总第276期
DOI编码：10.3969/j.issn.1007-0079.2013.017.101
电力技术探讨
风电接入方式及对电网的影响研究综述
顾 谦 禹化然 蒋伟毅 邱 生
摘要：风力发电因其环境友好、技术成熟、清洁等优点成为电力系统中发展的热点，逐渐成为电网电源的重要组成部分。分析了风力发电的特点，介绍了风电接入电网的方式，分析了风电接入后对电网的主要影响以及改善这些影响的一些措施，并对风电接入电网方式的发展新趋势进行了展望。
关键词：风力发电；风电机；接入方式；电网；稳定性；电能质量
作者简介：顾谦（1984-），男，江苏苏州人，江苏省电力公司检修分公司苏州检修分部，助理工程师；禹化然（1984-），男，山东新泰人，江苏省电力公司检修分公司苏州检修分部，工程师。（江苏 苏州 215000）
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）
17-0205-03风力发电具有可开发容量大、清洁无污染、投资周期短、占地少、技术趋于成熟、有着超过20年的运行经验等诸多的优点，受到世界各国的高度重视，已成为当今世界发展最快的能源之一。特别是在全球气候持续变暖、大气污染日益加剧、保护环境成为全球共同议题的大环境下，各个国家都已开始大力发展风力发电。
近年来，风电技术高速发展，盈利能力也随着风电技术的逐步成熟和成本的逐渐降低而稳步提高，越来越多资本投入都为风电的发展提供了有利条件。为了有效利用风能资源，大规模风电场必须要实现接入电网运行。然而，风电的接入会对电网的稳定性、电能质量等方面产生不良影响，风电场的容量越大，这种影响也越明显，这也成为制约风电发展的一个瓶颈。如何实现风电的平滑接入和有效控制问题正逐渐成为新的研究热点。本文针对风电的接入方法以及对接入电网的影响等问题进行了分析和讨论。
一、风电的接入方式1.恒速恒频风电机的接入
恒频恒速风电机组分为同步风电机组和异步风电机组两种类型。不同类型的机组可采用不同的接入方法。
（1）同步风电机的接入。由于同步风电机本身固有的特性，其出力随风速的变化而波动。若不进行有效控制，会对系统造成严重影响。其接入比较复杂，需要一整套的接入措施。目前常采用的接入方式主要有：
1）准同期接入。当风电机组端电压与电网电压幅值、波形、相序相同，并且频率和相位一致时便可接入电网运行。
2）自同步接入。接入前，风电机在转子端未加励磁，励磁绕组经限流电抗器短路，当电机转速达到同步转速要求时将电机接入电网，并立即投入励磁将电机牵入同步运行。
（2）异步风电机的接入。异步发电机靠转差率来调整负荷，对机组调速的要求不像同步电机那么精确，只要转速接近同步速时就可接入，也可通过晶闸管调压装置接入电网。但异步电机接入瞬间会产生较大的冲击电流，会使电网电压瞬时跌落。因此，需要采取有效措施以保障电机和电网的安全运行。
目前国内外异步风电机组的接入主要有三种方式：1）直接接入。只要发电机组端电压相序与电网相同且转速到达同步转速要求时即可接入电网。
图2 交流励磁双馈风电机接入框图图1
异步风电机软接入方法框图
2）降压接入。在异步电机与电网之间串接电抗器或电阻，接入电网后稳定运行时再将其短接。这种方式可抑制风电机接入时的瞬时冲击电流，适用于百千瓦级以上的风电机组。
3）软接入。软接入是风电机组与电网之间通过晶闸管连接，通过控制晶闸管的导通角来实现风电机的软接入。这种接入方式可将电机接入瞬间冲击电流限制在规定范围内，从而得到一个较为平滑的接入过程。软切入法框图如图1所示，当机组转速接近同步转速时机端的开关闭合，发电机组通过双向晶闸管与电网相连，瞬态过程结束后，利用一组开关将双向晶闸管短接，完成接入过程。
2.变速恒频发电机组的接入
变速恒频风电机的主要特点是风电机的转速可在很大范围内变化而不影响输出电能的频率，可使风能利用系数CP保持最大值不变，大大提高了风能的利用率。变速恒频风电机组已逐渐取代恒速恒频风电机组成为当今大型风电机的主流机型。变速恒频风电机组也可根据机组类型的不同采用不同的接入方式：
