大规模风电接入的继电保护问题综述

王 辉

河北华电沽源风电有限公司

大规模风电接入的继电保护问题综述

王 辉

河北华电沽源风电有限公司

随着时代的发展与进步，经济生活水平的不断提升，我国在能源上的保护与开发方式也进行了相应的调整，大规模的风电接入对于电网结构上的构成具有深远并且重要的意义，但是就目前的情况来看，在应用大规模风电接入的过程中出现了一系列的问题，因此需要积极汲取经验，分析好继电保护受到的大规模风电的影响，采取措施予以解决，可以提高供电的持续和质量。基于此本文分析了大规模风电接入的继电保护问题。

风电；继电保护；影响

1、继电保护概述

继电保护作为电力系统中的主要构成设备，继电保护装置能够快速的识别以及切除电网系统故障问题，对确保电网运行的安全性与稳定性，有着极大的帮助。风力发电作为未来能源的主要形式，被广泛的应用于电力系统。风力发电机组保护的主要形式是高频或者低频，以及电网故障保护。保护装置运行后，则会发出动作信号，基于故障性质，能够自动切除。箱式变压器中的熔断器，能够实现全范围保护，或者作为短路保护，使用高压熔断器，用作过载保护，则使用低压熔断器。风电场并网线路中，主要选择的是单项线路，此线路光纤纵差，通常需要采取距离保护与高频保护，当单线与单压发生变化时，电网侧面距离便能够对单升压做有效保护。

2、大规模风电接入的继电保护的影响

大规模风电接入后会对电力系统造成一定的影响，其中，常见的影响主要有3点：①影响继电保护配置。在电力系统运转的过程中，如果应用大规模风力发电，必须要适当调整升压变压器，使其接地。这就在一定程度上改变了联络线的零序保护，从而导致继电保护装置的灵敏度下降。同时，风电场没有能力保证整个系统的运行，需要为其安装弱馈装置，这样电力系统才能稳定运行。但是，综合考虑成本等各方面的因素，一些发电厂根本就不愿意安装保护装置，极有可能出现拒动的现象。②影响电力系统的整体设计。在实施大规模风电接入的过程中，需要对其进行调整设计。从我国目前的情况来看，大部分风电场基本上都是先升压再将之与变电站母线相连接，然后传送，而配电网的保护方式却没有发生变化。实现大规模风电接入后，接入点的线路保护性能会受到不同程度的影响，极有可能发生选择性跳闸的情况。③影响电力运行的稳定性。在我国，实施风力发电时，通常借助的是异步发电机，这就涉及到有用功率的发出问题。在这一过程中，需要从系统中吸收无功功率。而大规模风电接入后，无功功率将会影响整个系统的电压稳定性。另外，风力发电会因为风的大小而发生变化，具有较强的不稳定性，并且不同型号的发电机谐波差异比较大，更换设备时会对频率的稳定性产生影响，进而影响整个系统的电力稳定性。

3、大规模风电接入的继电保护的优化

3.1 加强重合闸的管理

重合闸是影响大规模风电接入对继电保护的重要因素。为了能够对重合闸进行有效的分析，本文对其瞬时和永久故障原理进行了探究。比如，当线路运行发生问题，且假设风电场具有LVRT能力，线路将会出现不一样的问题。故障发生的位置不同，故障电压就会存在差异。若电压小于标准电压值时，风电机组就有了LVRT能力，但是跳闸现象仍会发生。针对该种情况，借助于故障穿越来使该问题得到解决。换句话说，大规模的风电接入到继电保护时，应完成超过两次的零电压穿越。但我们应要明白，每次零电压穿越的时间不能超过100ms。若是为了达到该效果，其不能超过125ms，这种做法不仅使风机的风险有所降低，还能够减少大规模风电在接入继电保护的过程中的伤害。

3.2 风电场保护装置分析

对于风电场上的保护设置，其中35kv极点的中性点接地上的方式可以使风电场的平稳运行起到很大的影响作用，此时的风电上的功率密度会很低，也就是在额定功率的15%到45%左右吧，比正常的使用电压要小很多，而此时对用电上的客户与风场的影响力度很小。配电上的系统与用户的供电旅游密切的联系，也就是说配电系统一旦出现故障就会直接造成用户使用的电能被断电。这时就要及时的采取措施，防止故障进一步的扩张，处理的方式要根据实际的情况，可以选择新的集电系统与继电配置，对于风电场，可以采用电阻进行接地，并且配置单相接地故障的保护上装置。但是，一旦风电场已经投入到运行的过程中去了，那么可以进行不接地或是消弧电圈接地的方法，配置上可以自动进行反应的小电流接地选线装置，在出现单项接地的故障时，可以迅速做出反应，将故障解除，没办法解除时，就进行跳闸的处理。

3.3 调整运行方式

针对大规模风电接入的继电保护问题，重点考虑风电场故障特点，以保护配置为基础，合理选择接地方式。基于风电场的生产情况以及环境情况，做好相应的保护措施。如果风电场的集电系统为不接地模式，则需要使用具有相跳闸功能的小电流接地装置，以此确保单相接地后，能够以最快的速度，将故障切除，若采取以上措施，仍未解决继电保护故障，则需要采取隔离故障措施，跳开主变低压侧开关，以此减少继电保护故障给电力系统运行带来的不利影响。

3.4 做好风电并网系统的运维管理

风电及其并网的运行维护、事故数据收集和分析工作对提升电网运行效率具有积极推动作用。风电场控制室配有完善的监控系统，配套的监测装置能够记录事故过程中的电气故障信息，如电气量数据、保护、开关等动作信息；升压站母线、出现电压、电流波形及数据、无功补偿装置的控制事件，自动调整功能投退记录等，这些事故数据的积累、分析和挖掘能对继电保护装置的设计和改进提供参考，提升风电接入系统后继电保护运行的可靠性。

总之，当前我国非常重视继电保护问题，要求有关人员要深入研究风电基地继电保护配置，找出其中存在的问题，并及时解决，因此进一步加强对其的研究非常有必要。

[1]聂文昭，明亮，刘璐.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].黑龙江科技信息，2015，26：33.

[2]徐覃萍.风电接入对配电网继电保护的影响及其保护配置研究[D].广西大学，2014.

[3]袁超雄.风电场故障仿真分析及继电保护研究[D].华中科技大学，2014.