大规模风电接入对继电保护的影响与对策

2015-02-11华北电力科学研究院西安有限公司陕西西安710065

通信电源技术 2015年5期

罗征（华北电力科学研究院（西安）有限公司，陕西西安 710065）

随着经济的快速发展，对电力的需求不断增加。面临电力资源短缺的严峻形势，国家大力支持风力发电、太阳能发电等新能源发展，极大地促进了电力系统的发展。目前，我国已经成为全球风力发电规模最大、增长最快的市场。根据全球风能理事会统计数据，2001年至2013年全球风电累计装机容量的年复合增长率是24.08%，而同期我国风电累计装机容量的年复合增长率为57.12%，增长率位居全球第一。

大规模风力发电极大地促进了电力系统的发展，同时也产生了一系列问题，尤其是对继电保护提出了新要求。继电保护是指研究电力系统故障和危及安全运行的异常情况，以寻找对策的自动化措施。笔者在前人研究的基础上，结合调查研究，指出了当前大规模风电接入对继电保护产生的影响，以及存在的问题，提出相应对策，以期促进风力发电的健康快速发展。

1 大规模风电接入对继电保护的影响

1.1 对继电保护配置的影响

随着大批风力发电厂在我国拔地而起，风力发电在电力系统中的比重提高，对继电保护配置的要求也不断提高。因为随着大规模风电接入，升压变压器需要接地，电力系统随之发生变化，影响了联络线的零序保护，进而导致继电保护装置的灵敏度下降。而且，风电场缺乏向故障点持续输送短路电流的能力，这就要求专门安装弱馈装置来保护，然而，现在部分发电厂考虑到成本等因素，往往会缺乏相应的保护装置，因此产生拒动现象，影响正常使用。

1.2 对整体设计的影响

大规模风电接入需要根据实际情况调整设计。目前，我国大多数风电场采用先升压再接入变电站母线传送，配电网的保护方式依然采用传统电流的速断保护。然而，需要注意，大规模风电接入后，会严重影响接入点的上下级线路的保护性能，出现下级线路不能选择性跳闸的现象，这是由于速断保护范围随着短路电流增大向下级线路延伸产生。而且，大规模风电接入一定会产生远距离集中输送电能的问题，这对整体设计提出了更高的要求，需合理配置继电保护。

1.3 对电力稳定性产生的影响

风力发电具有自身独有特性，尤其是间歇性和波动性，使其对电力稳定性产生重要影响，主要影响电压、频率和谐波的稳定性。当前，我国风力发电主要使用异步发电机，它发出有用功率时要从整个电网系统吸收一定的无功功率，大规模风电接入后，这部分无功功率会在一定程度上降低电压稳定性。同时，由于风力发电具有不稳定性，会随着风的大小而产生不同的电力，再加之，不同的发电机产生的谐波不一样，在设备切换时容易产生谐波，因而会影响频率和谐波的稳定性，进而会影响电力的稳定性，产生一系列问题。

2 大规模风电接入对继电保护影响的对策分析

正因为大规模风电接入对继电保护产生重要影响，容易出现各种问题，使得人们思考：怎样才能使继电保护更好地适应大规模风电接入？笔者认为有以下策略：

2.1 系统考虑，综合设计

针对我国风力发电快速发展，大规模风电接入电力系统的现状，我们一定要系统考虑，综合设计，采取多种手段保证大规模风电以及电网的正常运行。这就要求从规划、设计、建设、运行和维护各个阶段，进行整体系统考虑，如风电场输电方式的选择、调控设备配置以及保护配置；风电场集中输电方式；风电机组保护与电网保护之间协调配合等。同时，要建立完整应急规定和应急方案，在紧急状态下，将损失降低到最小程度。

2.2 采取多种手段及时更新继电保护装置

当前，我国风力发电快速，据不完全统计，2014年，全国风电新增并网容量为1 118万千瓦，同比增长为20.8%。面对大规模风电接入的形势，我们要及时更新升级继电保护装置，提高能源利用效率。当前，一部分风电开发商考虑到成本等因素，依然采取传统的方式，不愿意升级自身的继电保护装置，导致设备老化，不适应时代的发展，不利于风力发电的继续发展。这需要我们采取多种手段来及时更新设备，应对当前形势。国家应该出台相应法律法规；政府各部门要加强监管，对不合规范的风力发电厂进行整改，防止危险发生；企业在思想和行动上都要重视起来，采取多种手段，明确各项分工，加强管理，提高责任意识，提高资源利用效率，防止事故的发生。