新能源接入對繼電保護(hù)及安自裝置的影響淺析

宋兵

（南京南瑞繼保電氣有限公司,江蘇南京,211102）

新能源接入對繼電保護(hù)及安自裝置的影響淺析

宋兵

（南京南瑞繼保電氣有限公司,江蘇南京,211102）

隨著我國時代發(fā)展和經(jīng)濟(jì)繁榮，電網(wǎng)的未來趨勢已經(jīng)走向智能電網(wǎng)，但同時世界的能源危機(jī)問題也越來越嚴(yán)峻，而風(fēng)電、光伏等新型能源作為電源網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，獲得了大力開發(fā)和廣泛應(yīng)用。需要注意的是，新能源大規(guī)模的接入已經(jīng)改變了我國傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行過程產(chǎn)生的特征，對我國傳統(tǒng)的繼電保護(hù)及安自裝置帶來更高的要求標(biāo)準(zhǔn)和挑戰(zhàn)。本文簡單分析了“新能源接入對繼電保護(hù)及安自裝置的影響”有關(guān)內(nèi)容。

新能源接入；繼電保護(hù)；安自裝置；影響淺析

0 引言

伴隨時代的快速發(fā)展與社會經(jīng)濟(jì)的提升，中國電源網(wǎng)絡(luò)也獲得空前發(fā)展，而風(fēng)電、光伏等新型能源作為電源網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，已經(jīng)獲得了大力開發(fā)和廣泛應(yīng)用。現(xiàn)如今風(fēng)電等新型能源發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展，隨著新能源大規(guī)模的接入電網(wǎng)，我國很多地方的變電站由單電源輻射模式向多電源網(wǎng)絡(luò)終端模式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其短路電流的分布線路也做了進(jìn)一步優(yōu)化、完善，從而對電力系統(tǒng)的電流、電壓、功率等產(chǎn)生了直接影響，導(dǎo)致在電網(wǎng)各個部位中所安置的繼電保護(hù)本身的保護(hù)范圍發(fā)生改變，使其在某種程度上擴(kuò)大或者減小。

因為大規(guī)模的新能源接入，我們之前電網(wǎng)所設(shè)置的安自裝置以及電網(wǎng)繼電保護(hù)等配置和規(guī)定都需要隨之進(jìn)行糾正，針對性地采取某些措施，讓電氣量能夠符合當(dāng)下新能源的環(huán)境。否則新能源接入會對繼電保護(hù)和安自裝置安全工作產(chǎn)生不利影響。

1 當(dāng)前我國風(fēng)電以及光伏等新能源接入現(xiàn)狀和問題

二十一世紀(jì)，全球的自然環(huán)境由于人類活動開始越來越惡劣，人類面臨的能源危機(jī)問題也越來越嚴(yán)峻，因此有關(guān)風(fēng)電以及光伏等可再生的新型能源逐漸被全球各大領(lǐng)域所關(guān)注。有統(tǒng)計資料顯示，我國除臺灣之外的所有地區(qū)在2014年新設(shè)風(fēng)電新能源裝機(jī)的容量高達(dá)23196兆瓦，同比增長達(dá)到44.2%。這個速度毫無疑問已經(jīng)在世界風(fēng)電等新能源的市場上占據(jù)領(lǐng)先地位。風(fēng)電已經(jīng)成為人類的第三大電源，前兩名電源分別為火電和水電。

雖然中國目前的風(fēng)電以及光伏等新能源裝機(jī)規(guī)模在世界上已經(jīng)處于領(lǐng)先水平，但是需要注意的是我國很多新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)后，其在實際運行過程中有很多問題逐漸顯現(xiàn)出來，風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)的事故也頻頻出現(xiàn)，而作為保障電網(wǎng)能夠順利工作并安全運行的重要防線——繼電保護(hù)，為了避免破壞進(jìn)一步擴(kuò)大，已經(jīng)從傳統(tǒng)的簡單對故障元件進(jìn)行識別、切除這種單一方式轉(zhuǎn)換為多重任務(wù)模式，如：在快速切除故障的同時，將電網(wǎng)運行安全穩(wěn)定性進(jìn)一步增加、及時遏制并避免電力系統(tǒng)遭受更嚴(yán)重的傷害，能夠更科學(xué)有效地確保新能源接入電網(wǎng)后實現(xiàn)高效穩(wěn)定的運行。

2 新能源接入對繼電保護(hù)及安自裝置產(chǎn)生的影響

在電網(wǎng)正常運行的情況下，電力系統(tǒng)屬于一種動態(tài)平衡體系，電網(wǎng)在運行過程中出現(xiàn)故障則會促使其電流電壓出現(xiàn)劇烈的波動甚至超過極限值，然后電網(wǎng)內(nèi)部的安全自動裝置以及繼電保護(hù)就會相繼進(jìn)行操作，若其操作不當(dāng)則可能會讓系統(tǒng)故障破壞擴(kuò)大，從而引發(fā)連鎖故障。