（1）双馈风电机组的接入。双馈风电机与电网是柔性连接可通过调节转子励磁电流实现软接入，从而的（如图2所示），避免接入时发生电流冲击和过大的电压波动。目前，变速恒频风力发电机组的接入方式主要有三种。
205
2013年第17期
1）空载接入。机组接入前空载，不参与能量和转速的控制，由原动机控制发电机组的转速。双馈风电机的空载接入控制策略框图如图3所示，其控制策略详见文献[7]。
有功功率和无功功率，控制更加灵活；不需要交流侧提供无功功率，而且还能动态补偿交流母线的无功功率；易于构成与交流系统相同拓扑结构的多端直流系统，运行方式灵活多变，从其技术特点和实际工程的运行来看，很适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域。
（4）风电机组经分频输电装置接入。除上述风电并网方式之外，文献[10]提出了一种全新的风电馈网方式——风电场经分频输电装置接入电网。该方式将风电场中所有风电机组发出的变化的低频电能通过控制系统收集到一起，经过远距离输电后再经过分频输电装置统一接入负荷中心。该方式通过降低输电频率来减少输电线路的电抗以及减少齿轮箱的增速比，提高了效率，减少了投资。
本文对上述风电接入方式进行了汇总，详见表1所示。
表1 风电接入方式汇总
接入方式机组
类型同步发恒速电机恒频
机组异步发
电机双馈发变速电机恒频
机组同步发
电机
交-准同带负孤岛分频
直接降压软接空载直-期接载接接Light装置接入接入入接入交接
入入入接入接入
入√√
√
√√
√√
√
√
√
√
√√
√√√√
图3 变频恒速发电机空载并网控制框图
2）带载接入。风电机组接入前带有一定的负载，具有能量调节作用，可与原动机相配合实现转速控制，降低了对原动机调速能力的要求。但这种接入方式控制较为复杂，需要进行电压补偿和检测更多的电压、电流量。
3）孤岛接入。孤岛接入方式框如图4所示，其工作过程可分为三个阶段：一是励磁阶段。当风电机转速达到一定的转速要求时，K1闭合，直流充电器通过预充电变压器给交-直-交变流器的直流侧充电。充电结束后风电机侧的变流器工作，供给发电机转子励磁电流，定子电流上升直至输出电压达到额定值，励磁阶段结束。二是孤岛运行阶段。将K1断开，启动网侧变流器，使直流侧电压升至所需数值。此时能量在网侧变流器、机侧变流器及电机之间流动，组成孤岛运行方式。三是接入阶段，当孤岛运行电机输出电压的幅值、频率和相位与系统同步时，闭合K2，实现无冲击接入。
3.风电接入技术发展新趋势
由于电力电子元件的性价比不断提高，以IGBT为代表的新型电力电子器件的最大功率已经达MWA级，开关频率达到10kHz，先进的控制技术可有效抑制电力电子器件运行时产生的谐波。研发基于这些技术的新型风电并网装置可以避免或减小传统并网方式运行中产生的谐波等问题，有效降低风电接入对电网的冲击，在提高风电机组运行灵活性的同时提高电网的稳定性和可靠性。同样，电力电子器件性价比的提高也为双馈电机在风电领域的应用提供了可能，在风速变化及风机端电压变化的情况下，双馈电机仍可稳定高效运行。文献[16]和文献[17]的仿真结果表明，只要对风电机组进行适当的改进同样可以承担有功及无功功率调节的任务，这也是未来风电发展的必然要求。
二、风电接入对电网的影响
要实现风能的有效利用，大规模风电发电组必须并网运行，然而风电场大多远离负荷中心且出力波动大，处于电网相对薄弱的末端，风电的接入会对电网的电能质量和稳定性等方面造成影响。
1.对电网频率稳定性的影响
风电出力波动性造成了电网调频的难度，而电网频率的变化又影响风电机组的运行状态。这种影响主要取决于风电容量占电网总容量的比例。当风电所占比例较大时，其出力的随机性
图4 双馈风电机孤岛接入方法框图
（2）同步风电机组的接入。由于同步风电机转速和电网的频率之间是刚性耦合的关系，不宜将电机直接接入电网。目前常采取的方法是同步发电机经用交-直-交变频系统（如图5所示）接入电网。这种接入方式在电机与电网之间形成有效隔离，使发电机组频率与电网频率相互独立，并且接入时无电流冲击，对电网影响甚微。
