繼電保護(hù)受大規(guī)模風(fēng)電接入的影響與對策探究

倪文思

摘 要：風(fēng)電接入有效地緩解了國內(nèi)電力資源先天不足的情況，但大規(guī)模風(fēng)電系統(tǒng)的應(yīng)用也暴露出一些問題，且對繼電保護(hù)提出了更高的要求。對風(fēng)電接入系統(tǒng)中的繼電保護(hù)配置進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上，就繼電保護(hù)受大規(guī)模風(fēng)電接入的影響以及應(yīng)對策略，僅供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電接入；繼電保護(hù)；風(fēng)電場；并網(wǎng)線路

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.084

文章編號：2095-6835（2016）20-0084-01

繼電保護(hù)在整個風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用作用不可小覷，想要保證風(fēng)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，繼電保護(hù)至關(guān)重要。

1 風(fēng)電接入繼電保護(hù)配置分析

1.1 風(fēng)電場

對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而言，其包括高頻、低頻以及電網(wǎng)故障等保護(hù)形式。當(dāng)保護(hù)裝置運(yùn)行以后，會有動作信號發(fā)出。此時，根據(jù)故障性質(zhì)切除故障。在此過程中，還要將故障位置從發(fā)電機(jī)組內(nèi)有效地退出來。對于箱式變壓器而言，其配置相對先進(jìn)一些，包含了熔斷器，可實(shí)現(xiàn)全范圍的保護(hù)。

1.2 并網(wǎng)線路

對于并網(wǎng)線路而言，其性質(zhì)為單項(xiàng)線路。該種線路上有光纖縱差，需距離、高頻保護(hù)。當(dāng)單線、單壓發(fā)生變化時，電網(wǎng)側(cè)面距離即對單升壓產(chǎn)生保護(hù)作用。

1.3 風(fēng)電短路

通過分析和研究電網(wǎng)側(cè)故障問題可知，風(fēng)電場側(cè)故障電流的特性和常規(guī)放電機(jī)組特性存在著較大的差異。比如，某風(fēng)電機(jī)組內(nèi)采用的機(jī)組有一些是鼠籠機(jī)，該種機(jī)組可以定速、定漿；在基地建設(shè)和發(fā)展實(shí)踐中，鼠籠機(jī)的應(yīng)用不斷減少，取而代之的是雙饋機(jī)、直驅(qū)機(jī)，尤其以前者為重。從應(yīng)用實(shí)踐看，雙饋機(jī)組可有效利用變頻器，這有利于電機(jī)交流目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，其中，變頻器僅能供給裝差，從而有效減小容量需求。同時，發(fā)電系統(tǒng)能按風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速對電流頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之恒頻輸出。改變勵磁電流以后，其幅值就會發(fā)生一定的變化。此時，便會對發(fā)電機(jī)有功調(diào)節(jié)造成影響。如果發(fā)生風(fēng)電短路故障，電流就會隨之出現(xiàn)變化，根據(jù)規(guī)律遞減，雙饋機(jī)組暫為風(fēng)電機(jī)提供電流。

1.4 機(jī)電保護(hù)

基于以上對繼電保護(hù)設(shè)備分析發(fā)現(xiàn)，目前，已有繼電保護(hù)可有效滿足機(jī)組的運(yùn)行要求。在該種情況下深入分析可知，其主要問題在于小電流選線正確率相對較低。一旦小電流選線不正確，則在故障問題發(fā)生時及時切除線路具有難度。此外，機(jī)電保護(hù)的問題還表現(xiàn)在風(fēng)電對并網(wǎng)線路繼電保護(hù)產(chǎn)生的影響非常的大。風(fēng)電場從零至額定值會產(chǎn)生一定的波動。該種情況下，其電流通常局限在20%～30%；保護(hù)電流受到限定以后，風(fēng)電場短路。此時，獲取的電流減少，靈敏度必然會受到影響。

2 繼電保護(hù)風(fēng)電接入產(chǎn)生的影響分析

2.1 小電流故障難選線

國內(nèi)多數(shù)35 kV集電系統(tǒng)均為不接地系統(tǒng)，單相接地的實(shí)際運(yùn)行時間一般在1～2 h，該種接地方式主要依賴配電系統(tǒng)。通常情況下，這一系統(tǒng)比較適合于那些接地電流相對較小的線路。實(shí)踐中，如果將這一系統(tǒng)應(yīng)用在架空線路、電纜混用發(fā)電系統(tǒng)之中，則其接線方式就會表現(xiàn)出明顯的不合理性，且難以有效滿足需求。由于系統(tǒng)配置電流設(shè)備選線的正確率較低，因此，相關(guān)人員難以及時察覺單相接地存在的問題和安全隱患，導(dǎo)致故障問題惡化。為了避免故障問題惡化，需要利用暫態(tài)信號完成故障選線，打破傳統(tǒng)的思維模式，達(dá)到小電流故障選線困難降低之目的，且還要不斷提高整個風(fēng)電機(jī)組的安全性、穩(wěn)定性。

