大规模风电接入对继电保护的影响蔡晓冬

大规模风电接入对继电保护的影响蔡晓冬

蔡晓冬

(中电投新疆能源化工集团达坂城风电有限公司新疆乌鲁木齐市830000)

摘要：随着经济的迅速发展，能源的日益枯竭与生态环境问的不断恶化已成为国际社会所面临的共同挑战，为了实现经济增长与资源环境保护的协调发展，我国逐步落实了可持续发展战略。在此背景下，风电这一可再生能源成为了电力行业所关注的一大焦点，而大规模风电接入下必然会对原有电力系统继电保护产生一定的影响。基于此，本文首先分析了大规模风电接入对继电保护所产生的影响，其次为如何将大规模风电完善的接入继电保护提出对策，以供参考。

关键词：大规模风电接入；继电保护；影响；对策

随着我国各行各业的发展，对电力的需求越来越大，出现了电力资源短缺的情况。这一问题不仅制约了经济的发展，还影响了人们的生活。为了更快更好的解决这个问题，我国大力推进大规模风力发电的发展，经过多年终于取得了一定的成效，但是，暴露出来的问题也越来越多，所以，相关部门要求各单位要完善继电保护措施。在电力系统运行的过程中，继电保护发挥着非常重要的作用。只有加强继电保护措施，才能保证整个电力系统运行的稳定性。但是，实施大规模的风电接入后，继电保护受到了很大的影响。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。

1.风电场和风电组的故障特征

一般情况下，对于风电场及风电机组故障特征，其主要包括稳态、暂态短路电流减弱特征分析、波形分析以及电流计算等内容。相比于传统的同步发电机，因大多数风电机组都是采用的感应式异步发电机，此发电机的转动时间及转动惯量都是较小的，且也没有配置励磁装置，所以其故障特征与同步发电机故障特征存在较大的差异。同时，虽然永磁直驱机组是一种同步发电机，但因其是利用换流器实现并网的，所以其故障特征以及换流器之间存在着紧密的联系。再加上电力电子设备的保护方式以及低电压的穿越特性都在一定程度上增加了控制要求，这大大增加了风电机组电磁暂态过程的复杂程度，从而对继电保护性能造成影响。

2.大规模风电接入对继电保护造成的影响

2.1继电保护配置

在电力系统的正常运行时，升压变压器必须要进行调整，大规模风力发电接入时，变压器一定接地。但这样进行处置，联络线的零序会被改变，降低了继电保护器的灵敏度。弱馈装置的安装对整个电力系统的稳定有重要的作用。但是这种装置的成本比较高，很多企业没有安装这种装置，但这样电力系统的运行就不会稳定。但现在也没有其他的解决办法，所以对继电保护的配置还需要在进行研究。

2.2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。

2.3风电脱网问题频发

这是基于当前国内所采用的检同期方式下，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，基于此，一旦当联络线跳闸，相应的风机就会转为动态过程，因此检同期方式就会实效，相应联络线无法实现有效重合闸，进而造成风电脱网问题。

2.4两侧保护方面

当风电接入到继电保护中的时候，其会对两侧保护产生影响，使隔离系统出现侧短路限流；同时，还会使风电机组因为不稳定而产生解列，解列的时间和负荷大小等因素有着直接的影响。当风电场输入电流的时候，其中的短路电流会导致断路器出现跳开现象，在此情况出现之后，其应该立即停止短路电流输送，若是无法停止，将会导致设备受到损害。

3.风电接入后应采取的保护对策

3.1了解各种影响因素，综合设计

传统的风电系统对大规模的风电接入难以适应，要想电网稳定的运行还需要从业人员对电网运行方面的问题要全面、多角度、深层次的了解，根据电网运行的实际情况进行分析，制定设计方案，改善大规模风电接入对几点保护产生的影响。对于风电接入的每个环节都要考虑清楚，每个环节要有专门的人进行管理，对每个阶段都要有有效的把控，如，输电方式的选择、保护措施的调控。对于可能出现的状况要进行分析和预案的制定，避免事故发生时，毫无准备，影响正常的电力输出。

3.2深入研究故障电流的波形特点

对于继电保护装置来讲，其保护的重点一般都是基于短路电流衰减特征与电流最大值上，针对保护影响问题，一般考虑的对象是继电保护整定与配合，因此，这些内容并没有深入到继电保护的相关理论内容。而对继电保护性能影响最大的因素是：故障暂态下滤波算法以及波形的特点，因此，在大规模风电接入电网下，针对其对继电保护所产生的影响，为了发挥出继电保护的作用以确保风电网的可靠运行，就需要基于发生短路故障这一基础，针对电流波形特点进行分析，然后实现对整个继电保护性能的进一步分析与探讨。

3.3保护联跳措施

对于跳闸现象我们可以采用联跳的措施。在风电机运行之前，我们可以在风电机的两侧进行保护联跳装置的安装，将短路电流和继电保护连接，当出现事故时，这种装置就会阻断电流，保护电路。这样装置的设置，使继电保护在出现跳闸的事故时，不会受到影响，电力系统仍能稳定的运行。线路是直接影响用户用电的传输方式，一旦出现事故，可以采用切断线路的方式进行事故处理，避免给其他用户造成影响。而新厂建立时产生的故障可以采取接地的方式解决。

3.4开发加强风电场集群的线路继电保护机理

通常情况下，因风电机组无法连续提供短路电流，导致短路电流波形极易因受到模块的影响而发生一定的变化，基于此，如果不对电网带来的短路电流情况进行充分的考虑，一般是很难识别出故障并将其隔离的。同时，如果因电网的应用而导致短路电流，则必须对电力系统保护的延时配合以及定值配合问题进行全面的考虑与分析，这主要是因为排除故障的时间越长，电力系统以及风电场系统就会越来越不稳定，因此，必须对风电厂线路故障的特征进行全面的分析与研究，并不断开发风电场集群的线路继电保护方法。

结语

我国在应用大规模风电接入的过程中出现了一系列的问题，这些问题提醒了我们继电保护的重要性。在面对大规模风电接入带来的问题时，我国应以先进的理论为指导，深入分析具体存在哪些问题，并研究如何才能更好地解决问题。要想彻底解决问题，就要根据不同区域的实际情况，应用相应的继电保护措施，尽量降低大规模风电接入对此产生的影响。具体可以综合各方面的因素合理设计一个系统，确保各个环节都能适应大规模风电接入工作。在此基础上，面对应用大规模风电接入后出现的跳闸现象时，有关工作人员可以采取明确故障穿越要求的方法解决问题，也可以采用保护联跳措施更新继电保护装置。总之，要从实际情况出发，采用有针对性的措施，以减少大规模风电接入造成的影响，使电网稳定运行。

参考文献

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