图5 采用交-直-交变频系统的风电接入框图
和波动性对电网频率的影响显著，影响电网的电能质量和一些对频率敏感设备的正常工作。考虑到风电出力的不稳定性，当风电由于停风或大失速而失去出力后会使电网频率降低，特别是当风电所占比重较大时会影响到接入电网的频率稳定性。
2.对电能质量的影响
随着社会的发展，尤其是高新企业和精工企业对供电可靠
（3）风电机组经轻型直流输电接入。轻型直流输电（HVDC-Light）又称柔性直流输电技术，采用基于可关断型器件的电压源型换流器和 PWM 技术进行直流输电。与传统HVDC相比，HVDC-Light工作在无源逆变方式，克服了传统的HVDC受端必须是有源网络的根本缺陷；可以同时且独立控制
性和电能质量的要求越来越高。而风的接入会引起电网电压波动和闪变，这是对电网电能质量的最主要的负面影响。风电机组由于本身固有的特性以及出力波动性造成风电场电压波动，进而引起电网电压的波动和电压偏差。变速风电机组的变流器和并网设备中的电力电子装置运行中都会产生谐波，严重时会导致电网波形畸变。
3.对接入电网稳定性的影响
风电装机容量较小时，风电接入对电网暂态稳定性的影响并不明显，但是大规模的风电接入则会引起电网暂态稳定性的变化，严重情况下将会使系统失去动态稳定性，导致整个系统的瓦解。单台风电机对电网电压的冲击甚小，但多台风电机组的同时接入会造成电网电压的骤降。当风机发生故障时或风速超过切出风速，风电机组会自动脱网，产生电网电压的突降，而机端较多的电容补偿由于抬高了脱网前风电场的运行电压，从而引起了更大的电网电压的下降，严重时导致全网电压的崩溃。
4.对保护装置的影响
风电场的接入改变了接入点附近电网潮流的分布，电网电压也会受到风电场出力波动的影响而产生波动，尤其是风电场与电网联络线的功率流动是双向的。因此，风电的接入对电网保护装置提出了更高的要求，电网原来的保护装置由于风电的接入而不能满足要求，会产生拒动与误动的情况，需对保护装置进行重新设计。保护装置的设计要充分考虑风电接入电网后遇到的各种情况下快速而准确的动作以及风电场故障或退出电网后保护装置要满足电网参数变化的要求，保障系统安全可靠运行。
5.对电网运行成本的影响
风电的接入改变了电网的能源结构，清洁且低成本风能可以取代部分常规能源，降低了电网的发电成本。但由于风电的出力具有波动性和随机性，很难作出准确预测，增加了电网运行调度的困难，同时风电的接入对电网的稳定性及电能质量造成不利影响，增加了电网的可靠性成本。为了保证风电接入以后电网运行的可靠性，因此需在原运行方式的基础上额外安排一定容量的旋转备用以响应风电出力的波动，维持电网的功率平衡与稳定。
三、改善风电接入对电网影响的措施
无论采取何种接入方式，风电由于本身的特性会对接入电网造成诸多不利影响，已成为制约风电发展的一个瓶颈。采取科学的方法减少这些不利影响可有效促进风电的发展，充分发挥风电的积极作用，具有广泛的社会效益和经济效益。
1.加装无功补偿装置
电压波动主要取决于无功负荷的变化量和电网的短路容量，在电网短路容量一定的情况下，电压闪变主要是由于无功负荷的剧烈变动引起。风电场出口处装设无功补偿装置可有效减少风力发电功率波动对电网电压的影响。并联电容器已早在系统中普遍应用，随着电力电子技术的发展，基于大功率晶闸管和先进控制技术的静止无功补偿器（SVC）、静止无功发生器（SVG）和统一潮流控制器（UPFC）已在电力系统中得到应用，有利于改善电网的电能质量，提高稳定性。
2.加装储能装置
风电机组与电网之间加装储能装置（如超导储能、抽水蓄
能、飞轮储能、电化学储能等）可以在风能高峰期风电机组满发时储存能量，无风或风能低谷期释放能量，从而使风电场变为一个平稳出力源，接入和控制更加容易。风电出力峰谷差的消除可以增加电网运行的稳定性，促进风能的有效利用。
3.微电网的应用
微电网是分布式能源、负荷、储能系统及控制装置组成的一种新型电网结构，与大电网联网运行，也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行，运行灵活方便，是一种传统电网向智能电网的过渡形式。作为单一大电网的有益补充，微电网广泛应用在欧美及亚洲的日本、中国等都已相继展开了微电网潜力巨大，
