大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護的影響與對策研究

霍江帥

摘 要：隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的風(fēng)電裝機總?cè)萘坎粩嗌?，在很大程度上緩解了我國電力能源不足的問題。不過大規(guī)模的風(fēng)電接入，對于并網(wǎng)系統(tǒng)中的電力保護造成了嚴(yán)重的影響，這不僅對于整個電網(wǎng)的安全運行造成了一定的危害，同時還在很大程度上限制了風(fēng)電的進一步發(fā)展。因此，需要充分弄清大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護所造成的影響，并采取有效的措施進行防范和規(guī)避，以促進風(fēng)電技術(shù)獲得更好的發(fā)展。基于此，本文主要對大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護的影響與對策進行了研究和分析，以供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電技術(shù)；繼電保護；存在問題；解決對策

中圖分類號：TM774 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0138-01

與煤炭、石油等能源相比，風(fēng)能更加的清潔，并且是可再生資源。利用風(fēng)能進行發(fā)電，不僅能夠?qū)Νh(huán)境起到很好的保護作用，同時還能減少對煤、石油等不可再生能源的使用，從而在滿足社會電力需求的同時，緩解我國能源短缺的問題。然而由于風(fēng)能具有不可控的特性，當(dāng)大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)時，將會對整個電網(wǎng)的運行造成較大的影響，比如電力系統(tǒng)出現(xiàn)電壓波動、諧波污染、繼電保護不正確等，這會嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。本文重點對大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護造成的影響及相應(yīng)的解決對策進行了分析和探討。

1 大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護造成的影響

在大規(guī)模風(fēng)電接入系統(tǒng)時，首先是通過升壓器進行升壓，再并入電網(wǎng)，應(yīng)用的保護仍以電流速斷為主。但是由于風(fēng)力發(fā)電會受到風(fēng)能的影響，而風(fēng)能具有不可控的特性，所以風(fēng)電的輸出功率是在不斷變化的，這樣就導(dǎo)致風(fēng)電接入后造成線路保護性能下降，在故障時無法可靠動作，運行的完全可靠性無法得到有效保證。通過大量的分析和研究，總結(jié)了大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護造成的影響如下：

（1）小電流系統(tǒng)故障選線難。從我國35kV集電系統(tǒng)的運行狀況來看，大多數(shù)系統(tǒng)的運行時不接地的，對于單相接地的系統(tǒng)，往往存在著1-2h的運行時間，這就使得了其適合架空線路的運行。當(dāng)有大規(guī)模風(fēng)電接入時，勢必會給小電流系統(tǒng)的選線造成較大的難度。此外，由于小電流系統(tǒng)的單相接地隱患較難發(fā)現(xiàn)，這樣會導(dǎo)致電力故障的進一步放大。因此，對于小電流系統(tǒng)的故障選線，可以借助于各種暫態(tài)信號，從而來提升機組運行的穩(wěn)定性。

（2）風(fēng)電機組短路。在電力系統(tǒng)的運行過程中，一般運行電壓越高，其系統(tǒng)運行越穩(wěn)定。例如對于330kV以上的運行主網(wǎng)，一旦發(fā)生事故，事故的切除率高達100%，然而這將會對風(fēng)電場并網(wǎng)點處的電壓造成較大的影響。如圖1所示，當(dāng)風(fēng)電機組出現(xiàn)短路故障后，如果故障的持續(xù)時間小于0.1s，在延遲1s后往往會進行重合。這樣就導(dǎo)致了風(fēng)電機組即使承受住了第一次沖擊，也很難穿越第二次沖擊。

（3）頻繁脫網(wǎng)。當(dāng)前國內(nèi)主要應(yīng)用的檢同期是在同期開關(guān)合入前，先對開關(guān)兩端的同期條件（電壓、頻率、角度在允許范圍內(nèi)，可在定值內(nèi)整定）是否滿足進行檢測，當(dāng)滿足時再合入同期開關(guān)。為了確保實現(xiàn)風(fēng)電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行以提高供電的可靠性，其以電網(wǎng)并網(wǎng)點的方式來實現(xiàn)風(fēng)力電源的接入，一旦當(dāng)聯(lián)絡(luò)線跳閘，相應(yīng)的風(fēng)機就會轉(zhuǎn)為動態(tài)過程，檢同期方式就會失效，進而無法實現(xiàn)重合閘，造成風(fēng)電脫網(wǎng)。

