風電接入對電網(wǎng)繼電保護的影響分析

謝立

摘要：現(xiàn)如今，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，風力發(fā)電越來越受到關(guān)注。風電并網(wǎng)方式主要分為分布式接入和集中式接入，分別針對兩種接入方式，研究風電接入后對電網(wǎng)繼電保護的影響。分布式接入時，風電接入影響配電網(wǎng)電流保護的靈敏度、保護范圍，甚至造成保護誤動或拒動;集中式接入時，風電弱電源特性可能造成風場側(cè)繼電保護故障誤選相及距離保護拒動，并且風電故障期間低電壓穿越控制策略使得風電機組故障暫態(tài)特性完全不同于傳統(tǒng)同步機組，將直接影響各類保護的動作行為。

關(guān)鍵詞：風電接入;電網(wǎng)繼電保護;影響

風力發(fā)電能夠在調(diào)整電源結(jié)構(gòu)的同時減少污染氣體的排放，并在之后有效地降低能源進口方面的壓力，并更好地提升我國能源供應的安全性。但由于風力發(fā)電成本較高，所以沒有辦法和火力發(fā)電一樣取得好的效果。風力發(fā)電在我國電網(wǎng)中占據(jù)的比例將越來越高。但風力發(fā)電本身的隨機性和不可控性給電網(wǎng)的運行和管理帶來了很大的影響。為了能夠更好地提高電網(wǎng)接納風電的能力，有效地研究風電接入對電網(wǎng)繼電保護的影響顯得尤為重要。

1故障特性及繼電保護

1.1故障特性

繼電保護是基于系統(tǒng)故障特征分析與設計得來。風電機組與風電場的故障分析是其中的重要環(huán)節(jié)，同步發(fā)電機電源與三項對稱系統(tǒng)是傳統(tǒng)意義上繼電保護的基礎內(nèi)容。傳統(tǒng)意義上的繼電保護系統(tǒng)存在一定的缺點，系統(tǒng)發(fā)生問題前后，同步發(fā)電機的運行數(shù)據(jù)與狀態(tài)并不會發(fā)生變化。而現(xiàn)階段使用的異步發(fā)電機由風電機組組成，相較于傳統(tǒng)意義上的同步發(fā)電機，系統(tǒng)故障的出現(xiàn)是由于自身結(jié)構(gòu)引起。當系統(tǒng)中出現(xiàn)短路時，傳統(tǒng)的異步發(fā)電機短時間內(nèi)會出現(xiàn)大電流，然后迅速衰減為零，該過程持續(xù)時間較短，并不能為系統(tǒng)提供短路電流。雙饋式發(fā)電機相較于傳統(tǒng)的異步發(fā)電機，可為短路系統(tǒng)提供短路電流，同時其電流衰減時間較長。

1.2繼電保護

（1）勵磁結(jié)構(gòu)的缺失?，F(xiàn)階段，大多數(shù)風力發(fā)電廠常用的機型為鼠籠型異步電機，該電機無勵磁結(jié)構(gòu)，當系統(tǒng)出現(xiàn)短路時，電流衰減較快，無法為短路系統(tǒng)提供短路電流。（2）選項裝置電流小動作率較低。不接地系統(tǒng)不易保障系統(tǒng)安全，當系統(tǒng)出現(xiàn)安全故障時，不利于故障的解除。不接地故障線路與電路電容電流較小，導致風電場系統(tǒng)故障難以排除。（3）波動性并網(wǎng)靈敏度較低。由于受到控制系統(tǒng)等多種因素的影響，風電網(wǎng)絡系統(tǒng)并網(wǎng)后，難以滿足電力系統(tǒng)中對靈敏度的要求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中選項單元與距離受到影響，進而產(chǎn)生繼電保護問題。當系統(tǒng)接入風電后，升壓變壓器由于接地產(chǎn)生變化，進而使零序網(wǎng)絡隨之變化，最終降低零序網(wǎng)絡的靈敏度。（4）當風電場并網(wǎng)聯(lián)絡線斷開后，其中的自動重合閘難以閉合。現(xiàn)階段，我國普遍使用的檢同期方式對系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求較高，網(wǎng)絡線斷開，很大程度上會影響風機的轉(zhuǎn)動，進而影響檢同期的成功率，使得重合閘無法閉合，進而產(chǎn)生風機脫網(wǎng)的故障。（5）劇動常態(tài)化。由于設備缺少弱饋保護，進而很大程度上減弱了并聯(lián)網(wǎng)點聯(lián)絡線的保護性，使系統(tǒng)出現(xiàn)部分劇動。

