大規模風電接入的繼電保護問題探討

王樂軍

摘要：隨著我國經濟的快速發展以及人們的生活水平不斷提高，人們對電能的要求日益增多。當前我國出現了嚴重的電能資源缺乏現象，因此我國采用了風力發電的方式來解決電能緊缺問題。但是隨著大量的風電接入，我國的繼電保護受到一定程度的影響。文章探討了大規模風電接入對繼電保護的影響與對策。

關鍵詞：風電接入;繼電保護;探討

針對我國電能資源缺乏問題，風力發電逐漸得到人們的重視，且有效地解決了當前的問題。隨著風電的大規模應用，一系列問題隨之暴露出來，同時對我國的繼電保護提出了更高的要求。繼電保護在電力方面具有舉足輕重的作用，因此為了確保電力系統有條不紊地運營下去，應重視繼電保護。但是，隨著大規模的風電接入，相應的繼電保護受到了一定程度的影響。

一、現有的繼電保護問題分析

隨著風電場具有的實體規模被逐步擴大，風電能的應用逐漸被普及化，但是電力系統的保護工作難度提升，如果想要有效保護整個電力系統，必須找出風電場給電力電網系統帶去的影響[1]。在將風電電源設備直接接入到常規的電力電網系統中之后，電力系統的多處部位均隨之發生了變動，其零序網絡系統首先出現了極為明顯的變動，升壓變壓器需被接地處理，零序保護系統具有的靈敏度被降低，在聯絡了規模極大的電廠之后，電力系統中并聯聯絡線系統的自動重合閘裝置很難在跳開之后再有效重合，風機也隨之步入到動態化的過程之中，整體供電系統的穩定性隨之受到影響，風電脫網事故也隨之展開，弱饋系統沒有被有效保護，并聯網點的聯絡線能夠發揮出的保護性能也被削弱，因此電網系統中會出現過多的故障問題。

第一，風電場接入電力電網系統對速斷保護的影響。配電網的主保護是以傳統電流也就是同步發電機提供的短路電流為速斷保護，而風電場是以類似于異步發電機方式提供短路電流，這就使得風電場接入電力電網系統后產生影響速斷保護的問題;第二，距離保護的動作裕度降低。異步發電機的阻抗是正電抗與負電阻的特征，所以阻抗平面軌跡很有可能至第二象限，進而使距離保護動作幅度降低;第三，電磁暫態過程被忽視。由于風電場內機組和機群在現實中的客觀問題，如分布以及型的不同，使得理想化的組合――理想電源與系統抗組組成的經典串聯模型難以得到，自然也就無法通過采用等效風電場的方式來獲得相應的電磁暫態;第四，風電場輸出功率波動性對并網聯絡線距離保護的影響。風電場的大規模的應用必然伴隨并網聯絡線距離保護問題，這與測量所得電流、電壓還有風電隨機電源的個性化的特殊的故障問題密切相關。實質上就是對整定與管理高壓電網的繼電保護工作提出了更高的要求。

二、大規模風電接入繼電保護的策略研究

（一）管理工作的有效配合

要使繼電保護裝置的保護作用充分發揮出來，就必須妥善解決時限與定制對保護裝置產生的問題，使其能有效配合風電網的保護作用。該項工作的落實需要在過程中嚴格管理，因為風電場配置工作和電網保護工作由于工作性質的不同，所屬部門也是不相同的，而要使脫網事故有效得以解決，必須需要兩個部門工作人員相互配合，對時限和定制問題有效協調和解決，使電風網保護工作能夠順利完成。同時，針對電網的保護和自動重合閘這一問題，應當有效協調相應的控制工作，不斷完善繼電保護系統，使其能為正常運行的風電網起到保護作用。

（二）對電流故障進行重點分析

保護裝置是繼電保護作用的關鍵，其重點保護的內容主要是短路電流的衰減特征以及最大值電流上，其都會對繼電保護作用產生極大影響，而對繼電的配合、整合和保護是需要重點考慮的問題，當前這些問題還沒有在繼電保護的相關準則中有所深入[2]。對繼電保護性能進行分析可以發現，其最大的影響因素是波形的特點和故障暫態下濾波的計算方法。在電網系統接入大規模風電情況下，針對其繼電保護所產生的影響，為了有效保證風電網在繼電保護下的穩定性運行，必須仔細分析電流波形的特點，針對其短路故障發生的相關問題加以深入，并對其進行進一步分析，保障實現繼電保護的最大作用。

（三）完善和創新電路保護措施

要有效監測和控制風電機組的故障問題，就必須首先對其自身特點進行重點研究，充分了解短路電流波形所造成的相關問題，由于控制模塊容易受其影響的因素，有效分析定值配合與延時的問題，使故障排除時間盡量降低，確保風電系統能夠安全、穩定的運行。另外，還應重點分析電路故障的特點，不斷創新和完善集群電線路的保護方式，使電力系統運行的有效性進一步提升。

（四）聯調措施的有效應用

要使大規模風電接入產生的影響降低，可以采取保護聯跳措施來實現[3]。在正式投入使用風電機以前，專業技術人員可以將聯跳措施在兩側進行實測，在實現連接繼電保護和風電短路電流的條件下，阻斷電流可以完全依靠聯調裝置進行。如此一來，短路電流便不會對繼電保護產生影響，能正常運行整個電力系統。在繼電保護作用下，用戶會因為線路而產生很大的影響，如果線路一旦出現故障，用戶便不能正常使用到電能，所以，在繼電保護的時候，專業技術人員必須及時解決這一問題，而故障快速切除方法是目前繼電保護工作的常用方式，其能有效及時解決問題的發生，避免故障發生對用戶使用電能所造成的困擾。

結語：

大規模風電會在接過程中產生諸多問題，這也在提醒必須重視到繼電保護的性能特征。在解決大規模接入問題時，其指導思想應是以最新理論為準，具體分析其中存在的問題，并對解決方法加以多層研究，找出最為合理的方法。同時，要將問題徹底有效的解決，還應考慮到各個區域的真實情況，提出針對性的繼電保護措施，使接入大規模風電所產生的影響降低最低，對其進行各個方面的綜合，構建一個完整的保護系統，保證電網運行的穩定性。

參考文獻：

[1]林汝東.風電接入對電網繼電保護的影響分析[J].通信電源技術，2019，v.36;No.191（11）：265-266.

[2]王進，張健，苗偉威，等.一起220kV風電場并網線路接地故障分析[J].山東電力技術，2020（6）：1-4.

[3]王天.分析大規模風電接入電網的相關問題及措施[J].探索科學，2019，000（007）：52-53.

衡水衡源電力建設有限責任公司，河北衡水?053000