2 對策分析

（1）加強并網(wǎng)電路重合閘能力。風(fēng)電機組在運行的過程中，并網(wǎng)線路的重合閘功能對其運行過程將會造成嚴(yán)重的影響，因此加強并網(wǎng)線路重合閘能力的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。對于風(fēng)電場并網(wǎng)系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)的接地故障，對于不同的故障類型，將會采取不同的措施進行解決。比如風(fēng)電場并網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相瞬時接地故障，如果并網(wǎng)點的電壓低于20%，那么繼電保護裝置將會立即進行故障切除，從而造成風(fēng)電機組的全部跳閘。并在故障排除后恢復(fù)電網(wǎng)，會出現(xiàn)風(fēng)電機組全部脫網(wǎng)的情況。而當(dāng)并網(wǎng)點的電壓高于20%時，風(fēng)電機組仍將運行，并且在故障排除后，風(fēng)電機組仍然處于并網(wǎng)的狀態(tài)。如果是出現(xiàn)永久性的接地故障，那么重合閘將無法成功動作，需要采取其它措施進行解決。由此可見，對于風(fēng)電機組單相瞬時接地故障，并網(wǎng)電路的重合閘能力能夠?qū)@一故障進行有效地處理，因此相關(guān)人員需要對此給予足夠的重視，從而保證并網(wǎng)電路具有較好的重合閘能力。

（2）分析保護裝置。在35kV的集電系統(tǒng)中，為了保證風(fēng)電機組的安全、穩(wěn)定運行，需要確保相應(yīng)的保護裝置處于正常的工作狀態(tài)下。一般來說，由于風(fēng)電機組的發(fā)電功率較低，因此風(fēng)電機組所提供的用電功率往往只有額定功率的10%-40%，這樣雖然發(fā)生故障后所造成的危害遠小于正常電壓系統(tǒng)造成的危害，但是由于配電系統(tǒng)主要供用戶用電使用，一旦出現(xiàn)故障，勢必會導(dǎo)致用戶遭受停電的困擾。因此，對于風(fēng)電機組所出現(xiàn)的故障，一定要及時進行處理，以免事故進一步擴大。而最為有效的處理措施是做好集電系統(tǒng)的接地工作和使用繼電保護裝置來進行電力系統(tǒng)的保護，這樣能夠為風(fēng)電機組的運行提供更加安全、可靠的條件。至于已經(jīng)投入運行的風(fēng)電場，可以采用具有自動跳閘功能的小電流接地選線裝置進行保護，這樣一旦有接地事故的發(fā)生，能夠及時地對故障進行消除。如果在短時間內(nèi)無法消除故障，則應(yīng)跳開主變低壓側(cè)開關(guān)隔離故障，待相關(guān)人員進行檢查和維修處理。

（3）加強并網(wǎng)系統(tǒng)的運維管理。通過對風(fēng)電及并網(wǎng)運行過程中事故數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確收集，對于提高繼電保護性能有著積極的意義。隨著在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，事故數(shù)據(jù)在后臺機能夠?qū)崟r的顯示、記錄，通過對這些數(shù)據(jù)進行歸類、整理，能夠有助于改進繼電保護裝置的設(shè)計、改造方案，進而提高大規(guī)模風(fēng)電接入后繼電保護運行的可靠性。

3 結(jié)語

總而言之，對于風(fēng)電技術(shù)的應(yīng)用，對社會的發(fā)展具有積極地作用。但同時我們也應(yīng)該深刻認識到大規(guī)模風(fēng)電接入對系統(tǒng)繼電保護所造成的影響，并且采取有效的措施進行處理，這樣不僅能夠保證風(fēng)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，同時還能促進我國的風(fēng)電進一步發(fā)展壯大。

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