風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)的影響及控制措施

曾水榮

【摘 要】互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，電力網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜，使電網(wǎng)維護(hù)和管理難度增加，很容易出現(xiàn)電網(wǎng)癱瘓情況，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。在電力系統(tǒng)中接入風(fēng)電，能夠減少停電損失和故障發(fā)生率，使電力網(wǎng)絡(luò)管理效率得到明顯提升。文章簡(jiǎn)要論述風(fēng)電場(chǎng)特點(diǎn)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障情況，分析風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)的影響，提出具體控制方法。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電接入；電力系統(tǒng)；保護(hù)裝置

前言：

風(fēng)力發(fā)電屬于可再生能源發(fā)電技術(shù)，應(yīng)用日益普遍。風(fēng)力資源豐富，但開發(fā)難度大。一些地區(qū)雖然適合風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)，但都處于電網(wǎng)末端，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一旦把風(fēng)電接入電網(wǎng)，不僅影響電能質(zhì)量、繼電保護(hù)等，還會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)穩(wěn)定性差。明確風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)的影響，采取專業(yè)技術(shù)手段加以控制，優(yōu)化電力系統(tǒng)性能，為客戶提供優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)。

1風(fēng)電場(chǎng)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障

1.1風(fēng)電場(chǎng)特點(diǎn)

風(fēng)能具備隨機(jī)性和不可控性，也不能夠存儲(chǔ)，很難像常規(guī)火電廠一樣，通過(guò)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)汽門，對(duì)出力進(jìn)行有效控制，故而，風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電能具備波動(dòng)性和隨機(jī)性特征。因風(fēng)能具備不可控特征，無(wú)法依據(jù)負(fù)荷調(diào)度風(fēng)力發(fā)電，使調(diào)度難度增加。當(dāng)前，風(fēng)電機(jī)組以異步發(fā)電機(jī)為主，盡管把無(wú)功補(bǔ)償電容器組裝設(shè)在機(jī)端出口，有功功率輸出過(guò)程中，發(fā)電機(jī)會(huì)以系統(tǒng)為載體，對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行吸收，而無(wú)功需求受有功輸出變化影響。

1.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障特征

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用時(shí)間并不是很長(zhǎng)，尚存在諸多技術(shù)桎梏，其故障特征主要表現(xiàn)在以下方面。具體而言，將控制技術(shù)和運(yùn)行特征作為劃分依據(jù)，可把風(fēng)力發(fā)電機(jī)細(xì)分為變速恒頻和衡速衡頻兩類。前者有雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)、永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)等，后者則以鼠籠式感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)為主[1]。在風(fēng)電故障點(diǎn)、接入點(diǎn)位置已知，且保持不變時(shí)，短路電流會(huì)受接入的風(fēng)電機(jī)組類型影響，表明不同類型風(fēng)電機(jī)組故障特征存在差異。

2風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)的影響

在電力系統(tǒng)中接入風(fēng)電，會(huì)對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生影響，還容易干擾電網(wǎng)穩(wěn)定性、電能質(zhì)量等，甚至影響電流保護(hù)。具體如下：

2.1風(fēng)電接入影響繼電保護(hù)

如果風(fēng)電機(jī)組的切入頻率相對(duì)比較高，很容易干擾接觸器，導(dǎo)致其使用年限縮短，或者對(duì)其產(chǎn)生損壞。在風(fēng)向期間，連接電網(wǎng)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，以此對(duì)風(fēng)電機(jī)組投頻率進(jìn)行有效控制。倘若風(fēng)速在周圍波動(dòng)，可使風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行短時(shí)運(yùn)行。該背景下，風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線之間的功率具備雙向特征。如果把配電網(wǎng)接在電網(wǎng)末端，因配電網(wǎng)屬三段式電流保護(hù)，仍會(huì)干擾配電保護(hù)裝置。因而，安裝風(fēng)電場(chǎng)保護(hù)裝置時(shí)，要對(duì)這類因素進(jìn)行考量。

2.2風(fēng)電接入影響電網(wǎng)穩(wěn)定和電能質(zhì)量

通常在電網(wǎng)末端接入風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，這使傳統(tǒng)電網(wǎng)中單電源分別結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，進(jìn)而影響電流流向和分布情況。當(dāng)風(fēng)電功率增加時(shí)，會(huì)出現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)周圍電網(wǎng)局部電壓比較大的情況，倘若此類情況非常嚴(yán)重，還有可能使電力系統(tǒng)崩潰，產(chǎn)生不良后果。

2.3風(fēng)電接入位置影響電流保護(hù)