2.2 風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)短路

從理論上講，電壓配置較高時，系統(tǒng)運(yùn)行會更加的穩(wěn)定、可靠。330 kV及以上主網(wǎng)繼電保護(hù)較為完善，事故切除率可達(dá)到100%.然而，一旦主網(wǎng)出現(xiàn)短路事故，則整個風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)電壓就會受故障性質(zhì)、故障點(diǎn)電氣距離影響。如果故障持續(xù)時間不超過0.1 s，則在1 s延遲后會出現(xiàn)重合現(xiàn)象。短路電流、初次故障之間存在著較大的差異，且其本身具有一定LVRT能力的風(fēng)電機(jī)組也不一定可以成功完成二次沖擊。從這一層面看，短路特性與其LVRT能力以及風(fēng)機(jī)出力與控制策略密切相關(guān)。

3 繼電保護(hù)接入大規(guī)模風(fēng)電場的方法

3.1 加強(qiáng)對故障電流波形的研究

對于實(shí)踐中存在的繼電保護(hù)裝置而言，保護(hù)重點(diǎn)在于短路電流本身的衰減特點(diǎn)、最大值等，對保護(hù)產(chǎn)生的影響集中表現(xiàn)在繼電保護(hù)整定以及配合方面的考慮。一般而言，故障暫態(tài)濾波算法、波形特點(diǎn)對繼電保護(hù)產(chǎn)生影響非常大，還會直接影響整個工頻電氣量的計(jì)算效果。因此，應(yīng)對短路故障問題引發(fā)的電流波形變化進(jìn)行分析，并對繼電保護(hù)全面分析。

3.2 加強(qiáng)自動化建設(shè)和對風(fēng)電操控管理

對于風(fēng)電場繼電保護(hù)而言，其時限與繼電保護(hù)方案的制訂應(yīng)結(jié)合電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際情況。在風(fēng)電和電網(wǎng)接入管理過程中，對涉及電網(wǎng)保護(hù)以及風(fēng)電場配置的整定應(yīng)由不同部門負(fù)責(zé)，且各部門之間應(yīng)加強(qiáng)交流和協(xié)作，這有利于及時發(fā)展和解決因定值問題而造成的意外脫網(wǎng)故障問題。同時，還應(yīng)對加強(qiáng)后備保護(hù)以及電網(wǎng)自動重合閘的管理，在緊急狀況下及時切斷故障點(diǎn)，提升保護(hù)與風(fēng)電場管理工作的協(xié)調(diào)性，構(gòu)建高效的繼電保護(hù)體系。

3.3 對集群線路加強(qiáng)繼電保護(hù)

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，風(fēng)電場機(jī)組所提供的短路電流不連續(xù)，導(dǎo)致短路電流的波形很可能會因模塊的影響而產(chǎn)生較大的變化。在該種情況下，如果對電網(wǎng)短路電流情況不予以全面考慮和分析研究，通常情況下很難對故障問題進(jìn)行識別、及時隔離。值得一提的是，如果因電網(wǎng)應(yīng)用而出現(xiàn)短路電流，則應(yīng)對及時對整個系統(tǒng)保護(hù)的延時配合、定值配合等相關(guān)問題進(jìn)行綜合考慮、分析研究。究其原因，主要是因?yàn)楣收蠁栴}的排除時間長，導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)、風(fēng)電場系統(tǒng)的穩(wěn)定性較低。因此，應(yīng)及時對風(fēng)電廠線路運(yùn)行過程中的故障問題及其特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，并在此基礎(chǔ)上，不斷完善集群線路以及風(fēng)電場繼電保護(hù)方案。

4 結(jié)束語

總而言之，從國內(nèi)風(fēng)電場的發(fā)展現(xiàn)狀來看，風(fēng)力發(fā)電在電力企業(yè)和事業(yè)發(fā)展過程中起到了非常重要的作用。在電力企業(yè)的發(fā)展過程中，應(yīng)構(gòu)建智能化的電網(wǎng)系統(tǒng)，結(jié)合較大規(guī)模的風(fēng)電接入解決繼電保護(hù)問題，從而有效避免電力系統(tǒng)出現(xiàn)脫網(wǎng)問題，保證大規(guī)模風(fēng)電接入，有效提高整個電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行安全性和可靠性，為國內(nèi)電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

[1]喻婷.淺談大規(guī)模風(fēng)電接入的繼電保護(hù)問題[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2016（02）.