的研究工作。风电联合其他分布式能源及负荷一起组成微电网接入电网或单独运行可以取长补短，充分发挥风电积极的辅助作用，提高供电的可靠性。
四、结论
风能具有的诸多优点使其成为当今最热门和发展最快的新能源之一。风电场接入电网运行才能实现风能的有效利用。尤其是我国幅员辽阔，风能资源又远离负荷中心，风电的并网运行变得更为急迫。风力发电可根据机组类型的不同选用适当的接入方式。但无论采用哪种接入方式，风电机组因其固有特性及出力的随机性会对接入电网的运行造成诸多不利影响，特别是对接入电网的稳定性、电能质量及运行方式的影响更为明显。这成为制约风电发展的关键瓶颈，科学先进的并网方法的研究势在必行。而在风电场出口和电网之间加装无功补偿装置、储能装置或者联合其他分布式能源组成微电网可以有效改善风电接入性能，减小风电出力波动对接入电网的影响，具有重要的现实意义和经济意义。
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（下转第211页）
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为，最后制订交易计划，能源管理系统依据计划进行内部调控，电能管理系统依据调控进行电量计算，最终由结算系统对相关内容进行计算，实现最终交易。
[3]
中，产生待检测的文件。检测过程必备成熟检测器集合与记忆检测器集合。利用成熟检测器集合检查未知的入侵行为，而记忆的检测器集合则是用来检查已知的入侵行为。待检测文件同相应协议类型的子集进行匹配操作。如果匹配的结果显示的是成功，则需要相应的报警模块。如果显示不成功就将相关数据或入侵行为设为正常网络数据，将相关数据加入相应的集合之
[4]
检测器的动态更新过程也是电子中，以此来优化记忆检测器。
2.电力市场技术支持系统入侵问题
电力市场技术支持系统包含其内部的各个子系统以及与电力市场技术支持系统相关的其他系统。系统之间的数据通信存在多种形式。一般的通信都是通过本地的局域网进行连接通信，而发电公司与交易中心则是通过电力调度数据网进行连接通信。电力市场技术支持系统与电力二次系统实现数据通信，需要依靠电力调度数据网连接。电力市场技术支持系统遭受入侵的主要原因是与系统所连接的网络相关。不同系统通信遭受影响，所造成的后果也是不同的，对电力市场技术支持系统与电量计量系统之间通讯网络的入侵会造成电能量的读取错误，影响电费计量。电力市场技术支持系统的入侵主要来自交易中心内部局域网的入侵。入侵类型有以下几种：普通用户进行登陆系统，入侵利用缓冲区溢出的漏洞等获取管理员的权限，对相关内容进行非法操作。此外，入侵者通过向子系统发送连接请求，使主机共享资源逐步加大，超过其负载能力，促使服务无法提供。交易中心内部，等级低的系统一旦被入侵，入侵者会以此为
[4]
跳板进行更高层面的入侵。
市场技术支持系统的重要组成部分。检测器要不断实现动态更新，以此不断提升检测的效率，提高入侵检测的安全性。报警模块是当系统遭遇入侵时，系统会立即向管理员发出报警信号，管理员对此行为进行确认，当发现是入侵行为时需要立即中断连接。如果出现误检现象，需要立即将记忆检测器删除，自体集合中还存在非自体的元素，需要加以区分。入侵检测系统进行部署时要尊重以下原则，即系统需部署在网络的关键位置，例如防火
[3]墙内部或关键子网处等。
四、结语
入侵检测系统是电力市场技术支持系统安全有效的保证。作为系统的第二道防线，其与生物免疫系统有着惊人的相似之处。本文从入侵检测系统的整体概述进行分析说明，介绍入侵检测系统存在的一系列问题，从入侵检测系统在电力市场技术支持系统中的运用进行深入分析，希望借此提升电力市场运营的安全性与稳定性，保证我国电网市场的有效运行。
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[4]崔萌萌.基于免疫学原理的混合入侵检测系统[D].南京:南京信息工程大学,2007:46.
