大規模風電接入的繼電保護問題綜述

王 輝

河北華電沽源風電有限公司

大規模風電接入的繼電保護問題綜述

王 輝

河北華電沽源風電有限公司

隨著時代的發展與進步，經濟生活水平的不斷提升，我國在能源上的保護與開發方式也進行了相應的調整，大規模的風電接入對于電網結構上的構成具有深遠并且重要的意義，但是就目前的情況來看，在應用大規模風電接入的過程中出現了一系列的問題，因此需要積極汲取經驗，分析好繼電保護受到的大規模風電的影響，采取措施予以解決，可以提高供電的持續和質量。基于此本文分析了大規模風電接入的繼電保護問題。

風電；繼電保護；影響

1、繼電保護概述

繼電保護作為電力系統中的主要構成設備，繼電保護裝置能夠快速的識別以及切除電網系統故障問題，對確保電網運行的安全性與穩定性，有著極大的幫助。風力發電作為未來能源的主要形式，被廣泛的應用于電力系統。風力發電機組保護的主要形式是高頻或者低頻，以及電網故障保護。保護裝置運行后，則會發出動作信號，基于故障性質，能夠自動切除。箱式變壓器中的熔斷器，能夠實現全范圍保護，或者作為短路保護，使用高壓熔斷器，用作過載保護，則使用低壓熔斷器。風電場并網線路中，主要選擇的是單項線路，此線路光纖縱差，通常需要采取距離保護與高頻保護，當單線與單壓發生變化時，電網側面距離便能夠對單升壓做有效保護。

2、大規模風電接入的繼電保護的影響

大規模風電接入后會對電力系統造成一定的影響，其中，常見的影響主要有3點：①影響繼電保護配置。在電力系統運轉的過程中，如果應用大規模風力發電，必須要適當調整升壓變壓器，使其接地。這就在一定程度上改變了聯絡線的零序保護，從而導致繼電保護裝置的靈敏度下降。同時，風電場沒有能力保證整個系統的運行，需要為其安裝弱饋裝置，這樣電力系統才能穩定運行。但是，綜合考慮成本等各方面的因素，一些發電廠根本就不愿意安裝保護裝置，極有可能出現拒動的現象。②影響電力系統的整體設計。在實施大規模風電接入的過程中，需要對其進行調整設計。從我國目前的情況來看，大部分風電場基本上都是先升壓再將之與變電站母線相連接，然后傳送，而配電網的保護方式卻沒有發生變化。實現大規模風電接入后，接入點的線路保護性能會受到不同程度的影響，極有可能發生選擇性跳閘的情況。③影響電力運行的穩定性。在我國，實施風力發電時，通常借助的是異步發電機，這就涉及到有用功率的發出問題。在這一過程中，需要從系統中吸收無功功率。而大規模風電接入后，無功功率將會影響整個系統的電壓穩定性。另外，風力發電會因為風的大小而發生變化，具有較強的不穩定性，并且不同型號的發電機諧波差異比較大，更換設備時會對頻率的穩定性產生影響，進而影響整個系統的電力穩定性。

3、大規模風電接入的繼電保護的優化

3.1 加強重合閘的管理

重合閘是影響大規模風電接入對繼電保護的重要因素。為了能夠對重合閘進行有效的分析，本文對其瞬時和永久故障原理進行了探究。比如，當線路運行發生問題，且假設風電場具有LVRT能力，線路將會出現不一樣的問題。故障發生的位置不同，故障電壓就會存在差異。若電壓小于標準電壓值時，風電機組就有了LVRT能力，但是跳閘現象仍會發生。針對該種情況，借助于故障穿越來使該問題得到解決。換句話說，大規模的風電接入到繼電保護時，應完成超過兩次的零電壓穿越。但我們應要明白，每次零電壓穿越的時間不能超過100ms。若是為了達到該效果，其不能超過125ms，這種做法不僅使風機的風險有所降低，還能夠減少大規模風電在接入繼電保護的過程中的傷害。

3.2 風電場保護裝置分析

對于風電場上的保護設置，其中35kv極點的中性點接地上的方式可以使風電場的平穩運行起到很大的影響作用，此時的風電上的功率密度會很低，也就是在額定功率的15%到45%左右吧，比正常的使用電壓要小很多，而此時對用電上的客戶與風場的影響力度很小。配電上的系統與用戶的供電旅游密切的聯系，也就是說配電系統一旦出現故障就會直接造成用戶使用的電能被斷電。這時就要及時的采取措施，防止故障進一步的擴張，處理的方式要根據實際的情況，可以選擇新的集電系統與繼電配置，對于風電場，可以采用電阻進行接地，并且配置單相接地故障的保護上裝置。但是，一旦風電場已經投入到運行的過程中去了，那么可以進行不接地或是消弧電圈接地的方法，配置上可以自動進行反應的小電流接地選線裝置，在出現單項接地的故障時，可以迅速做出反應，將故障解除，沒辦法解除時，就進行跳閘的處理。

3.3 調整運行方式

針對大規模風電接入的繼電保護問題，重點考慮風電場故障特點，以保護配置為基礎，合理選擇接地方式。基于風電場的生產情況以及環境情況，做好相應的保護措施。如果風電場的集電系統為不接地模式，則需要使用具有相跳閘功能的小電流接地裝置，以此確保單相接地后，能夠以最快的速度，將故障切除，若采取以上措施，仍未解決繼電保護故障，則需要采取隔離故障措施，跳開主變低壓側開關，以此減少繼電保護故障給電力系統運行帶來的不利影響。

3.4 做好風電并網系統的運維管理

風電及其并網的運行維護、事故數據收集和分析工作對提升電網運行效率具有積極推動作用。風電場控制室配有完善的監控系統，配套的監測裝置能夠記錄事故過程中的電氣故障信息，如電氣量數據、保護、開關等動作信息；升壓站母線、出現電壓、電流波形及數據、無功補償裝置的控制事件，自動調整功能投退記錄等，這些事故數據的積累、分析和挖掘能對繼電保護裝置的設計和改進提供參考，提升風電接入系統后繼電保護運行的可靠性。

總之，當前我國非常重視繼電保護問題，要求有關人員要深入研究風電基地繼電保護配置，找出其中存在的問題，并及時解決，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

[1]聶文昭，明亮，劉璐.大規模風電接入對繼電保護的影響與對策[J].黑龍江科技信息，2015，26：33.

[2]徐覃萍.風電接入對配電網繼電保護的影響及其保護配置研究[D].廣西大學，2014.

[3]袁超雄.風電場故障仿真分析及繼電保護研究[D].華中科技大學，2014.