云南电网风电机组脱网案例分析

张杰，黄伟，吴琛，李玲芳

(云南电力调度控制中心，昆明 650011)

云南电网风电机组脱网案例分析

张杰，黄伟，吴琛，李玲芳

(云南电力调度控制中心，昆明 650011)

介绍多次云南电网风机脱网事件的原因，发现暴露的问题，并在风电并网、风电运行、事件调查等方面提出了相关的措施。对有效防止风电机组大规模脱网、提高风电运行的稳定性等方面具有较好的指导意义。

风电场；风电机组；脱网

0 前言

云南电网新能源尤其是风电发展非常快，截至2014年初，云南风电装机已超过2 000 MW，几年的运行经验表明，风电机组的运行管理存在各种问题。为了缓解风机大规模脱网对局部电网运行带来的影响，同时便于多了解风电运行的各种技术、管理问题，提出对风电运行统一的规范化要求，云南中调逐步加强对风机脱网事件的调查，涉及到电气原因脱网的情况，不查清问题不允许并网。在不断深入介入各次风机脱网事件调查的过程中，云南中调也提出了若干有效的防止风电机组脱网的措施。

1 历次风机脱网时事件

1)某110 kV洱邓Ⅱ回线故障跳闸，线路重合成功，导致周边四个风电场若干台风机脱网。原因分析：三个风电场风机低电压穿越功能未经实验，不具备投入运行条件，导致全部运行风机脱网。另一个风电场风机低电压穿越功能已经过实验确认并投入运行，但由于实验确认是在平原地区进行的，使高原地区风机仍有部分不能满足20%额定电压持续运行625 ms的要求。

本次事件后，加强了风电机组并网要求，在风电并网投产前就要求具备低电压穿越能力，否则不予并网。

2)电网的倒闸操作为常规性操作，引起电网电压小幅度变化。但大理地区脱网风机主控系统Vector surge(矢量波动)保护设定值范围过小，主控系统误动作，导致脱网。原因分析：Vector Suger故障保护适用于鼠笼式异步电机，对带有变流器的双馈异步电机的风机不需要设置该保护值，即多余的保护误动导致风机脱网。

3)某110 kV线遭雷击故障跳闸导致相关风电场33台机组均脱网停机。下图中，红线为规范要求的风机切除曲线，在红线上方，不允许风机脱网；在红线下方，允许风电机组从电网切除。图中蓝线为本次电压波动曲线 (C相)。在72 ms处，对侧断路器已经跳闸，由于风机未脱网，使C相电压由23%又上升到50%，此后1 000 ms内，由50%缓慢下降至0，超过了低电压穿越曲线允许的范围，故风机脱网。从图中可见，风机在低电压穿越过程中仍提供了1s左右的电压支撑。

原因分析：110 kV线路重合闸时间超过风电机组低电压穿越的允许范围。

4)某地区地震某风电场机组箱变短路接地，引起35 kV电压波动，使风机侧690 V电压低于20%，超出低穿的国标范围，风机变流器判定脱网，全场风机解列。本次事件发现了风机在电网电压超出国标范围且不在低穿区域时仍启动电网电压、频率检测功能，导致出现电网低频的误判定，以及风机主控波形不能实时存储在SCADA系统中，UPS性能不足影响故障分析数据纪录等方面的问题。

5)某风电场风机因三相电流不平衡，其两相电流的不平衡度超过了其定值100 A，导致全场58台风机脱网。本次事件发现了SVG未及时投运、全场GPS对时未统一、风机监控系统故障报文时序性差等问题。

6)某风电场风机箱变高压侧B相电缆终端头击穿，导致本线路35 kV断路器跳闸，对应风机脱网，同时非故障线路有8台风机也脱网。原因分析：是由于脱网风机的软件控制版本不同，对应IGBT的过压保护阀值不同。脱网风机在低电压穿越时直流母线上电压超过了IGBT的过压保护阈值1 340 V，其他未脱网风机该值设置为1 440 V。同样的问题也出现在大理、版纳的两个风电场，均是由于设备生产厂家现场维护人员漏升级设备所致。本次事件还发现了风机因电气类故障不应自启动的问题。

7)某风电场在主网电压出现小范围的变化时，7台风机未成功实现低电压穿越而脱网停机。原因分析：是由于脱网风机的低电压穿越参数设置不对，其低电压脱机的门槛值设置高于南网标准，延时短于南网标准。这是由于不同技术人员设置参数有差异造成的。

8)某风电场同样在主网电压出现小范围不平衡的变化时，24台风机因变频器 “电网电流不平衡的判定系数”参数设置存在问题，导致机组脱网。细致的分析还表明，该风电场风机对不平衡电流、电压的判据有缺陷，在较小功率的运行方式下，容易因极小的不平衡电流导致停机脱网。本次事件同样存在风电场对相关定值的管理不规范的问题。

