大規(guī)模風電接入的繼電保護問題探討

王樂軍

摘要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人們的生活水平不斷提高，人們對電能的要求日益增多。當前我國出現(xiàn)了嚴重的電能資源缺乏現(xiàn)象，因此我國采用了風力發(fā)電的方式來解決電能緊缺問題。但是隨著大量的風電接入，我國的繼電保護受到一定程度的影響。文章探討了大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響與對策。

關鍵詞：風電接入;繼電保護;探討

針對我國電能資源缺乏問題，風力發(fā)電逐漸得到人們的重視，且有效地解決了當前的問題。隨著風電的大規(guī)模應用，一系列問題隨之暴露出來，同時對我國的繼電保護提出了更高的要求。繼電保護在電力方面具有舉足輕重的作用，因此為了確保電力系統(tǒng)有條不紊地運營下去，應重視繼電保護。但是，隨著大規(guī)模的風電接入，相應的繼電保護受到了一定程度的影響。

一、現(xiàn)有的繼電保護問題分析

隨著風電場具有的實體規(guī)模被逐步擴大，風電能的應用逐漸被普及化，但是電力系統(tǒng)的保護工作難度提升，如果想要有效保護整個電力系統(tǒng)，必須找出風電場給電力電網(wǎng)系統(tǒng)帶去的影響[1]。在將風電電源設備直接接入到常規(guī)的電力電網(wǎng)系統(tǒng)中之后，電力系統(tǒng)的多處部位均隨之發(fā)生了變動，其零序網(wǎng)絡系統(tǒng)首先出現(xiàn)了極為明顯的變動，升壓變壓器需被接地處理，零序保護系統(tǒng)具有的靈敏度被降低，在聯(lián)絡了規(guī)模極大的電廠之后，電力系統(tǒng)中并聯(lián)聯(lián)絡線系統(tǒng)的自動重合閘裝置很難在跳開之后再有效重合，風機也隨之步入到動態(tài)化的過程之中，整體供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性隨之受到影響，風電脫網(wǎng)事故也隨之展開，弱饋系統(tǒng)沒有被有效保護，并聯(lián)網(wǎng)點的聯(lián)絡線能夠發(fā)揮出的保護性能也被削弱，因此電網(wǎng)系統(tǒng)中會出現(xiàn)過多的故障問題。

第一，風電場接入電力電網(wǎng)系統(tǒng)對速斷保護的影響。配電網(wǎng)的主保護是以傳統(tǒng)電流也就是同步發(fā)電機提供的短路電流為速斷保護，而風電場是以類似于異步發(fā)電機方式提供短路電流，這就使得風電場接入電力電網(wǎng)系統(tǒng)后產(chǎn)生影響速斷保護的問題;第二，距離保護的動作裕度降低。異步發(fā)電機的阻抗是正電抗與負電阻的特征，所以阻抗平面軌跡很有可能至第二象限，進而使距離保護動作幅度降低;第三，電磁暫態(tài)過程被忽視。由于風電場內(nèi)機組和機群在現(xiàn)實中的客觀問題，如分布以及型的不同，使得理想化的組合――理想電源與系統(tǒng)抗組組成的經(jīng)典串聯(lián)模型難以得到，自然也就無法通過采用等效風電場的方式來獲得相應的電磁暫態(tài);第四，風電場輸出功率波動性對并網(wǎng)聯(lián)絡線距離保護的影響。風電場的大規(guī)模的應用必然伴隨并網(wǎng)聯(lián)絡線距離保護問題，這與測量所得電流、電壓還有風電隨機電源的個性化的特殊的故障問題密切相關。實質(zhì)上就是對整定與管理高壓電網(wǎng)的繼電保護工作提出了更高的要求。

