棒运动风场中的无功灵敏度，也就是相关灵敏度电气的实际距离的大小。
3.2 含风电的电压分区
电网分区的基本原则就是，把电网安装电气联系的实际紧密程度对其进行合并以及解耦，对于分区控制策略进行制定，进而在实践中加强对电网潮流的控制。
电压分区在实践中主要就是对于电压以及无功灵敏度进行分析，在实践中通过灵敏度的雅阁比矩阵对其进行计算求解，在基于最优化的方式对其进行计算。对于含风电的电网在进行分区过程中，其关键就是对于异步发电机的模型进行处理，相对于普通异步发电机来说，其在一般状况之下，将其作为PQ的节点。
由于风电机组的实际输出有功与实际的风速有着密切的关系，对此在实践中可以将有功P作为恒定，其无功、转差率以及机端的电压有着一定的关系，如果忽略转差率之间的影响，那么就可以获得其无功对电压的实际关系。
4 结语
该文主要对于三种不同的电气距离计算方法进行了简单探究，对于电气距离计算在风电故障分析中的应用进行了解析。
通过以上的分析以及获得的结论，希望可以为今后的风电故障分析研究提供理论参考。
参考文献
[1] 熊虎岗，程浩忠，孔涛.基于免疫—中心点聚类算法的无功电压控制分区[J].电力系统及其自动化，2007，31（2）：22-26.
[2] 杨秀媛，董征，唐宝，等.基于模糊聚类分析的无功电压控制分析[J].中国电机工程学报，2006，26（22）：6-10.
[3] 郝文波，于继来.基于负荷受电路径电气信息的配电网重构算法[J].中国电机工程学报，2008，28（19）：42-48.