大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響與對策

劉瑩

摘 要：能源問題是現(xiàn)在全球的焦點。其中電能現(xiàn)在的需求量是全球最大的。我國的電能能源上一直存在問題，眾所周知，我國是人口大國，家庭用電很多，而我國的企業(yè)更是多，在工業(yè)上的用電上耗費巨大，所以電能的開發(fā)一直是我國有待解決的問題。我國對新能源中風能的開發(fā)極大的解決了這一問題。風力發(fā)電的應用，很大程度上解決了這一問題，這種發(fā)電方式不僅方便，對環(huán)境基本上沒有污染，基本沒有影響。但風電的大規(guī)模應用也使其存在的問題暴露出來，而繼電保護的應用促進了風力發(fā)電問題的解決。但繼電保護的應用也不是對風力發(fā)電完全沒有影響。文章就這一問題進行研究，提出相應的解決策略。

關鍵詞：風電接入；繼電保護；電力資源

前言

我國各行各業(yè)的發(fā)展正處于穩(wěn)定進步的階段，而這一階段需要大量的電力，而現(xiàn)在的電力缺乏的問題，所以國家對企業(yè)的用電就要進行限制，這也影響著各行各業(yè)的發(fā)展。風力發(fā)電的應用確實解決了一些問題，但其中也存在問題，繼電保護的應用對我國風力發(fā)電的實施有很大的幫助，我們也要在現(xiàn)在的基礎上分析大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響與對策。本文對大規(guī)模風電接入對繼電保護的現(xiàn)階段存在的問題進行分析，并提出解決的方案。

1 風電場和風電組的故障特征

在風電場和風電組中存在故障一般有如下特征：一是短路電流減弱分析。二是波形分析。三是電流計算。現(xiàn)在的風電機組的發(fā)動機比較新穎，是感應式異步，其具有較小的轉動時間和轉動慣量，其故障特征與傳統(tǒng)的發(fā)電機不同，而且其沒有配置勵磁裝置。而永磁直驅機組雖然是傳統(tǒng)的同步發(fā)電機，但是其故障的特征與換流器的聯(lián)系很密切。由于電力電子的特性，所以對其保護的難度增大了，電磁暫態(tài)就更加的復雜了，對繼電保護的性能也有一定的困難。三項對稱系統(tǒng)和發(fā)電機電源是傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)的繼電保護的基礎，對電流減弱特征和電流的實際大小都是假設故障發(fā)生，其參數(shù)都是固定的，根據(jù)這些情況進行繼電保護，但這樣計算的數(shù)值與實際肯定有一些差距，并不精確。所以事故的發(fā)生頻率不會減小。

2 大規(guī)模風電接入對繼電保護造成的影響

2.1 繼電保護配置

在電力系統(tǒng)的正常運行時，升壓變壓器必須要進行調整，大規(guī)模風力發(fā)電接入時，變壓器一定接地。但這樣進行處置，聯(lián)絡線的零序會被改變，降低了繼電保護器的靈敏度。弱饋裝置的安裝對整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定有重要的作用。但是這種裝置的成本比較高，很多企業(yè)沒有安裝這種裝置，但這樣電力系統(tǒng)的運行就不會穩(wěn)定。但現(xiàn)在也沒有其他的解決辦法，所以對繼電保護的配置還需要在進行研究。

2.2 電力系統(tǒng)的整體設計

在大規(guī)模的風電接入中，整體設計的不完善是其產生問題的主要原因。電力系統(tǒng)本身就有很多的設備設施和執(zhí)行方案，但這些設施和系統(tǒng)在一個電力系統(tǒng)中運行，并不一定都適合，所以在設計設施和方案時，一定要多方面的進行考慮，不能出現(xiàn)設備與操作方案的不適合的狀況，現(xiàn)在的電力系統(tǒng)的規(guī)模比較大，如出現(xiàn)問題，那對電網(wǎng)的影響也是很大的，所以在實際的設計中，對電力系統(tǒng)要全面的了解。現(xiàn)在我國的變壓器與變電器的連接是先將變壓器升壓，然后進行電力傳輸，有關配電網(wǎng)的保護并沒有改變，這樣，配電網(wǎng)的就有可能出現(xiàn)故障，各方面也容易受到影響。跳閘極有可能出現(xiàn)的情況[1]。

2.3 電力運行的穩(wěn)定

在風力發(fā)電中使用的發(fā)電機是異步發(fā)電機，而其發(fā)出的有用功率就是一個問題。在系統(tǒng)運行時，發(fā)電機會從中吸收無用功率。而無用功率對整體系統(tǒng)的運行有很大的影響。這樣在電網(wǎng)的運行中就容易出現(xiàn)系統(tǒng)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。而風力的大小對系統(tǒng)的穩(wěn)定也有影響，因為風力的大小是不可控的，所以在實際的運行中電力的傳輸也是不穩(wěn)定的。而諧波受不同發(fā)電機型號的影響，頻率也受其影響，設備的更換也會造成電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

