（云南恒安电力工程有限公司云南昆明650000）
摘要：由于系统惯性较大，风电网电压发生突变时，传统的ip－iq无功电流检测方法不能准确锁相，影响无功电流检测的实时性。通过对无功电流检测环节的锁相环进行改进，适应风电网电压的突变，设计了一种新型锁相环解决惯性问题。文章对静止无功发生器在风电场风电网故障时的作用进行了研究分析，以供参考。。
关键词：无功补偿；静止无功发生器；锁相环；瞬时无功功率检测
1前言
风电网在人们生活与工作中越来越重要，维护风电网安全、高效、可靠地运转是风电网基础建设的关键点。在科技发展下，用电设备不断增多，各省市间经济、政策的沟通不断加强，我国年用电量屡创新高，风电网故障带来的经济损失越来越大。风电网故障具有随机性和不可避免性，造成的危害影响广泛，灵敏并可靠地诊断风电网故障可以确保风电网故障能够在规定时限内得以解决，是风电网正常运转的最基本需求。
2电力电缆故障分析
（1）电力电缆过负荷击穿。电缆在长期使用中经常处于持续不断的运行状态，这样的超负荷运行会造成电缆绝缘老化和半导体膨胀裂缝等缺陷，在没有及时发现的情况下，缺陷逐渐扩大，当电力负荷较大时，容易使得电缆线芯的温度上升，长期高温作用下，绝缘老化日益加剧，使用寿命缩短，逐步发展成电缆故障。
（2）电力电缆设计不合理。电缆的设计关系其是否能正常发挥作用，然而很多企业的变电站设计都存在问题。例如，大约在2003年，新疆变电站工程设计基本上选择35KV电压等级电缆，但实际主变压器电压38.5KV，导致电缆过电压运行持久，缩短了电缆的使用寿命，并且当出现过大的电压波动时，容易导致电缆头损坏。
（3）电缆头或中间接头材料问题。电缆接头使用材料的质量也对电缆故障有一定影响。很多企业为了追求利润，选用一些间隔较低的热收缩材料来进行施工。在操作过程中电缆本身会发热，由于电缆绝缘材料和电缆头材质不同，也会产生不同程度的热胀冷缩，长时间运行在电缆和电缆头材料之间会产生裂缝，造成电流外漏，电缆接头处通过漏电释放于半导体，造成电缆绝缘被击穿，引发电缆故障。
（4）电力电缆因谐振过电压击穿。当一些回路多次作用于相同幅度的电压，每次都会造成一定程度的绝缘损坏，在正常操作期间导致绝缘降低，造成绝缘体薄弱，在谐波过电压超过电缆损伤部分的极限值，会造成电缆击穿。
（5）电缆终端制作工艺。电缆终端电晕放电主要是因为电缆三芯分叉处距离较小，芯与芯之间的空隙形成一个电容，可导致相间或对地放电，长期放电会使电缆终端损坏。
3电力电缆故障产生的原因分析
（1）机械损伤。电缆出现故障的很大部分是由于最初安装时人为造成的机械损坏，或者是由于安装后附近电缆维修时造成的损坏。并且，如果损害严重时人们会及时维修，但是细微的损害却不能被及时发现或者及时处理，这样长时间后损伤部位就会逐渐扩大，绝缘体逐渐失去保护作用，造成损伤部位彻底崩溃形成故障。
（2）绝缘老化变质。电缆绝缘由于其本身特性在电力运行长时间发热后会受到影响，自身绝缘能力会降低。调查显示，电缆故障中因绝缘体发生变化的故障为19％。在电场作用下，电缆绝缘介质发生游离，使得绝缘能力降低；介质处于电离状态时，气隙中会产生臭氧，绝缘介质受到腐蚀。温度过高，绝缘会老化变质，电缆内气隙发生游离会导致局部过热，进而使得绝缘发生炭化。电缆过载情况下，电缆运行超出了最大负荷力。在电缆密集的区域，电缆通道、电缆沟如果通风情况不好，电缆及其附近的热力管会因为温度过高造成自身的损伤。
