大規模風電接入對電路繼電保護的影響與對策探析

陳安慶

摘 要：能源問題和生態環境問題無疑是當今世界各國所面臨的共同難題，一方面國家經濟的快速發展離不開能源的開發利用，另一方面人類的正常生存離不開穩定的生態環境。在現今能源的急劇短缺和生態環境的日益惡劣的發展背景下，風電裝機技術受到世界各國的高度重視。我國實行可持續發展戰略，大力發展風電裝機技術。然而，大規模風電接入尚存在多方面問題，對電路繼電保護產生著眾多影響，需要合理有效的措施來解除影響，風電裝機技術才能真正緩解社會資源與生態環境之間的矛盾。

關鍵詞：大規模的風電接入；電路繼電保護；影響；對策研究

在眾多保障電路安全的方式中，繼電保護尤其重要。憑借繼電保護，相關的技術人員可以快速地、精準地找到電力系統中產生故障的線路部分，以對產生故障的線路部分進行隔絕的方式來保障電網的安全。在我國，越來越多的人開始深入探究有關生態環境的問題與可持續發展的問題，全面利用可再生能源是所有從事能源開發事業的技術人員的共同目標。風電裝機技術作為世界關注點之一，其發展尤其重要。大規模風電接入對電路繼電保護的影響，多方面限制了風力發電技術的發展，并對總電網的安全造成隱患。因而，全面分析大規模風力發電對電路繼電保護的影響，并給予妥善的處理是該技術發展道路上須解決的首要難題。

1 我國風電并網存在的問題

首先，是小電流的選線裝置的動作率降低。[1]

目前，我國采用的風電場集電系統是不接地系統，然而這種接地方式對于電纜與架空電路相混合的發電系統其實并不合適，在風電系統中，它適用于接電線流小的架空線路。而這造成了小電流選線裝置動作率低的問題，使得小電流的選線裝置出現錯誤的概率增加，如果相關的技術人員在這種情況下不能迅速找到發生故障的部位，并及時采取措施，將會使得故障加重，進而導致安全事故。該錯誤在電力系統中比較常見，當產生故障的時候，僅僅只有微小的電流顯現，這使得相關的技術人員找到故障點變得困難。

其次，主網繼電保護配置必須保持完善。

故障的性質以及產生故障的部位的電氣距離，直接地決定了主網發生短路事故時風電場的并網點的電壓，目前，其持續的時間大多是少于0.1秒的，而在0.1秒后將重合。[2]但若是在這種情況下，故障持續的時間超過了0.1秒，便會使風電場遭受第二次的損害。而且第一次的故障和第二次的故障是不同的，風機出力的大小左右著風電機組的短路特性。因此，主網的繼電保護配置必須持久地保持完善，這樣才能降低風電場出現故障的幾率。

另外，波動性能源采用并網形式將加大故障產生幾率及故障程度。

在風電進行并網后，由于有眾多電子元件的加入，當發生故障的時候，處理故障部位的方式則需要相關的技術人員作出相應變化。在我國，有龐大數目的風力發電機組，而這些機組可能同時接入電力系統，這些用于風力發電的線路的總距離難以控制。在這種情況下，風力發電的波動將會致使風能的浪費和大范圍的、影響較大的變化，此時僅僅依賴電力系統進行調節并不能解除其對電網的影響。如果長期沒有施行相應的解決措施，即使電網中僅僅產生一個微小的故障，也將是大隱患。

2 風電接入對電路繼電保護的影響

2.1 不適宜的發電系統增大電路保護的難度

目前，由于發電系統采用了不恰當的不接電系統，使得電路易出現小電流選線裝置動作率低的問題，這些問題增大了小電流的選線裝置出現故障的幾率。在這種情況下，當該故障部位未被及時找到，發生故障的部位給電網造成的損害便會進一步加重，進而給電力系統造成嚴重危害，造成保護電路的難度增大。即我國采用的不接地系統加大了電力系統產生故障的幾率，降低了繼電保護的有效性，并且限定了繼電保護的作用。