3 大規(guī)模風電接入對繼電保護的完善

風電接入的大規(guī)模性，必然會影響繼電保護。大規(guī)模的風電接入存在的問題需要我們采取一定的解決辦法，使其穩(wěn)定的運行。具體的實施有幾個方面，筆者將從具體的實施辦法入手，多方面的分析其解決策略。

3.1 了解各種影響因素，綜合設計

傳統(tǒng)的風電系統(tǒng)對大規(guī)模的風電接入難以適應，要想電網(wǎng)穩(wěn)定的運行還需要從業(yè)人員對電網(wǎng)運行方面的問題要全面、多角度、深層次的了解，根據(jù)電網(wǎng)運行的實際情況進行分析，制定設計方案，改善大規(guī)模風電接入對幾點保護產生的影響。對于風電接入的每個環(huán)節(jié)都要考慮清楚，每個環(huán)節(jié)要有專門的人進行管理，對每個階段都要有有效的把控，如，輸電方式的選擇、保護措施的調控。對于可能出現(xiàn)的狀況要進行分析和預案的制定，避免事故發(fā)生時，毫無準備，影響正常的電力輸出[2]。

3.2 明確故障

對于風電接入的故障問題一定要明確，故障的發(fā)生原因一定要明確并制定適合的方案，這樣準備好，將可能出現(xiàn)的問題都列出來，預案的制定不能只制定一套，要準備多種預案，這樣才能做到有備無患。如，跳閘是大規(guī)模的風電接入一定會出現(xiàn)的情況。這種情況可以根據(jù)故障穿越要求來解決。具體的實施辦法就是在控制好時間的前提下，多次的零電壓穿越，對于這項條件的實施的時間就是100～125ms[3]。這樣做就可以使大規(guī)模風電接入的影響減小。

3.3 保護聯(lián)跳措施

對于跳閘現(xiàn)象我們可以采用聯(lián)跳的措施。在風電機運行之前，我們可以在風電機的兩側進行保護聯(lián)跳裝置的安裝，將短路電流和繼電保護連接，當出現(xiàn)事故時，這種裝置就會阻斷電流，保護電路。這樣裝置的設置，使繼電保護在出現(xiàn)跳閘的事故時，不會受到影響，電力系統(tǒng)仍能穩(wěn)定的運行。線路是直接影響用戶用電的傳輸方式，一旦出現(xiàn)事故，可以采用切斷線路的方式進行事故處理，避免給其他用戶造成影響。而新廠建立時產生的故障可以采取接地的方式解決[4]。

3.4 電場集群線路的開發(fā)

當風電機短路時，由于無法提供短路電流，從而產生事故。而電場集群線路的開發(fā)可以解決這一問題，電場集群線路的開發(fā)可以為短路提供電流，使各系統(tǒng)不受到影響，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3.5 繼電保護與風電場操作系統(tǒng)的配合

風電場的操作系統(tǒng)和繼電保護一定要相互配合。風電場的電網(wǎng)保護一定要與電場的操作系統(tǒng)相吻合，避免脫網(wǎng)故障的發(fā)生。繼電保護與風電場操作系統(tǒng)并不是一個部門，但在工作中要相互溝通，共同構建電力繼電保護系統(tǒng)。

4 結束語

我國的風力發(fā)電行業(yè)發(fā)展比較好，電力企業(yè)的智能電網(wǎng)已經(jīng)形成。在風力發(fā)電的運行中，確實存在一些問題需要我們解決，如，電力系統(tǒng)的整體設計、電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性維護和電力系統(tǒng)的故障產生原因和解決辦法。而現(xiàn)在對于一些問題我們都已經(jīng)有了相應的對策，雖然現(xiàn)在在實際的運行還存在一定的障礙，但我國一直致力于風力發(fā)電的研究，在不斷的創(chuàng)新和改革，希望能達到更高的水平，促進我國的經(jīng)濟和社會的發(fā)展。我國的研究也可以從引進國外的電力應用技術方面進行。

參考文獻

[1]酈菊英.大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響與對策[J].科技與創(chuàng)新，2016，01（21）：96.

[2]余東海.淺談大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響與對策[J].通訊世界，2015，08（22）：98-99.

[3]徐鳳玲.大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響與對策[J].信息技術與信息化，2015，07（11）：70-72.

[4]聶文昭，明亮，劉璐.大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響與對策[J].黑龍江科技信息，2015，10（26）：33.