（3）电缆外皮的腐蚀。电缆外皮腐蚀有化学腐蚀、电腐蚀两种。通常情况下，电腐蚀主要发生在电缆周围具有较强电力的情况下，大部分处于电缆周围的地下电场，受其影响电缆会发生电腐蚀。在设有电缆的地方，若存在煤气站、酸碱作业，会造成电缆发生化学腐蚀，进而产生电缆故障。
（4）过电压。过电压具有电缆内部、大气过电压两种。相关研究表明，外界环境中电缆故障的发生主要是由大气过电压导致的。另外，电缆自身存在的问题也会造成电缆处于过电压时发生故障。
（5）电缆绝缘物的流失。电缆施工时地下会因不同的地形导致电缆存在高低落差。在绝缘油向下流动的情况下，电缆的绝缘性会降低，进而造成电缆发生故障。这类故障主要发生于不滴流电缆、油浸渍纸电缆中。
（6）设计和制作工艺不良。电缆属于需要重点保护的高危制造行业，要求设计、选材、施工都要严谨，体现其安全性，任何一个环节处理不当，都会对社会产生不良影响。但是有些企业在制造过程中追求经济效益而忽视了其安全性，具体来说，主要体现在这几个方面：电缆制造时的护层缺陷，在包装绝缘时出现裂纹损伤等缺陷；电缆配件制造缺陷，如铸铁有砂孔，陶瓷机械强度不够，附带材料质量不过关，以及后期工作人员绝缘材料的维护和管理疏忽，导致电缆绝缘材料潮湿等等。
4无功电流检测与锁相环
4.1无功电流检测方法
为了能够实时跟踪风电网所需的补偿量，SVG需要准确快速的无功电流检测方法。当仅检测到无功电流时，瞬时无功功率理论可以完全无延迟地获得结果。在检测谐波电流时，延迟不超过一个功率周期，具有良好的实时性和高精度。选择无功电流以使用基于瞬时无功功率理论的检测方法来检测。瞬时无功功率理论不断改进，出现了两种常用的无功电流检测方法：p-q检测方法和Ip-Iq检测方法。当风电网的电压失真时，无论三相电压是否对称，p-q检测方法都将产生误差。Ip-Iq只需要sinωt和-cosωt参与操作。失真电压的谐波分量不会出现在操作中。结果不受电压波形失真的影响。如果ip-iq检测方法检测到的电压相位与风电网的电压相位不同步，则SVG检测到的无功功率将不准确，导致SVG过补偿。ip-iq检测方法使用锁相环PLL来检测相位以实现与风电网的相位同步。
4.2锁相环
传统的锁相环有两个整体链路。当系统电压突然时，系统惯性大，响应慢，不能准确锁定相位，影响Ip-Iq检测方法的实时性能。一种新的锁相环用于解决传统锁相环的延迟问题。新锁相环的原理是通过abc/dq转换将三相电压转换为电压分量Ud和Uq。在C1运算之后，将其乘以增益后的cosθ和sinθ，然后比较两个量以获得参考值Ud，然后通过Pi的调停获得误差信号φ^。将误差信号加到ω^t以获得相位角θ。这种新型锁相环不仅结构简单，而且与传统的锁相环相比还具有一个整体连接。当系统电压突然时，系统的响应速度大大提高。
结束语
总之，在风电网系统运行过程中经常会出现各种各样不同的故障，而针对不同的故障解决方法也各不相同。本文所提出的解决方法只是其中之一，在未来随着技术的不断发展和进步，相关的网络解决方法必然会越来越多，问题的解决速度可能会更快，解决质量也会朝着更高的方向发展。
参考文献：
[1]杨健维，何正友，臧天磊.基于方向性加权模糊Petri网的电网故障诊断方法[J].中国电机工程学报，2010（34）.
[2]李再华，白晓民，周子冠，许婧，李晓珺，张霖，孟珺遐，朱宁辉.基于特征挖掘的电网故障诊断方法[J].中国电机工程学报，2010（10）.