2 问题分析

2.1 技术问题

1)因低电压穿越功能未做试验且没有投入而导致风机大规模脱网；

2)因多余的保护误动作导致风机脱网；

3)因IGBT软件版本未更新，不满足低电压穿越要求脱网；

4)因UPS、蓄电池电压不足影响机组低穿能力，机组脱网；

5)因影响低穿能力的相关参数设置错误，机组脱网；

6)因低频保护动作及风机不平衡电流越限脱网。

2.2 管理及技术储备方面的问题

这些事件均暴露出风电场运值人员对风电运行的管理出现问题。

2.3 在风电脱网事件调查中出现的问题

1)监控或风机有关数据或报文的时间与故障时间不一致；

2)监控或风机有关数据或报文时序逻辑混乱，无法准确判断风机的真正脱网原因，对低电压能力也无法准确评估；

3)监控或风机有关数据或报文、实际电压值、进入低穿到风机脱网实际延时时间无法准确提供；

4)风机脱网原因众多，除了低穿外还有三相不平衡、ups异常、变频器控制等原因引起脱网，分析的难度较大；

5)针对调查结果，具体改进措施、时间进度、闭环管理不明确。

3 风电管理改进措施

1)新投产风电、光伏等新能源电厂，应在商业化运行前落实新投电场低电压穿越功能并向相应调度机构报送检测证书及报告，确保低电压穿越功能满足相关要求并随风机可靠投运；

2)新投产风电、光伏等新能源电厂，应在并网投产前上报无功补偿配置及运行策略等方面的资料。根据相关调度机构下达的无功电压曲线及时投退无功补偿装置；

3)新投产风电场，应在并网投产前上报自并网功能等方面的资料。风电机组因安自装置、频率、电压、电流、有功、无功等电气保护动作导致风机脱网的不允许自启动并网，对应自启动并网功能应予以退出；

4)新投产风电场应在并网投产前上报涉及低电压穿越能力的控制系统软件版本，若发现有不满足的情况，电厂应尽快在投产前安排厂家完成软件版本的升级改造工作；

5)新投产风电场应在并网投产前上报每一台风电机组涉及低电压穿越能力的参数，检查参数是否满足低电压穿越要求，若有不满足的参数，电厂应尽快在投产前安排厂家完成参数更新。

6)各级调度应将风电场、光伏电场的低电压穿越能力要求纳入并网调度协议中，强化风电场机组、光伏电场的低电压穿越功能投运工作，落实风电场机组、光伏电场的低电压穿越能力。

7)各并网运行风电场、光伏电场应全面落实低电压穿越能力，确保低电压穿越功能开放：

a.对于具备低电压穿越功能且已经过的检测认证的新能源电场，由电场向相应调度机构报检测认证证书后，经新设备投运申请流程及时投入低电压穿越功能。

b.对于具备低电压穿越功能但未经过检测认证的电场，电场应向相应调度机构报送低电压穿越能力承诺书，经新设备投运申请流程及时投入低电压穿越功能。在规定时间内取得检测认证证书后，及时报相应调度机构备案。

c.对于具备低电压穿越功能且报送了检测认证证书或低电压穿越能力承诺书的电场，若运行中或现场测试试验中发现其实际低电压穿越能力不满足要求的，应解网整改。

8)新能源电场按相关标准梳理本电场是否满足要求，对存在的问题及时进行整改。

9)各新能源电场在正常运行或紧急状态下，应能提供必要的动态无功支持，即各电场动态无功补偿装置应可靠投入运行，并根据规范中的电压控制要求，及时投退固定无功补偿装置。

9)完善新能源电厂二次系统相关设备、功能的配置，未达规范中二次系统要求的电厂，应制定计划并与调度相关专业联系，尽快落实以满足规范要求。

10)各新能源电场故障脱网后不得自动并网，须经过电网调度部门许可后方能并网。

11)各新能源电厂应加强发电侧管理，规范弃风计算与相关信息上报，提高电厂功率预测准确率。配合自动化专业，按相关要求完成电厂实时运行数据和功率预测信息接入省调的工作。

12)新能源电厂应注意场内相关电缆头、风机设备、断路器、UPS、蓄电池等相关设备的运行维护，可在汛期风小时开展较大范围的维护和定检工作。

13)鼓励新能源电厂开展汇集系统电能质量现场检测、汇入地区电网特性研究、保护整定配合等方面的研究，不满足相关技术标准要求的，应采取措施予以及时治理。

4 结束语

综上所述，各新能源电厂应积极与厂家合作，充分了解新能源机组控制系统、控制逻辑、功能实现、告警输出等方面的情况，尽量减少因控制系统冗余功能造成的脱网停机事件。

[1] 南方电网风电场接入电网技术规范 [S].2011.

[2] 南方电网光伏发电站接入电网技术规范 [S].2014.

[3] 风电机组低电压穿越能力一致性评估方法 [Z].国家风电技术与检测研究中心，2011.

Analysis on Many Cases of Wind Turbine Off-network in Yunnan Power Grid

ZHANG Jie，HUANG Wei，WU Chen，LI Lingfang
(Yunnan Electric Power Dispatching Center，Kunming 650011)

This paper summarizes the reasons of many off-network cases，finds the exposed problems，and puts forward the relevant measures in the integration and operation and incident investigation of wind power.The better instruction significance is apparent to effectively prevent the large-scale off grid of wind turbines，and improve the operation stability of wind power.

the wind field；wind turbine；off network

TM76

B

1006-7345(2014)05-0118-03

2014-07-02

张杰 (1978)，男，工程师，工学硕士，云南电力调度控制中心，主要从事电力系统分析与控制 (e-mail)jimhorse1978＠163.com。

黄伟 (1979)，男，工程师，工学博士，云南电力调度控制中心，主要从事电力系统分析与控制。

吴琛 (1974)，女，高工，学士，云南电力调度控制中心，主要从事电力系统运行分析与控制的管理工作。