大規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）

隨著經濟的快速發展，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電、太陽能發電等新能源發展，極大地促進了電力系統的發展。目前，我國已經成為全球風力發電規模最大、增長最快的市場。根據全球風能理事會統計數據，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。

大規模風力發電極大地促進了電力系統的發展，同時也產生了一系列問題，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，結合調查研究，指出了當前大規模風電接入對繼電保護產生的影響，以及存在的問題，提出相應對策，以期促進風力發電的健康快速發展。

1 大規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

隨著大批風力發電廠在我國拔地而起，風力發電在電力系統中的比重提高，對繼電保護配置的要求也不斷提高。因為隨著大規模風電接入，升壓變壓器需要接地，電力系統隨之發生變化，影響了聯絡線的零序保護，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，現在部分發電廠考慮到成本等因素，往往會缺乏相應的保護裝置，因此產生拒動現象，影響正常使用。

1.2 對整體設計的影響

大規模風電接入需要根據實際情況調整設計。目前，我國大多數風電場采用先升壓再接入變電站母線傳送，配電網的保護方式依然采用傳統電流的速斷保護。然而，需要注意，大規模風電接入后，會嚴重影響接入點的上下級線路的保護性能，出現下級線路不能選擇性跳閘的現象，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生。而且，大規模風電接入一定會產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 對電力穩定性產生的影響

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

2 大規模風電接入對繼電保護影響的對策分析

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

2.1 系統考慮，綜合設計

針對我國風力發電快速發展，大規模風電接入電力系統的現狀，我們一定要系統考慮，綜合設計，采取多種手段保證大規模風電以及電網的正常運行。這就要求從規劃、設計、建設、運行和維護各個階段，進行整體系統考慮，如風電場輸電方式的選擇、調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保護之間協調配合等。同時，要建立完整應急規定和應急方案，在緊急狀態下，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，我國風力發電快速，據不完全統計，2014年，全國風電新增并網容量為1 118萬千瓦，同比增長為20.8%。面對大規模風電接入的形勢，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，一部分風電開發商考慮到成本等因素，依然采取傳統的方式，不愿意升級自身的繼電保護裝置，導致設備老化，不適應時代的發展，不利于風力發電的繼續發展。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；政府各部門要加強監管，對不合規范的風力發電廠進行整改，防止危險發生；企業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，國家鼓勵風力發電的快速發展。大規模風力發電極大地促進了電力系統的發展，同時也產生了一系列問題，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，促進風力發電的健康快速發展。

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

［2］ 蘭會詳.大規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.