风电接入对电网继电保护的影响分析

冯晓航

摘 要：分布式接入和集中式接入本身也在风电井网中发挥着重要的作用。本文有效地分析两种接入方式，并有效地研究风电接入对之后电网继电保护产生的影响。

关键词：风电接入;电网建设;继电保护;影响策略

一、故障特性及继电保护

1.故障特性

继电保护是基于系统故障特征分析与设计得来的。风电机组与风电场的故障分析是其中的重要环节，同步发电机电源与三项对称系统是传统意义上继电保护的基础内容。传统意义上的继电保护系统存在一定的缺点，系统发生问题前后，同步发电机的运行数据与状态并不会发生变化。而现阶段使用的异步发电机由风电机组组成，相较于传统意义上的同步发电机，系统故障的出现是由于自身结构引起的。当系统中出现短路时，传统的异步发电机短时间内会出现大电流，然后迅速衰減为零，该过程持续时间较短，并不能为系统提供短路电流。双馈式发电机相较于传统的异步发电机，可为短路系统提供短路电流，同时其电流衰减时间较长。.

2.继电保护

励磁结构的缺失。现阶段，大多数风力发电厂常用的机型为鼠笼型异步电机，该电机无励磁结构，当系统出现短路时，电流衰减较快，无法为短路系统提供短路电流。

选项装置电流小动作率较低。不接地系统不易保障系统安全，当系统出现安全故障时，不利于故障的解除。不接地故障线路与电路电容电流较小，很大程度上会导致风电场系统故障难以排除。

波动性并网灵敏度较低。由于受到控制系统等多种因素的影响，风电网络系统并网后，难以满足电力系统中对灵敏度的要求，系统结构中选项单元与距离受到影响，进而产生继电保护问题。当系统接入风电后，升压变压器由于接地产生变化，进而使零序网络随之变化，最终降低零序网络的灵敏度。

当风电场并网联络线断开后，其中的自动重合闸难以闭合。现阶段，我国普遍使用的检同期方式对系统的稳定性要求较高，网络线断开，很大程度上会影响风机的转动，进而影响检同期的成功率，使得重合闸无法闭合，进而产生风机脱网的故障。

（剧动常态化。由于设备缺少弱馈保护，进而很大程度上减弱了并联网点联络线的保护性，使系统出现部分剧动。

二、风电接入对继电保护的影响

1.部分电路故障存在选线问题

在电路机组正常工作的情况下，大部分的35kV集电系统采用的系统都是不接地系统，在单向接地的时候时长一般是一至二个小时，在风电工程中，这种接地方式都应该借鉴了配点系统中的相关设计方案，以达到正常运行的目的，但是一般情况下只有电流比较小的架空线路才会采取这种接地方式，而其他的线路相比之下对这种接地方式的使用十分少见，如果将这种系统强行安置到不适用的电缆和架空线路的混合系统中，短时间内成本可能会有所降低，但是此时也会因为系统不匹配而存在安全隐患。也就是说，小电流系统的选线条件比较苛刻，导致选线的正确率比较低，而且在选线错误的情况下，这个潜在的隐患还不容易被工作人员所发现，致使故障覆盖面广，造成更大的损失，所以说，小电流的体统故障选线难。

2.风电机组短路引起的电压变化问题

电压越高的风电系统配置在运行时具有更高的稳定性和安全性，但是设备运行的过程中一旦出现短路现象，电压也会受到很大程度的影响，对机组的稳定运行不利。比如说：在风电系统中主网继电保护设备拥有的稳定性较高，系统的完善具体体现在拥有高达100%的切错率、运行安全系数高、对故障反应的速度快等方面。但是如果主网出现短路现象，就会对风电场并网点处的电压产生比较大的影响。当然，电压变化情况不仅仅和故障点的短路情况有关，故障的性质以及故障点的电气距离也同样会影响电压的变化幅度。因此，可以说风电机组的短路问题受多方面的影响，比如风机的处力大小、控制的策略等等，不同的原因造成的机组短路情况也不尽相同。

三、应对措施

1.加强重合闸管理

重合闸的使用会对继电保护的功能产生重要影响，同时也会对风电接入产生影响。当重合闸出现故障时，会极大地影响风电接入保护效率，因此对重合闸故障的及时处理是十分重要的。当风电场无法准确定位继电保护装置故障时，即使系统的实际电压值较小，系统也会因电压参数异常导致重合闸跳闸，但仍保持LVRT功能不变。系统可通过使用多次零电压穿越，使系统穿越时间低于100ms/次，结合系统运行的状况，穿越时间也可设置为125ms/次。

2.调整运行方式

风力发电厂故障的产生原因是解决系统故障的首要任务，分析系统的继电保护故障要结合系统的实际运行情况，优先保护，合理安排。以减小故障为首要原则，结合系统实际情况合理安装继电接线方式。新建设的风力发电厂需结合风力发电厂安装的实际位置与风力情况进行设计安装。若系统安装不属于接地方式，需考虑设备安全，使用小电流具备跳闸功能的接地装置。若系统继电保护问题通过这些措施难以解决，可采取故障隔离方法，用以排除系统故障。

3.强化风电并网

运行、维修以及故障管理工作可通过使用相能测量系统、故障录波装置等监控装置，对风力发电系统中各设备的运行情况进行实时监控。通过数据的采集、分析与处理，确保继电保护装置与风力发电系统的运行。

4.建立电磁暂态仿真模型

现阶段，双馈型风力发电机与永磁直驱机组电力系统发展越来越快，在电力系统中得到广泛应用。因此，继电保护需将其考虑在内。异步发电机组与传统意义上的同步发电机组存在很大的不同。因此，风力发电系统系统的分析与处理需结合其设计原理与功能，建立准确的模型。对风力发电系统的实际情况进行分析，暂态仿真模型可对系统的实际运行进行动态模拟，为风电厂的分析处理提供技术支持。

5.加强开发集群电线路保护机理

当风电场产生集群电路问题时，将在很大程度上降低集群母线与风电机组的电压。当系统出现故障且故障难以及时解除时，将在很大程度上对风电场的实际运行的可靠性产生影响，进而导致系统大面积脱网。若想及时解除故障，需准确定位故障点，对故障进行隔离处理。结合现阶段掌握的系统信息全面分析，对系统进行不断完善。

6.应用继电保护自动化系统

继电保护自动化系统可实时监控电网的实际运行，对系统中各参数记录分析，实时监控电网系统中各参数，诊断系统问题，当系统出现故障时及时采取保护措施发出警报。

7.重视配合自动控制系统与安全自动装置

继电保护装置的定值和时限需与电网运行保护相连，风力发电场的电网保护通过不同系统管理，为避免系统发生脱网问题，在实际安装过程中需考虑系统稳定性等因素，建立多站点联控的连接策略。这样就可合理防范供电厂不稳定导致电网系统崩溃的现象，进而建立完善合理的继电保护系统。

结束语

风电场想要运营良好，与规划、设计以及运行和维护都是分不开的，首先要制定完善的实施方案，保证风电机组能够稳定安全地运行，提高风电接入的稳定性、灵敏度以及安全性，才能做到防患于未然，减少安全事故的发生，同时也能减少资源的浪费。

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