三、入侵检测系统在电力市场技术支持系统中的应用电力市场技术支持系统在划分上可以分为以下几个功能模块：数据处理模块搜索网络数据包，提取有效网络特征，分析成数据格式。数据处理模块为入侵检测模块提供数据来源。此模块采用的数据分析技术为协议分析技术。入侵检测模块对应的是CIDF的时间分析器，对相关数据进行检测分析研究，判断其是否正常。入侵检测模块是电力市场技术支持系统中最为核心的部分。整个入侵检测模块包括检测器的生成过程、入侵检测过程以及检测器的动态更新过程。构建自体集是生成检测器的必经过程之一，需要捕获相关网络数据。为了防止入侵者发现生成检测器的规律，检测器随机生成。在整个数据的入侵检测过程中，数据处理模块将获取的网络数据进行协议的解码，之后提取相关的网络特征，将网络特征放入对应的协议集合之
（责任编辑：王祝萍）
（上接第207页）
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（责任编辑：王祝萍）
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电力技术探讨
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摘要：风力发电因其环境友好、技术成熟、清洁等优点成为电力系统中发展的热点，逐渐成为电网电源的重要组成部分。分析了风力发电的特点，介绍了风电接入电网的方式，分析了风电接入后对电网的主要影响以及改善这些影响的一些措施，并对风电接入电网方式的发展新趋势进行了展望。
关键词：风力发电；风电机；接入方式；电网；稳定性；电能质量
作者简介：顾谦（1984-），男，江苏苏州人，江苏省电力公司检修分公司苏州检修分部，助理工程师；禹化然（1984-），男，山东新泰人，江苏省电力公司检修分公司苏州检修分部，工程师。（江苏 苏州 215000）
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）
17-0205-03风力发电具有可开发容量大、清洁无污染、投资周期短、占地少、技术趋于成熟、有着超过20年的运行经验等诸多的优点，受到世界各国的高度重视，已成为当今世界发展最快的能源之一。特别是在全球气候持续变暖、大气污染日益加剧、保护环境成为全球共同议题的大环境下，各个国家都已开始大力发展风力发电。
近年来，风电技术高速发展，盈利能力也随着风电技术的逐步成熟和成本的逐渐降低而稳步提高，越来越多资本投入都为风电的发展提供了有利条件。为了有效利用风能资源，大规模风电场必须要实现接入电网运行。然而，风电的接入会对电网的稳定性、电能质量等方面产生不良影响，风电场的容量越大，这种影响也越明显，这也成为制约风电发展的一个瓶颈。如何实现风电的平滑接入和有效控制问题正逐渐成为新的研究热点。本文针对风电的接入方法以及对接入电网的影响等问题进行了分析和讨论。
一、风电的接入方式1.恒速恒频风电机的接入
恒频恒速风电机组分为同步风电机组和异步风电机组两种类型。不同类型的机组可采用不同的接入方法。
（1）同步风电机的接入。由于同步风电机本身固有的特性，其出力随风速的变化而波动。若不进行有效控制，会对系统造成严重影响。其接入比较复杂，需要一整套的接入措施。目前常采用的接入方式主要有：
1）准同期接入。当风电机组端电压与电网电压幅值、波形、相序相同，并且频率和相位一致时便可接入电网运行。
2）自同步接入。接入前，风电机在转子端未加励磁，励磁绕组经限流电抗器短路，当电机转速达到同步转速要求时将电机接入电网，并立即投入励磁将电机牵入同步运行。
（2）异步风电机的接入。异步发电机靠转差率来调整负荷，对机组调速的要求不像同步电机那么精确，只要转速接近同步速时就可接入，也可通过晶闸管调压装置接入电网。但异步电机接入瞬间会产生较大的冲击电流，会使电网电压瞬时跌落。因此，需要采取有效措施以保障电机和电网的安全运行。
目前国内外异步风电机组的接入主要有三种方式：1）直接接入。只要发电机组端电压相序与电网相同且转速到达同步转速要求时即可接入电网。
图2 交流励磁双馈风电机接入框图图1
异步风电机软接入方法框图
2）降压接入。在异步电机与电网之间串接电抗器或电阻，接入电网后稳定运行时再将其短接。这种方式可抑制风电机接入时的瞬时冲击电流，适用于百千瓦级以上的风电机组。
3）软接入。软接入是风电机组与电网之间通过晶闸管连接，通过控制晶闸管的导通角来实现风电机的软接入。这种接入方式可将电机接入瞬间冲击电流限制在规定范围内，从而得到一个较为平滑的接入过程。软切入法框图如图1所示，当机组转速接近同步转速时机端的开关闭合，发电机组通过双向晶闸管与电网相连，瞬态过程结束后，利用一组开关将双向晶闸管短接，完成接入过程。