新能源大規(guī)模的接入已經(jīng)改變了我國傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運行特征，如此對我國傳統(tǒng)的繼電保護(hù)及安自裝置帶來更高的要求標(biāo)準(zhǔn)和挑戰(zhàn)，以往的繼電保護(hù)及安自裝置已經(jīng)不能確保新能源高效穩(wěn)定的輸送。

2.1 分析新能源接入電網(wǎng)出現(xiàn)故障的特征

通常風(fēng)電等新型能源機(jī)組發(fā)電機(jī)都是感應(yīng)式的，這種異步發(fā)電機(jī)本身具有的時間常數(shù)相對偏小，同時轉(zhuǎn)動慣量也少，不具備專門的勵磁設(shè)備裝置。與同步發(fā)電機(jī)相比，這種異步發(fā)電機(jī)的故障特征有著明顯的區(qū)別。

雖然永磁直驅(qū)機(jī)組也屬于同步類型的發(fā)電機(jī)，但是此類機(jī)組是利用換流器進(jìn)行并網(wǎng)的，其本身具備的故障特征受到換流器控制的直接影響。其次，電網(wǎng)中所應(yīng)用的電子機(jī)械設(shè)備本身都需要進(jìn)行低電壓等特殊保護(hù)策略，如此就需要對其電網(wǎng)控制要求很高的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。這些都會導(dǎo)致新能源機(jī)組發(fā)電機(jī)運行過程具有更高的復(fù)雜性，從而對繼電保護(hù)產(chǎn)生影響。

2.2 新能源接入電網(wǎng)對集電線路及網(wǎng)絡(luò)的繼電保護(hù)產(chǎn)生影響

雖然風(fēng)電、光伏等新型能源電廠所應(yīng)用的集電線路電壓大多都是35千伏，但是這些集電線路結(jié)構(gòu)和以往傳統(tǒng)的輻射狀網(wǎng)絡(luò)有著顯著區(qū)別。新能源接入電網(wǎng)后，不管是哪條集電線路，它們母線的兩邊都分布著某種程度的電源，從繼電保護(hù)的角度看，這些就和雙端(或者多端)電源元件沒有什么區(qū)別。由此可知，我們不能采用針對以往輻射狀結(jié)構(gòu)電網(wǎng)安置的繼電保護(hù)，要設(shè)定新的配置數(shù)據(jù)，構(gòu)建新的原則規(guī)范來適應(yīng)新型能源電網(wǎng)。

2.3 大規(guī)模新能源接入對電網(wǎng)的繼電保護(hù)產(chǎn)生的影響

世界上很多開發(fā)新能源的國家都存在電能傳輸?shù)膯栴}，中國也不例外。風(fēng)電、光伏等新型能源大規(guī)模接入電網(wǎng)就必然會面臨“電能如何集中遠(yuǎn)距離傳輸”的問題。為了有效解決這一難題，我們有必要在高壓線路繼電保護(hù)管理過程中，將新能源容易產(chǎn)生故障的原因和特征進(jìn)行深入統(tǒng)計，分析其波動性特征、隨機(jī)性特征對繼電保護(hù)產(chǎn)生的各種影響，掌握安自裝置以及繼電保護(hù)的適應(yīng)關(guān)系，研究如何進(jìn)一步提升其安全性能等等。

3 結(jié)語

雖然中國目前的風(fēng)電以及光伏等新能源裝機(jī)規(guī)模在世界上已經(jīng)處于領(lǐng)先水平，但是需要注意的是，其在實際運行過程中很多問題開始顯現(xiàn)，本篇文章針對“新能源接入對繼電保護(hù)及安自裝置的影響淺析”有關(guān)內(nèi)容，分析了當(dāng)前我國風(fēng)電以及光伏等新能源接入現(xiàn)狀和問題，同時簡單闡述了新能源接入對繼電保護(hù)及安自裝置產(chǎn)生的影響，

[1]崔德義,李廣躍,孫嘉紀(jì).基于IEC61850的智能繼電保護(hù)裝置協(xié)同測試系統(tǒng)的研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2012,40(05):59-63+68.

[2]王德林,周澤昕,李妍霏.2013年國家電網(wǎng)公司220kV及以上電壓等級交流系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備及其運行情況分析[J].電網(wǎng)技術(shù),2015,39(04):1153-1159.

Analysis of the influence of new energy access on relay protection and safety device

Song Bing
(Nanjing NARI-RELAYS Electric Co. Ltd,Nanjing Jiangsu,211102)

With China’s development and economic prosperity, the future trend of power grid has become a smart grid, but at the same time, the problem of energy crisis, the world is becoming more and more serious, and the wind power, photovoltaic and other new energy sources as an important part of the power network, and obtained the widely used developed. Note that access to new energy large scale has changed our traditional characteristics produced during operation of electric power system, relay protection of our traditional and automatic safety devices bring higher requirements and challenges This paper analyze the impact of“new energy” self access device for relay protection and security related content.

new energy access; relay protection; safety device; impact analysis