二、大規(guī)模風電接入繼電保護的策略研究

（一）管理工作的有效配合

要使繼電保護裝置的保護作用充分發(fā)揮出來，就必須妥善解決時限與定制對保護裝置產(chǎn)生的問題，使其能有效配合風電網(wǎng)的保護作用。該項工作的落實需要在過程中嚴格管理，因為風電場配置工作和電網(wǎng)保護工作由于工作性質(zhì)的不同，所屬部門也是不相同的，而要使脫網(wǎng)事故有效得以解決，必須需要兩個部門工作人員相互配合，對時限和定制問題有效協(xié)調(diào)和解決，使電風網(wǎng)保護工作能夠順利完成。同時，針對電網(wǎng)的保護和自動重合閘這一問題，應當有效協(xié)調(diào)相應的控制工作，不斷完善繼電保護系統(tǒng)，使其能為正常運行的風電網(wǎng)起到保護作用。

（二）對電流故障進行重點分析

保護裝置是繼電保護作用的關鍵，其重點保護的內(nèi)容主要是短路電流的衰減特征以及最大值電流上，其都會對繼電保護作用產(chǎn)生極大影響，而對繼電的配合、整合和保護是需要重點考慮的問題，當前這些問題還沒有在繼電保護的相關準則中有所深入[2]。對繼電保護性能進行分析可以發(fā)現(xiàn)，其最大的影響因素是波形的特點和故障暫態(tài)下濾波的計算方法。在電網(wǎng)系統(tǒng)接入大規(guī)模風電情況下，針對其繼電保護所產(chǎn)生的影響，為了有效保證風電網(wǎng)在繼電保護下的穩(wěn)定性運行，必須仔細分析電流波形的特點，針對其短路故障發(fā)生的相關問題加以深入，并對其進行進一步分析，保障實現(xiàn)繼電保護的最大作用。

（三）完善和創(chuàng)新電路保護措施

要有效監(jiān)測和控制風電機組的故障問題，就必須首先對其自身特點進行重點研究，充分了解短路電流波形所造成的相關問題，由于控制模塊容易受其影響的因素，有效分析定值配合與延時的問題，使故障排除時間盡量降低，確保風電系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定的運行。另外，還應重點分析電路故障的特點，不斷創(chuàng)新和完善集群電線路的保護方式，使電力系統(tǒng)運行的有效性進一步提升。

（四）聯(lián)調(diào)措施的有效應用

要使大規(guī)模風電接入產(chǎn)生的影響降低，可以采取保護聯(lián)跳措施來實現(xiàn)[3]。在正式投入使用風電機以前，專業(yè)技術人員可以將聯(lián)跳措施在兩側(cè)進行實測，在實現(xiàn)連接繼電保護和風電短路電流的條件下，阻斷電流可以完全依靠聯(lián)調(diào)裝置進行。如此一來，短路電流便不會對繼電保護產(chǎn)生影響，能正常運行整個電力系統(tǒng)。在繼電保護作用下，用戶會因為線路而產(chǎn)生很大的影響，如果線路一旦出現(xiàn)故障，用戶便不能正常使用到電能，所以，在繼電保護的時候，專業(yè)技術人員必須及時解決這一問題，而故障快速切除方法是目前繼電保護工作的常用方式，其能有效及時解決問題的發(fā)生，避免故障發(fā)生對用戶使用電能所造成的困擾。

結(jié)語：

大規(guī)模風電會在接過程中產(chǎn)生諸多問題，這也在提醒必須重視到繼電保護的性能特征。在解決大規(guī)模接入問題時，其指導思想應是以最新理論為準，具體分析其中存在的問題，并對解決方法加以多層研究，找出最為合理的方法。同時，要將問題徹底有效的解決，還應考慮到各個區(qū)域的真實情況，提出針對性的繼電保護措施，使接入大規(guī)模風電所產(chǎn)生的影響降低最低，對其進行各個方面的綜合，構(gòu)建一個完整的保護系統(tǒng)，保證電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]林汝東.風電接入對電網(wǎng)繼電保護的影響分析[J].通信電源技術，2019，v.36;No.191（11）：265-266.

[2]王進，張健，苗偉威，等.一起220kV風電場并網(wǎng)線路接地故障分析[J].山東電力技術，2020（6）：1-4.

[3]王天.分析大規(guī)模風電接入電網(wǎng)的相關問題及措施[J].探索科學，2019，000（007）：52-53.

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