2.变速恒频发电机组的接入
变速恒频风电机的主要特点是风电机的转速可在很大范围内变化而不影响输出电能的频率，可使风能利用系数CP保持最大值不变，大大提高了风能的利用率。变速恒频风电机组已逐渐取代恒速恒频风电机组成为当今大型风电机的主流机型。变速恒频风电机组也可根据机组类型的不同采用不同的接入方式：
（1）双馈风电机组的接入。双馈风电机与电网是柔性连接可通过调节转子励磁电流实现软接入，从而的（如图2所示），避免接入时发生电流冲击和过大的电压波动。目前，变速恒频风力发电机组的接入方式主要有三种。
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2013年第17期
1）空载接入。机组接入前空载，不参与能量和转速的控制，由原动机控制发电机组的转速。双馈风电机的空载接入控制策略框图如图3所示，其控制策略详见文献[7]。
有功功率和无功功率，控制更加灵活；不需要交流侧提供无功功率，而且还能动态补偿交流母线的无功功率；易于构成与交流系统相同拓扑结构的多端直流系统，运行方式灵活多变，从其技术特点和实际工程的运行来看，很适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域。
（4）风电机组经分频输电装置接入。除上述风电并网方式之外，文献[10]提出了一种全新的风电馈网方式——风电场经分频输电装置接入电网。该方式将风电场中所有风电机组发出的变化的低频电能通过控制系统收集到一起，经过远距离输电后再经过分频输电装置统一接入负荷中心。该方式通过降低输电频率来减少输电线路的电抗以及减少齿轮箱的增速比，提高了效率，减少了投资。
本文对上述风电接入方式进行了汇总，详见表1所示。
表1 风电接入方式汇总
接入方式机组
类型同步发恒速电机恒频
机组异步发
电机双馈发变速电机恒频
机组同步发
电机
交-准同带负孤岛分频
直接降压软接空载直-期接载接接Light装置接入接入入接入交接
入入入接入接入
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图3 变频恒速发电机空载并网控制框图
2）带载接入。风电机组接入前带有一定的负载，具有能量调节作用，可与原动机相配合实现转速控制，降低了对原动机调速能力的要求。但这种接入方式控制较为复杂，需要进行电压补偿和检测更多的电压、电流量。
3）孤岛接入。孤岛接入方式框如图4所示，其工作过程可分为三个阶段：一是励磁阶段。当风电机转速达到一定的转速要求时，K1闭合，直流充电器通过预充电变压器给交-直-交变流器的直流侧充电。充电结束后风电机侧的变流器工作，供给发电机转子励磁电流，定子电流上升直至输出电压达到额定值，励磁阶段结束。二是孤岛运行阶段。将K1断开，启动网侧变流器，使直流侧电压升至所需数值。此时能量在网侧变流器、机侧变流器及电机之间流动，组成孤岛运行方式。三是接入阶段，当孤岛运行电机输出电压的幅值、频率和相位与系统同步时，闭合K2，实现无冲击接入。
3.风电接入技术发展新趋势
由于电力电子元件的性价比不断提高，以IGBT为代表的新型电力电子器件的最大功率已经达MWA级，开关频率达到10kHz，先进的控制技术可有效抑制电力电子器件运行时产生的谐波。研发基于这些技术的新型风电并网装置可以避免或减小传统并网方式运行中产生的谐波等问题，有效降低风电接入对电网的冲击，在提高风电机组运行灵活性的同时提高电网的稳定性和可靠性。同样，电力电子器件性价比的提高也为双馈电机在风电领域的应用提供了可能，在风速变化及风机端电压变化的情况下，双馈电机仍可稳定高效运行。文献[16]和文献[17]的仿真结果表明，只要对风电机组进行适当的改进同样可以承担有功及无功功率调节的任务，这也是未来风电发展的必然要求。
二、风电接入对电网的影响
要实现风能的有效利用，大规模风电发电组必须并网运行，然而风电场大多远离负荷中心且出力波动大，处于电网相对薄弱的末端，风电的接入会对电网的电能质量和稳定性等方面造成影响。
1.对电网频率稳定性的影响
风电出力波动性造成了电网调频的难度，而电网频率的变化又影响风电机组的运行状态。这种影响主要取决于风电容量占电网总容量的比例。当风电所占比例较大时，其出力的随机性
图4 双馈风电机孤岛接入方法框图