在配電網(wǎng)中，同時(shí)進(jìn)行限時(shí)電流速斷、電流速度、過(guò)電流保護(hù)。這一情況比較常見。分析各類型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障，可知，短路電流在相對(duì)比較短的時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生減弱，其由風(fēng)機(jī)提供。采用專業(yè)技術(shù)手段，對(duì)比分析風(fēng)電接入位置故障點(diǎn)上下游，得出如下結(jié)果：當(dāng)風(fēng)電接入位置不同，線路長(zhǎng)度、風(fēng)機(jī)接入容量、可靠系數(shù)等都會(huì)對(duì)誤動(dòng)和振動(dòng)范圍產(chǎn)生影響[2]。在故障點(diǎn)上游連接風(fēng)電，使電流增加，很容易相鄰電路產(chǎn)生干擾，出現(xiàn)電流保護(hù)1段超越情況。反之，在故障點(diǎn)下游接入風(fēng)電，會(huì)因風(fēng)電分流，使故障點(diǎn)線路電流保護(hù)2段拒動(dòng)。

3風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)影響控制措施

風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)的影響是多方面的，電力工作人員要結(jié)合實(shí)際情況，依托專業(yè)技術(shù)手段，從以下三個(gè)方面，降低或者消除風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)的影響。

3.1靈活調(diào)整保護(hù)裝置

在配電網(wǎng)中接入風(fēng)電場(chǎng)，要對(duì)發(fā)電機(jī)中的各類故障電流進(jìn)行充分考量。還要依據(jù)實(shí)際情況，對(duì)配電裝置進(jìn)行重新調(diào)整，繼而對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)保護(hù)情況進(jìn)行整定。這一背景下，采用專業(yè)技術(shù)手段，靈活調(diào)整各配電裝置，對(duì)電流流向加以確定。除此之外，還要對(duì)電網(wǎng)與電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)線路功率進(jìn)行充分考量。調(diào)整配電器時(shí)，也要力求嚴(yán)謹(jǐn)，把終端變電站方案作為重點(diǎn)參照。

3.2極限電路和電網(wǎng)保護(hù)

隨著風(fēng)電技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)出現(xiàn)了相當(dāng)規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)，其通常采用35kV繼電保護(hù)裝置，為極限電路和電網(wǎng)提供保護(hù)。風(fēng)力發(fā)電本質(zhì)上是一種分布式供應(yīng)電源，相較于常規(guī)配電網(wǎng)絡(luò)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。通常情況下，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生故障電流時(shí)，持續(xù)時(shí)間并不是很長(zhǎng)，而外部自然環(huán)境、溫度等也會(huì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生干擾[3]。執(zhí)行具體操作時(shí)，如果只結(jié)合地區(qū)因素，開展繼電保護(hù)工作，繼電保護(hù)質(zhì)量會(huì)受到影響。反之，在風(fēng)電繼電保護(hù)裝置中，同步使用通信技術(shù)和智能化電網(wǎng)技術(shù)，會(huì)形成嶄新的線路和新型繼電保護(hù)體系，將其應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中，有效性強(qiáng)。

3.3改善電能質(zhì)量

完成并網(wǎng)工作之后，電場(chǎng)中，連接點(diǎn)短路比與電網(wǎng)線路電阻比，會(huì)對(duì)電力發(fā)電場(chǎng)電壓波動(dòng)、閃變等產(chǎn)生影響。該過(guò)程中，如果連接點(diǎn)短路比非常大，那么，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)、閃變等則非常小。如果電網(wǎng)線路連接點(diǎn)短路比和電阻比相對(duì)比較適中，那么無(wú)功率導(dǎo)致的電壓波動(dòng)會(huì)補(bǔ)償有功率引發(fā)的電壓波動(dòng)。其優(yōu)勢(shì)在于使平均閃變值減小。這會(huì)對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，使其得到明顯改善。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)影響非常明顯，不僅影響繼電保護(hù)，還會(huì)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，也會(huì)干擾電流保護(hù)等。電力工作人員要結(jié)合實(shí)際工作情況及要求，明確風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響。采用專業(yè)技術(shù)手段，靈活調(diào)整保護(hù)裝置、極限電路，實(shí)施電網(wǎng)保護(hù)，使電能質(zhì)量得到明顯提升，增強(qiáng)電網(wǎng)安全性及穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化，使風(fēng)電接入更加安全、可靠，為用電客戶提供優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]康鑫.風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)的影響及控制措施[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2015（23）：42-43.

[2]谷俊和，劉建平，等.風(fēng)電接入對(duì)系統(tǒng)頻率影響及風(fēng)電調(diào)頻技術(shù)綜述[J].現(xiàn)代電力，2015，32（1）：46-51.

[3]韓璐，李鳳婷，等.風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響綜述[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控，2016，44（16）：163-169.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司武平縣供電公司）