2.2 風電脫網的風險加大

目前，為了使風力發電實現穩定的供電，相關的技術人員會在電力系統中的并網點處接入風力電源。[3]通過這種方式，與之對應的風機將隨著聯絡線的跳閘而步入動態的過程中。與之對應的聯絡線在這種方式失效的情況下不能進行有效合閘，風電脫網問題由此產生，這將給繼電保護增加維護電網的難度。簡單來說，當大規模的風電場并網，降低風力發電的穩定性，使風電容易脫網，造成能源的浪費，并加大電網危的險性。

2.3 影響兩側保護

當大規模的風電接入繼電保護，將會在一定程度上影響兩側保護，致使隔離系統顯現側短路限流現象。當風電機組的穩定性降低即產生解列，而多種因素能對解列的時間產生影響，如負荷電流。當風電場中輸入電流，斷路器將由于短路電流的影響而產生閉關現象。在這種情況下應該馬上停止電流的輸出，以免使設備受到巨大損傷。即風電大規模的并網會加大電網產生故障的可能性。

3 解決對策

3.1 對應地改進繼電保護系統的性能

相關技術部門可以創新研發更加可靠的小電流選線裝置，將集電系統整改為以小電阻接地的形式，并裝配快速接地保護。進一步改善母線保護，并且也需要改善變壓器保護，以便適應風電的短路特性。改變現有的保護，創新新原理保護和重合閘，用以順應運行方式的變化，確保電力元件的靈敏度，并改進系統保護。

3.2 做好系統運行的維護、相關事故的數據收集以及分析工作

做好大規模風力發電系統運行的維護、相關事故的數據收集以及分析工作能夠有效地、合理的提高電網的運行效率。[4]一般在風電場的調控室里都配備著用以監控電網的系統，這套監控電網的系統可以對電氣的相關故障信息進行記錄。比如說，記錄電氣數據，保護和開關這一類動作信息。這樣便實現了依據記載的故障報告來改進和創新繼電保護系統的目的。

3.3 采用新型接電方式

如果我國采用新型的接電方式，即集電系統，便不會影響電網的正常運作，也不會影響居民的使用，更加不會再出現過去送電系統，一旦切除了線路，所有使用的用戶就將停電的現象。采用新型接電方式，可以最大程度的避免故障事故的進一步加深。為了使風電機組的運行更加穩定，靈敏性更高，需要適時適地安裝運用小電流方式的接電選線設備，整合繼電保護系統，方能在發生故障時迅速找到部位并切除。

3.4 改進整體技術

現今，中國已經在建造數量方面成為風機大國，然而也僅僅表現在數目上。我國在風電機組的元件的創新設計上并沒有突破，仍然依靠國外的設計技術，比如說調控系統還有逆變系統等等。除此之外，還有一些至關重要的元件，也是主要靠進口。目前，我國已經能夠制作這些零件，但是其水平落后于國外，制作出來的產品的壽命、穩定性和質量均需要改進。另外，我國也因更加深入地改進整體風電發力系統，確保其功能以及穩定性。

4 結束語

通過分析我國風電技術尚存的問題，以及大規模風電接入對繼電保護造成的影響可知，我國想要促進風電裝機技術的創新和發展，還需要長期的實踐和檢測。無論是從能源利用方面，還是從經濟發展角度來說，采取合理有效的措施來保護電網的安全都是至關重要的。

參考文獻

[1]賈瑩超，楊航.大規模風電接入的繼電保護問題綜述[J].城市建設理論研究：電子版，2015，5（33）.

[2]吳邦興，覃志毅，韋桂鋒.電力系統繼電保護典型故障分析[J].工程技術：全文版，2017（2）：00289-00290.

[3]喻婷.淺談大規模風電接入的繼電保護問題[J].企業技術開發：學術版，2016，35（2）：56-57.

[4]酈菊英.大規模風電接入對繼電保護的影響與對策[J].科技與創新，2016（21）：96-96.