（2）同步风电机组的接入。由于同步风电机转速和电网的频率之间是刚性耦合的关系，不宜将电机直接接入电网。目前常采取的方法是同步发电机经用交-直-交变频系统（如图5所示）接入电网。这种接入方式在电机与电网之间形成有效隔离，使发电机组频率与电网频率相互独立，并且接入时无电流冲击，对电网影响甚微。
图5 采用交-直-交变频系统的风电接入框图
和波动性对电网频率的影响显著，影响电网的电能质量和一些对频率敏感设备的正常工作。考虑到风电出力的不稳定性，当风电由于停风或大失速而失去出力后会使电网频率降低，特别是当风电所占比重较大时会影响到接入电网的频率稳定性。
2.对电能质量的影响
随着社会的发展，尤其是高新企业和精工企业对供电可靠
（3）风电机组经轻型直流输电接入。轻型直流输电（HVDC-Light）又称柔性直流输电技术，采用基于可关断型器件的电压源型换流器和 PWM 技术进行直流输电。与传统HVDC相比，HVDC-Light工作在无源逆变方式，克服了传统的HVDC受端必须是有源网络的根本缺陷；可以同时且独立控制
性和电能质量的要求越来越高。而风的接入会引起电网电压波动和闪变，这是对电网电能质量的最主要的负面影响。风电机组由于本身固有的特性以及出力波动性造成风电场电压波动，进而引起电网电压的波动和电压偏差。变速风电机组的变流器和并网设备中的电力电子装置运行中都会产生谐波，严重时会导致电网波形畸变。
3.对接入电网稳定性的影响
风电装机容量较小时，风电接入对电网暂态稳定性的影响并不明显，但是大规模的风电接入则会引起电网暂态稳定性的变化，严重情况下将会使系统失去动态稳定性，导致整个系统的瓦解。单台风电机对电网电压的冲击甚小，但多台风电机组的同时接入会造成电网电压的骤降。当风机发生故障时或风速超过切出风速，风电机组会自动脱网，产生电网电压的突降，而机端较多的电容补偿由于抬高了脱网前风电场的运行电压，从而引起了更大的电网电压的下降，严重时导致全网电压的崩溃。
4.对保护装置的影响
风电场的接入改变了接入点附近电网潮流的分布，电网电压也会受到风电场出力波动的影响而产生波动，尤其是风电场与电网联络线的功率流动是双向的。因此，风电的接入对电网保护装置提出了更高的要求，电网原来的保护装置由于风电的接入而不能满足要求，会产生拒动与误动的情况，需对保护装置进行重新设计。保护装置的设计要充分考虑风电接入电网后遇到的各种情况下快速而准确的动作以及风电场故障或退出电网后保护装置要满足电网参数变化的要求，保障系统安全可靠运行。
5.对电网运行成本的影响
风电的接入改变了电网的能源结构，清洁且低成本风能可以取代部分常规能源，降低了电网的发电成本。但由于风电的出力具有波动性和随机性，很难作出准确预测，增加了电网运行调度的困难，同时风电的接入对电网的稳定性及电能质量造成不利影响，增加了电网的可靠性成本。为了保证风电接入以后电网运行的可靠性，因此需在原运行方式的基础上额外安排一定容量的旋转备用以响应风电出力的波动，维持电网的功率平衡与稳定。
三、改善风电接入对电网影响的措施
无论采取何种接入方式，风电由于本身的特性会对接入电网造成诸多不利影响，已成为制约风电发展的一个瓶颈。采取科学的方法减少这些不利影响可有效促进风电的发展，充分发挥风电的积极作用，具有广泛的社会效益和经济效益。
1.加装无功补偿装置
电压波动主要取决于无功负荷的变化量和电网的短路容量，在电网短路容量一定的情况下，电压闪变主要是由于无功负荷的剧烈变动引起。风电场出口处装设无功补偿装置可有效减少风力发电功率波动对电网电压的影响。并联电容器已早在系统中普遍应用，随着电力电子技术的发展，基于大功率晶闸管和先进控制技术的静止无功补偿器（SVC）、静止无功发生器（SVG）和统一潮流控制器（UPFC）已在电力系统中得到应用，有利于改善电网的电能质量，提高稳定性。
2.加装储能装置
风电机组与电网之间加装储能装置（如超导储能、抽水蓄
能、飞轮储能、电化学储能等）可以在风能高峰期风电机组满发时储存能量，无风或风能低谷期释放能量，从而使风电场变为一个平稳出力源，接入和控制更加容易。风电出力峰谷差的消除可以增加电网运行的稳定性，促进风能的有效利用。
3.微电网的应用
微电网是分布式能源、负荷、储能系统及控制装置组成的一种新型电网结构，与大电网联网运行，也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行，运行灵活方便，是一种传统电网向智能电网的过渡形式。作为单一大电网的有益补充，微电网广泛应用在欧美及亚洲的日本、中国等都已相继展开了微电网潜力巨大，
的研究工作。风电联合其他分布式能源及负荷一起组成微电网接入电网或单独运行可以取长补短，充分发挥风电积极的辅助作用，提高供电的可靠性。
