大规模风电接入对继电保护的影响与对策研究

霍江帅

摘 要：随着风电技术的不断发展，我国的风电装机总容量不断升高，在很大程度上缓解了我国电力能源不足的問题。不过大规模的风电接入，对于并网系统中的电力保护造成了严重的影响，这不仅对于整个电网的安全运行造成了一定的危害，同时还在很大程度上限制了风电的进一步发展。因此，需要充分弄清大规模风电接入对继电保护所造成的影响，并采取有效的措施进行防范和规避，以促进风电技术获得更好的发展。基于此，本文主要对大规模风电接入对继电保护的影响与对策进行了研究和分析，以供相关人士参考。

关键词：风电技术；继电保护；存在问题；解决对策

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0138-01

与煤炭、石油等能源相比，风能更加的清洁，并且是可再生资源。利用风能进行发电，不仅能够对环境起到很好的保护作用，同时还能减少对煤、石油等不可再生能源的使用，从而在满足社会电力需求的同时，缓解我国能源短缺的问题。然而由于风能具有不可控的特性，当大规模的风电并网时，将会对整个电网的运行造成较大的影响，比如电力系统出现电压波动、谐波污染、继电保护不正确等，这会严重威胁到电网的安全、稳定运行。本文重点对大规模风电接入对继电保护造成的影响及相应的解决对策进行了分析和探讨。

1 大规模风电接入对继电保护造成的影响

在大规模风电接入系统时，首先是通过升压器进行升压，再并入电网，应用的保护仍以电流速断为主。但是由于风力发电会受到风能的影响，而风能具有不可控的特性，所以风电的输出功率是在不断变化的，这样就导致风电接入后造成线路保护性能下降，在故障时无法可靠动作，运行的完全可靠性无法得到有效保证。通过大量的分析和研究，总结了大规模风电接入对继电保护造成的影响如下：

（1）小电流系统故障选线难。从我国35kV集电系统的运行状况来看，大多数系统的运行时不接地的，对于单相接地的系统，往往存在着1-2h的运行时间，这就使得了其适合架空线路的运行。当有大规模风电接入时，势必会给小电流系统的选线造成较大的难度。此外，由于小电流系统的单相接地隐患较难发现，这样会导致电力故障的进一步放大。因此，对于小电流系统的故障选线，可以借助于各种暂态信号，从而来提升机组运行的稳定性。

（2）风电机组短路。在电力系统的运行过程中，一般运行电压越高，其系统运行越稳定。例如对于330kV以上的运行主网，一旦发生事故，事故的切除率高达100%，然而这将会对风电场并网点处的电压造成较大的影响。如图1所示，当风电机组出现短路故障后，如果故障的持续时间小于0.1s，在延迟1s后往往会进行重合。这样就导致了风电机组即使承受住了第一次冲击，也很难穿越第二次冲击。

（3）频繁脱网。当前国内主要应用的检同期是在同期开关合入前，先对开关两端的同期条件（电压、频率、角度在允许范围内，可在定值内整定）是否满足进行检测，当满足时再合入同期开关。为了确保实现风电网络的稳定运行以提高供电的可靠性，其以电网并网点的方式来实现风力电源的接入，一旦当联络线跳闸，相应的风机就会转为动态过程，检同期方式就会失效，进而无法实现重合闸，造成风电脱网。

2 对策分析

（1）加强并网电路重合闸能力。风电机组在运行的过程中，并网线路的重合闸功能对其运行过程将会造成严重的影响，因此加强并网线路重合闸能力的研究具有非常重要的现实意义。对于风电场并网系统在运行中出现的接地故障，对于不同的故障类型，将会采取不同的措施进行解决。比如风电场并网系统出现单相瞬时接地故障，如果并网点的电压低于20%，那么继电保护装置将会立即进行故障切除，从而造成风电机组的全部跳闸。并在故障排除后恢复电网，会出现风电机组全部脱网的情况。而当并网点的电压高于20%时，风电机组仍将运行，并且在故障排除后，风电机组仍然处于并网的状态。如果是出现永久性的接地故障，那么重合闸将无法成功动作，需要采取其它措施进行解决。由此可见，对于风电机组单相瞬时接地故障，并网电路的重合闸能力能够对这一故障进行有效地处理，因此相关人员需要对此给予足够的重视，从而保证并网电路具有较好的重合闸能力。

（2）分析保护装置。在35kV的集电系统中，为了保证风电机组的安全、稳定运行，需要确保相应的保护装置处于正常的工作状态下。一般来说，由于风电机组的发电功率较低，因此风电机组所提供的用电功率往往只有额定功率的10%-40%，这样虽然发生故障后所造成的危害远小于正常电压系统造成的危害，但是由于配电系统主要供用户用电使用，一旦出现故障，势必会导致用户遭受停电的困扰。因此，对于风电机组所出现的故障，一定要及时进行处理，以免事故进一步扩大。而最为有效的处理措施是做好集电系统的接地工作和使用继电保护装置来进行电力系统的保护，这样能够为风电机组的运行提供更加安全、可靠的条件。至于已经投入运行的风电场，可以采用具有自动跳闸功能的小电流接地选线装置进行保护，这样一旦有接地事故的发生，能够及时地对故障进行消除。如果在短时间内无法消除故障，则应跳开主变低压侧开关隔离故障，待相关人员进行检查和维修处理。

（3）加强并网系统的运维管理。通过对风电及并网运行过程中事故数据的准确收集，对于提高继电保护性能有着积极的意义。随着在线监测技术的应用，事故数据在后台机能够实时的显示、记录，通过对这些数据进行归类、整理，能够有助于改进继电保护装置的设计、改造方案，进而提高大规模风电接入后继电保护运行的可靠性。

3 结语

总而言之，对于风电技术的应用，对社会的发展具有积极地作用。但同时我们也应该深刻认识到大规模风电接入对系统继电保护所造成的影响，并且采取有效的措施进行处理，这样不仅能够保证风电系统的安全稳定运行，同时还能促进我国的风电进一步发展壮大。

参考文献：

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