風電場變電站繼電保護裝置配置方案

謝江媛

（國華（江蘇）風電有限公司，江蘇鹽城 224200）

0 引言

我國在可再生能源方面進行了大量的研究與建設，以保障我國目前的可持續發展。風電場是我國可持續發展的一個重要行業，隨著我國能源消耗量的不斷增長，風電場的數量也在逐年增長。隨著風力發電所占的比重越來越大，其短路電流也越來越多，對保護工作產生了不利的影響。本文就風電升壓站的繼電保護工作進行了詳細的論述，并就實際施工中遇到的問題進行了闡述，并給出了相應的保護布置。

1 風電場升壓站概述

風電機組的關鍵設備是升壓站，它的主要作用是對風電的分配、轉換、輸送、保護等，從而使風電機組的安全運行得到很大的提高。升壓站的主要設備有：高壓斷路器、隔離開關、避雷器、電壓變壓器等。由于目前我國越來越注重可持續發展的能源，風力發電站的建設也在不斷增多。隨著風力發電能力的提高，對升壓站的正常工作帶來了很大的壓力，從而使其發生故障的可能性越來越高。為使升壓站的運行達到最佳狀態，風電場技術人員必須對其進行優化，以減少故障發生的概率，提高風電場的質量。

2 升壓站繼電保護系統運行中的故障分析

風電機組發電能力的提高，對升壓站的工作造成了很大的壓力，而短路電流的存在，使其在日常使用中發生故障的概率越來越高。今后，為了提高升壓站的運行穩定性，必須對繼電保護的設計和配置進行優化。

升壓站繼電保護裝置的運行中，主要有開路、矩陣錯誤、設備定制、線路連接錯誤等。在此基礎上，由于電流互感器的斷路故障會造成回路的電流突然增加，使回路產生大量的熱量，從而使線圈發生短路，從而影響到整個系統的正常工作。同時，變壓器繞組的斷路使感應電壓持續升高，不但會對線路的工作品質產生一定的影響，而且對技術人員的工作安全也有很大的危害。另外，由于其它原因，使得系統的保護功能很難發揮，在發生故障時，無法切斷與設備的連接，從而使電網發生突發故障，影響范圍擴大，從而對風電機組的長期、穩定運行產生不利影響。

3 繼電保護系統的優化對策

為加快風力發電建設，適應風力發電的需求，對電力系統的運行和保護系統提出了新的需求，技術人員應從建設規劃、系統設計、保護系統建設、運行維護等方面進行優化設計。在風電機組的生產中，繼電保護是保證電網正常工作狀態的重要保證，因此，在風電機組的建設中，必須予以高度重視。

3.1 結合升壓站電源特點來進行優化設計

在電力系統的優化設計中，技術人員要根據風電機組的輸電方式、配置原則以及電網的操作規程，對其進行優化。目前風電場升壓站的運行中，斷網的重合閘嚴重影響到風力發電系統的正常運行，也會影響到電網的傳輸穩定性。在設計中，技術人員要考慮到不同條件下的重合閘對風力發電的影響，并將故障的種類、故障的持續時間等因素考慮在內。目前，風電并網的輸電線路通常為330 KV，其故障部位、電阻等因素均會對其造成影響，從而影響到機組的運行安全。

3.2 結合風電場的故障特點來優化設計

在電力系統的設計中，風電場的電氣設備與電氣設備之間的聯接關系將直接影響到整個系統的工作性能和安全性能。風力發電系統的功率密度低，對電力系統的運行和用戶的日常用電有很大的影響。傳統的電力分配系統線路的失效將直接影響到電力系統的傳輸質量，從而對電力用戶的日常用電產生很大的影響。在現代風力發電廠的建設過程中，電力系統的優化設計可以通過電氣等多種方法實現對電網的故障防護進行優化。在工程實踐中，應采用不接地或繞組接地的方法來減少故障對線路的影響。同時，在設備選型中，技術人員還可以利用具有跳閘功能的選線裝置，在線路出現故障后，能夠及時地進行線路的轉換，從而減少因線路故障而造成的電網運行的不利影響，提高維修工作的進行效率。該裝置能夠在線路發生故障后，將故障線路切斷，并將故障線路與電力網分離，從而提高繼電器對整個網絡的保護功能。

3.3 提升風電場和升壓站運行維護工作的質量

除了對繼電保護系統進行優化設計外，為了提高風電機組的安全運行，技術人員要根據現場實際情況進行改進，并利用現場采集的資料進行故障分析，制定出一套合理的解決方案，以減少因故障而造成的線路損失。在目前的風電場升壓站中，通常都有一個故障記錄儀和一個電能質量檢測器，可以通過它來了解故障發生時的電力和線路的變化，從而達到最佳的控制效果，確保風力發電和升壓站的穩定運行。通過對故障數據的分析，對繼電保護的設計功能進行優化，是提高目前繼電保護的工作穩定性和優化現有繼電保護系統的一種有效方法，對于完善繼電保護的故障處理機制具有十分重要的意義。

4 變電站繼電保護裝置科學應用的措施

4.1 做好變電站繼電保護的驗收工作

變電站繼電保護驗收工作的好壞，將直接影響到今后電網的正常使用。在完成繼電保護裝置的調試后，應進行專業的檢查，并提交驗收報告，由工廠組織生產、運行、檢修等部門對保護裝置進行保護和開關合的測試，檢查合格后，檢查是否有接線、元件、壓板和標志，并在現場清理干凈后，才能在檢驗報告上簽名。

4.2 做好繼電保護裝置及其二次回路的巡檢工作

對繼電器的二次回路進行仔細的巡視，能夠及時地發現存在的安全隱患，所以要認真貫徹落實。操作人員巡視繼電器和二次電路時，應注意：開關、壓力盤的定位是否正確；防護壓力板及自動設備是否按計劃進行輸入；保險絲的接觸面是否完好；所有線路連接良好，有無發熱、松脫、焦味；繼電器接觸良好，帶電接觸有沒有破損，線圈及附加電阻有沒有過熱；顯示和操作監控燈是否工作正常；CT、PT電路有沒有斷路、短路的情況；光字牌、警鈴和意外聲響均可正常工作；儀表參數是否滿足需求。

4.3 完善繼電保護系統的技術改造工作

隨著科學技術的飛速發展，通信、計算機、數字處理、電子學等技術在繼電保護中得到了廣泛的應用，并使其自動化程度得到了進一步的提升。為了進一步創新和發展繼電保護技術，必須在原有的保護技術的基礎上，加強和完善繼電保護技術的創新。目前，微處理技術在電力系統中得到了廣泛的應用，例如基于微處理器的數字保護裝置、計量測試表、監控設備、發電機勵磁控制器等。

4.4 推行變電站繼電保護的網絡化管理

目前，變電所的繼電保護技術已相當成熟，但是它所涉及的領域很廣，所需的人力、物力都很大，因而必須對其進行網絡管理。由于光纖的引入，保護裝置的可靠性也得到了很大的改善，但是，在這一領域中，繼電保護的遠程管理還不夠成熟，如果能夠對保護的參數進行調整、檢查、保護的運行狀態監測、信號的執行，就可以大大減少發生意外的幾率，同時也可以大大減輕維護人員的勞動強度。

5 結語

升壓站是風力發電系統中的一個重要環節。為使升壓站的運行達到最佳狀態，減少大型風力發電對升壓站的負荷，技術人員應根據故障類型對其進行優化，以提高其生產品質，促進風電產業的發展。