風電接入對電力系統的影響及控制措施

曾水榮

【摘 要】互聯網環境下，電力網絡日趨復雜，使電網維護和管理難度增加，很容易出現電網癱瘓情況，造成嚴重的經濟損失。在電力系統中接入風電，能夠減少停電損失和故障發生率，使電力網絡管理效率得到明顯提升。文章簡要論述風電場特點及風力發電機組故障情況，分析風電接入對電力系統的影響，提出具體控制方法。

【關鍵詞】風電接入；電力系統；保護裝置

前言：

風力發電屬于可再生能源發電技術，應用日益普遍。風力資源豐富，但開發難度大。一些地區雖然適合風電大規模開發，但都處于電網末端，網架結構簡單，一旦把風電接入電網，不僅影響電能質量、繼電保護等，還會導致電網穩定性差。明確風電接入對電力系統的影響，采取專業技術手段加以控制，優化電力系統性能，為客戶提供優質電力服務。

1風電場及風力發電機組故障

1.1風電場特點

風能具備隨機性和不可控性，也不能夠存儲，很難像常規火電廠一樣，通過調節汽輪機汽門，對出力進行有效控制，故而，風電機組發出的電能具備波動性和隨機性特征。因風能具備不可控特征，無法依據負荷調度風力發電，使調度難度增加。當前，風電機組以異步發電機為主，盡管把無功補償電容器組裝設在機端出口，有功功率輸出過程中，發電機會以系統為載體，對無功功率進行吸收，而無功需求受有功輸出變化影響。

1.2風力發電機組故障特征

風力發電機組應用時間并不是很長，尚存在諸多技術桎梏，其故障特征主要表現在以下方面。具體而言，將控制技術和運行特征作為劃分依據，可把風力發電機細分為變速恒頻和衡速衡頻兩類。前者有雙饋式風力發電機、永磁直驅式風力發電機等，后者則以鼠籠式感應風力發電機為主[1]。在風電故障點、接入點位置已知，且保持不變時，短路電流會受接入的風電機組類型影響，表明不同類型風電機組故障特征存在差異。

2風電接入對電力系統的影響

在電力系統中接入風電，會對繼電保護產生影響，還容易干擾電網穩定性、電能質量等，甚至影響電流保護。具體如下：

2.1風電接入影響繼電保護

如果風電機組的切入頻率相對比較高，很容易干擾接觸器，導致其使用年限縮短，或者對其產生損壞。在風向期間，連接電網和風力發電機組，以此對風電機組投頻率進行有效控制。倘若風速在周圍波動，可使風力發電機進行短時運行。該背景下，風電場和電網聯絡線之間的功率具備雙向特征。如果把配電網接在電網末端，因配電網屬三段式電流保護，仍會干擾配電保護裝置。因而，安裝風電場保護裝置時，要對這類因素進行考量。

2.2風電接入影響電網穩定和電能質量

通常在電網末端接入風力發電設備，這使傳統電網中單電源分別結構發生了改變，進而影響電流流向和分布情況。當風電功率增加時，會出現風電場周圍電網局部電壓比較大的情況，倘若此類情況非常嚴重，還有可能使電力系統崩潰，產生不良后果。

2.3風電接入位置影響電流保護

在配電網中，同時進行限時電流速斷、電流速度、過電流保護。這一情況比較常見。分析各類型風力發電機組故障，可知，短路電流在相對比較短的時間內會發生減弱，其由風機提供。采用專業技術手段，對比分析風電接入位置故障點上下游，得出如下結果：當風電接入位置不同，線路長度、風機接入容量、可靠系數等都會對誤動和振動范圍產生影響[2]。在故障點上游連接風電，使電流增加，很容易相鄰電路產生干擾，出現電流保護1段超越情況。反之，在故障點下游接入風電，會因風電分流，使故障點線路電流保護2段拒動。

3風電接入對電力系統影響控制措施

風電接入對電力系統的影響是多方面的，電力工作人員要結合實際情況，依托專業技術手段，從以下三個方面，降低或者消除風電接入對電力系統的影響。

3.1靈活調整保護裝置

在配電網中接入風電場，要對發電機中的各類故障電流進行充分考量。還要依據實際情況，對配電裝置進行重新調整，繼而對配電網絡保護情況進行整定。這一背景下，采用專業技術手段，靈活調整各配電裝置，對電流流向加以確定。除此之外，還要對電網與電場聯網線路功率進行充分考量。調整配電器時，也要力求嚴謹，把終端變電站方案作為重點參照。

3.2極限電路和電網保護

隨著風電技術的快速發展，我國出現了相當規模的風電場，其通常采用35kV繼電保護裝置，為極限電路和電網提供保護。風力發電本質上是一種分布式供應電源，相較于常規配電網絡，各有優缺點。通常情況下，當風電場發生故障電流時，持續時間并不是很長，而外部自然環境、溫度等也會對風力發電機的運行產生干擾[3]。執行具體操作時，如果只結合地區因素，開展繼電保護工作，繼電保護質量會受到影響。反之，在風電繼電保護裝置中，同步使用通信技術和智能化電網技術，會形成嶄新的線路和新型繼電保護體系，將其應用到風力發電過程中，有效性強。

3.3改善電能質量

完成并網工作之后，電場中，連接點短路比與電網線路電阻比，會對電力發電場電壓波動、閃變等產生影響。該過程中，如果連接點短路比非常大，那么，風力發電機組引起的電壓波動、閃變等則非常小。如果電網線路連接點短路比和電阻比相對比較適中，那么無功率導致的電壓波動會補償有功率引發的電壓波動。其優勢在于使平均閃變值減小。這會對電能質量產生影響，使其得到明顯改善。

結語

綜上所述，風電接入對電力系統影響非常明顯，不僅影響繼電保護，還會對電網穩定性和電能質量產生影響，也會干擾電流保護等。電力工作人員要結合實際工作情況及要求，明確風電接入對電力系統產生的不良影響。采用專業技術手段，靈活調整保護裝置、極限電路，實施電網保護，使電能質量得到明顯提升，增強電網安全性及穩定性，實現電力系統運行方式優化，使風電接入更加安全、可靠，為用電客戶提供優質的供電服務。

參考文獻：

[1]康鑫.風電接入對電力系統的影響及控制措施[J].經營管理者，2015（23）：42-43.

[2]谷俊和，劉建平，等.風電接入對系統頻率影響及風電調頻技術綜述[J].現代電力，2015，32（1）：46-51.

[3]韓璐，李鳳婷，等.風電接入對繼電保護的影響綜述[J].電力系統保護與控，2016，44（16）：163-169.

（作者單位：國網福建省電力有限公司武平縣供電公司）