大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響與對策

羅 征（華北電力科學研究院（西安）有限公司，陜西 西安 710065）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，對電力的需求不斷增加。面臨電力資源短缺的嚴峻形勢，國家大力支持風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等新能源發(fā)展，極大地促進了電力系統(tǒng)的發(fā)展。目前，我國已經(jīng)成為全球風力發(fā)電規(guī)模最大、增長最快的市場。根據(jù)全球風能理事會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2001年至2013年全球風電累計裝機容量的年復合增長率是24.08%，而同期我國風電累計裝機容量的年復合增長率為57.12%，增長率位居全球第一。

大規(guī)模風力發(fā)電極大地促進了電力系統(tǒng)的發(fā)展，同時也產(chǎn)生了一系列問題，尤其是對繼電保護提出了新要求。繼電保護是指研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常情況，以尋找對策的自動化措施。筆者在前人研究的基礎上，結合調(diào)查研究，指出了當前大規(guī)模風電接入對繼電保護產(chǎn)生的影響，以及存在的問題，提出相應對策，以期促進風力發(fā)電的健康快速發(fā)展。

1 大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響

1.1 對繼電保護配置的影響

隨著大批風力發(fā)電廠在我國拔地而起，風力發(fā)電在電力系統(tǒng)中的比重提高，對繼電保護配置的要求也不斷提高。因為隨著大規(guī)模風電接入，升壓變壓器需要接地，電力系統(tǒng)隨之發(fā)生變化，影響了聯(lián)絡線的零序保護，進而導致繼電保護裝置的靈敏度下降。而且，風電場缺乏向故障點持續(xù)輸送短路電流的能力，這就要求專門安裝弱饋裝置來保護，然而，現(xiàn)在部分發(fā)電廠考慮到成本等因素，往往會缺乏相應的保護裝置，因此產(chǎn)生拒動現(xiàn)象，影響正常使用。

1.2 對整體設計的影響

大規(guī)模風電接入需要根據(jù)實際情況調(diào)整設計。目前，我國大多數(shù)風電場采用先升壓再接入變電站母線傳送，配電網(wǎng)的保護方式依然采用傳統(tǒng)電流的速斷保護。然而，需要注意，大規(guī)模風電接入后，會嚴重影響接入點的上下級線路的保護性能，出現(xiàn)下級線路不能選擇性跳閘的現(xiàn)象，這是由于速斷保護范圍隨著短路電流增大向下級線路延伸產(chǎn)生。而且，大規(guī)模風電接入一定會產(chǎn)生遠距離集中輸送電能的問題，這對整體設計提出了更高的要求，需合理配置繼電保護。

1.3 對電力穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響

風力發(fā)電具有自身獨有特性，尤其是間歇性和波動性，使其對電力穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響，主要影響電壓、頻率和諧波的穩(wěn)定性。當前，我國風力發(fā)電主要使用異步發(fā)電機，它發(fā)出有用功率時要從整個電網(wǎng)系統(tǒng)吸收一定的無功功率，大規(guī)模風電接入后，這部分無功功率會在一定程度上降低電壓穩(wěn)定性。同時，由于風力發(fā)電具有不穩(wěn)定性，會隨著風的大小而產(chǎn)生不同的電力，再加之，不同的發(fā)電機產(chǎn)生的諧波不一樣，在設備切換時容易產(chǎn)生諧波，因而會影響頻率和諧波的穩(wěn)定性，進而會影響電力的穩(wěn)定性，產(chǎn)生一系列問題。

2 大規(guī)模風電接入對繼電保護影響的對策分析

正因為大規(guī)模風電接入對繼電保護產(chǎn)生重要影響，容易出現(xiàn)各種問題，使得人們思考：怎樣才能使繼電保護更好地適應大規(guī)模風電接入？筆者認為有以下策略：

2.1 系統(tǒng)考慮，綜合設計

針對我國風力發(fā)電快速發(fā)展，大規(guī)模風電接入電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀，我們一定要系統(tǒng)考慮，綜合設計，采取多種手段保證大規(guī)模風電以及電網(wǎng)的正常運行。這就要求從規(guī)劃、設計、建設、運行和維護各個階段，進行整體系統(tǒng)考慮，如風電場輸電方式的選擇、調(diào)控設備配置以及保護配置；風電場集中輸電方式；風電機組保護與電網(wǎng)保護之間協(xié)調(diào)配合等。同時，要建立完整應急規(guī)定和應急方案，在緊急狀態(tài)下，將損失降低到最小程度。

2.2 采取多種手段及時更新繼電保護裝置

當前，我國風力發(fā)電快速，據(jù)不完全統(tǒng)計，2014年，全國風電新增并網(wǎng)容量為1 118萬千瓦，同比增長為20.8%。面對大規(guī)模風電接入的形勢，我們要及時更新升級繼電保護裝置，提高能源利用效率。當前，一部分風電開發(fā)商考慮到成本等因素，依然采取傳統(tǒng)的方式，不愿意升級自身的繼電保護裝置，導致設備老化，不適應時代的發(fā)展，不利于風力發(fā)電的繼續(xù)發(fā)展。這需要我們采取多種手段來及時更新設備，應對當前形勢。國家應該出臺相應法律法規(guī)；政府各部門要加強監(jiān)管，對不合規(guī)范的風力發(fā)電廠進行整改，防止危險發(fā)生；企業(yè)在思想和行動上都要重視起來，采取多種手段，明確各項分工，加強管理，提高責任意識，提高資源利用效率，防止事故的發(fā)生。

3 結束語

總之，當前我國面臨著能源短缺的嚴重形勢，國家鼓勵風力發(fā)電的快速發(fā)展。大規(guī)模風力發(fā)電極大地促進了電力系統(tǒng)的發(fā)展，同時也產(chǎn)生了一系列問題，尤其是對繼電保護提出了新的要求。我們要采取多種手段，應對這種挑戰(zhàn)，促進風力發(fā)電的健康快速發(fā)展。

［1］ 何世恩，姚 旭，徐善飛.大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響與對策［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2013，41（1）：21－27.

［2］ 蘭會詳.大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響與對策［J］.價值工程，2014，（34）：63－64.