2風力發(fā)電對繼電保護影響

2.1部分電路故障存在選線影響

在電路機組正常工作的情況下，大部分的35kV集電系統(tǒng)采用的系統(tǒng)都是不接地系統(tǒng)，在單向接地時，一般是一至二個小時，在風電工程中，這種接地方式都應借鑒配點系統(tǒng)中的相關(guān)設計方案，以達到正常運行的目的，但一般情況下只有電流比較小的架空線路才會采取這種接地方式，而其它的線路，對這種接地方式的使用十分少見，如果將這種系統(tǒng)強行安置到不適用的電纜和架空線路的混合系統(tǒng)中，可能短時間內(nèi)降低成本，但此時也會因為系統(tǒng)不匹配而存在安全隱患。小電流系統(tǒng)的選線條件比較苛刻，導致選線的正確率比較低，而且在選線錯誤的情況下，這個潛在的隱患還不容易被工作人員所發(fā)現(xiàn)，致使故障覆蓋面廣，造成更大的損失，所以小電流的體統(tǒng)故障選線難。

2.2風電接入容量對配電網(wǎng)保護的影響

針對那些已連接有風電的配電網(wǎng)絡系統(tǒng)的線路來說，假設這個風電容量的占比在這個系統(tǒng)中的數(shù)額比例小，那么這個繼電保護系統(tǒng)的保護程度不會受到很大的影響?，F(xiàn)在很多的研究也是將這個較小容量的影響情況忽略。然而，當風電接入到電網(wǎng)容量的數(shù)量是多重或量大的情況，那么此時的電路系統(tǒng)則不能忽略會產(chǎn)生的故障電流。當故障出現(xiàn)，不一樣位置的保護點能夠感覺到風電接入所帶來的不一樣的短路電流，并確認其輸出的容量不斷改變。因此，有需要探討不一樣容量的風電接入對整體保護的影響。通過保護1的短路電流依舊是依靠系統(tǒng)電源衡量的，與后面風電的接入并無聯(lián)系，而此時通過保護2的短路電流依靠此時的風電接入來衡量產(chǎn)生，而且這中間是隨著它的容量的增加進一步增大，當這個限定的容量增大至一定的值域后便能夠讓保護2出現(xiàn)誤動。

3應對措施

3.1加強重合閘管理

重合閘的使用會對繼電保護的功能產(chǎn)生重要影響，同時也會對風電接入產(chǎn)生影響。當重合閘出現(xiàn)故障時，會極大地影響風電接入保護效率，因此對重合閘故障的及時處理十分重要。當風電場無法準確定位繼電保護裝置故障時，即使系統(tǒng)的實際電壓值較小，系統(tǒng)也會因電壓參數(shù)異常導致重合閘跳閘，但仍保持LVRT功能不變。系統(tǒng)可通過使用多次零電壓穿越，使系統(tǒng)穿越時間低于100ms/次，結(jié)合系統(tǒng)運行的狀況，穿越時間也可設置為125ms/次。

3.2延長故障穿越時間

從有經(jīng)驗的人士探討得出的結(jié)果來看，根據(jù)電源的某些特點和輸電保護裝置發(fā)現(xiàn)，對于風電組來說，并網(wǎng)線路的重合閘的作用還是很大。然而傳統(tǒng)的一些重合方案已然很難再適應現(xiàn)代的風電事業(yè)的發(fā)展，這樣傳統(tǒng)的重合方案必將被淘汰，那么就需要對永久故障的重合閘原理進行重新研究。例如：電場并網(wǎng)中使用的330kV線路發(fā)生故障，要是帶電場具有LVRT這樣的功能，那出現(xiàn)不一樣的故障電壓就會有差異。一般來說，如果電壓小于20%的額定電壓時，風電機組的有關(guān)裝置就會檢測到，然后相關(guān)設備會全部跳閘，這種裝置配備相比之下更具安全性。對于我國目前這些大規(guī)模的電網(wǎng)發(fā)展情況來看，因為多次被零電壓超越，而且相間的故障穿越持續(xù)時間會比一百ms更小。如此看來，在電網(wǎng)系統(tǒng)運行的過程中，可以根據(jù)這個情況加長時間，這樣對風機的考驗也會比額定電壓持續(xù)的時間短，這樣一來就增加了故障穿越的持續(xù)時間，使風電接入更加可靠。

4結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的不斷繁榮發(fā)展，人們環(huán)保意識逐漸增強，而風力發(fā)電可在一定程度上滿足社會對清潔能源的需求。但由于風力發(fā)電過程中，受到較多不定因素的影響，風力發(fā)電系統(tǒng)仍需不斷改善，以滿足社會對風電系統(tǒng)故障控制的要求。

參考文獻：

[1]供電企業(yè)電力營銷管理的提升途徑分析[J].羅明，胡仕衛(wèi)，丁杭，舒衛(wèi)中.科技與創(chuàng)新.2017（16）.

[2]供電企業(yè)電力營銷管理的問題及措施分析[J].部宇.科技經(jīng)濟導刊.2018（34）.

[3]電力營銷管理在供電企業(yè)中的整體策略探討[J].郭威.勞動保障世界.2018（03）.

（作者單位：龍源陜西風力發(fā)電有限公司）