四、结论
风能具有的诸多优点使其成为当今最热门和发展最快的新能源之一。风电场接入电网运行才能实现风能的有效利用。尤其是我国幅员辽阔，风能资源又远离负荷中心，风电的并网运行变得更为急迫。风力发电可根据机组类型的不同选用适当的接入方式。但无论采用哪种接入方式，风电机组因其固有特性及出力的随机性会对接入电网的运行造成诸多不利影响，特别是对接入电网的稳定性、电能质量及运行方式的影响更为明显。这成为制约风电发展的关键瓶颈，科学先进的并网方法的研究势在必行。而在风电场出口和电网之间加装无功补偿装置、储能装置或者联合其他分布式能源组成微电网可以有效改善风电接入性能，减小风电出力波动对接入电网的影响，具有重要的现实意义和经济意义。
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为，最后制订交易计划，能源管理系统依据计划进行内部调控，电能管理系统依据调控进行电量计算，最终由结算系统对相关内容进行计算，实现最终交易。
[3]
中，产生待检测的文件。检测过程必备成熟检测器集合与记忆检测器集合。利用成熟检测器集合检查未知的入侵行为，而记忆的检测器集合则是用来检查已知的入侵行为。待检测文件同相应协议类型的子集进行匹配操作。如果匹配的结果显示的是成功，则需要相应的报警模块。如果显示不成功就将相关数据或入侵行为设为正常网络数据，将相关数据加入相应的集合之
[4]
检测器的动态更新过程也是电子中，以此来优化记忆检测器。
2.电力市场技术支持系统入侵问题
电力市场技术支持系统包含其内部的各个子系统以及与电力市场技术支持系统相关的其他系统。系统之间的数据通信存在多种形式。一般的通信都是通过本地的局域网进行连接通信，而发电公司与交易中心则是通过电力调度数据网进行连接通信。电力市场技术支持系统与电力二次系统实现数据通信，需要依靠电力调度数据网连接。电力市场技术支持系统遭受入侵的主要原因是与系统所连接的网络相关。不同系统通信遭受影响，所造成的后果也是不同的，对电力市场技术支持系统与电量计量系统之间通讯网络的入侵会造成电能量的读取错误，影响电费计量。电力市场技术支持系统的入侵主要来自交易中心内部局域网的入侵。入侵类型有以下几种：普通用户进行登陆系统，入侵利用缓冲区溢出的漏洞等获取管理员的权限，对相关内容进行非法操作。此外，入侵者通过向子系统发送连接请求，使主机共享资源逐步加大，超过其负载能力，促使服务无法提供。交易中心内部，等级低的系统一旦被入侵，入侵者会以此为
[4]
跳板进行更高层面的入侵。
市场技术支持系统的重要组成部分。检测器要不断实现动态更新，以此不断提升检测的效率，提高入侵检测的安全性。报警模块是当系统遭遇入侵时，系统会立即向管理员发出报警信号，管理员对此行为进行确认，当发现是入侵行为时需要立即中断连接。如果出现误检现象，需要立即将记忆检测器删除，自体集合中还存在非自体的元素，需要加以区分。入侵检测系统进行部署时要尊重以下原则，即系统需部署在网络的关键位置，例如防火
[3]墙内部或关键子网处等。
四、结语
入侵检测系统是电力市场技术支持系统安全有效的保证。作为系统的第二道防线，其与生物免疫系统有着惊人的相似之处。本文从入侵检测系统的整体概述进行分析说明，介绍入侵检测系统存在的一系列问题，从入侵检测系统在电力市场技术支持系统中的运用进行深入分析，希望借此提升电力市场运营的安全性与稳定性，保证我国电网市场的有效运行。
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三、入侵检测系统在电力市场技术支持系统中的应用电力市场技术支持系统在划分上可以分为以下几个功能模块：数据处理模块搜索网络数据包，提取有效网络特征，分析成数据格式。数据处理模块为入侵检测模块提供数据来源。此模块采用的数据分析技术为协议分析技术。入侵检测模块对应的是CIDF的时间分析器，对相关数据进行检测分析研究，判断其是否正常。入侵检测模块是电力市场技术支持系统中最为核心的部分。整个入侵检测模块包括检测器的生成过程、入侵检测过程以及检测器的动态更新过程。构建自体集是生成检测器的必经过程之一，需要捕获相关网络数据。为了防止入侵者发现生成检测器的规律，检测器随机生成。在整个数据的入侵检测过程中，数据处理模块将获取的网络数据进行协议的解码，之后提取相关的网络特征，将网络特征放入对应的协议集合之
（责任编辑：王祝萍）
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