试论大规模风电接入对继电保护的影响

张延林

【摘要】 随着社会经济发展，中国大陆的生态、能源环境每况愈下，而这一情况也已经成为了诸多方面必须要共同面对的挑战。为了协调发展资源环境保护、经济增长二者，中国大陆正逐步将“可持续发展”这一战略落实。在此背景下，以风电为代表的可再生能源就成为了电力行业的“着眼点”，但如任风电大规模接入的话，原有电力系统方面的继电保护必然会大受影响。

【关键词】 大规模风电接入 继电保护 影响

一、某风电基地实况

迄2015年为止，该基地风电场共出现90次电气设备故障，其中最严重者是大规模风机脱网事故。究其原因，多为单个电缆故障造成，但由于保护不合理以及集电系统问题而扩大了事故——如：由于缺失风机电压穿越能力，造成跳闸现象频发。加之无功补偿设备造成的高电压穿越能力缺失有造成了很多风电机组过压跳闸等。

二、风电场及风电机组故障特征

在此方面，主要包括电流计算、波形分析、短路电流减弱特征分析（包括稳态和暂态）之类。和同步发电机相比，由于很多风电机组发电机多为感应式异步形式，其转动惯量、时间均较小，且无励磁装置，故而其故障特征不同于同步发电机。除此之外，因为永磁直驱机组类属同步发电机，而其并网则需换流器方可实现，故而其换流器和故障特征间联系紧密。加之低电压的穿越特性、电子设备保护方式之类都对控制要求有很大提升，以至于机组电磁暂态过程日益复杂化，从而导致继电保护性能大受影响。就电力系统继电的传统保护形势而言，其基础在于发电机电源、三相对称系统二者，且都以出现假设故障时保持同步电机的运行参数、情况为前提，对电流实际大小、短路电流减弱特征加以计算，之后再进一步确定继电保护原理、选择开关设备。

三、风电接入对继电保护的影响

3.1小电流系统故障选线难

目前，中国大陆绝大多数35kV集电系统均不接地，且单相接地均有1-2h运行时间。但其往往要依靠配电系统。很多时候，其比较适合架空线路。若是将其用于混合发电系统的话，其接线方式必然难称合理。同时，由于“小电流选线装置”这一系统配置正确率较低，故而单相接地隐患难以被及时发现，以至于故障放大。为避免这一情况，故障选线有必要借助于各种暂态信号，以此来打破常规，最终对选线困难加以有效降低，并有效提升机组运行稳定性。

3.2风电机组短路

配置运行稳定往往和电压成正比，如，高于330kV的主网会有100%的事故切除率，但主网短路的话，风电场并网点电压所受影响也将巨大。如图1所示，故障持续时间小于0.1s的话，往往会在延迟1s后重合。一般而言，第一次故障和风电场短路电流都有所差异，且其风电机组难以穿越第二次冲击。

3.3波动性能源并网

很多电力电子元件都会由于波动性能源并网而改变运行方式，机组与系统也会因此降低灵敏性。同时在并网后，由于多方面因素影响，造成传统的分析方式变得不合时宜。

四、继电保护接入大规模风电场的思路及方法

1、深入研究故障电流的波形特点。短路电流的最大值和衰减特征是很多继电保护装置的“保护重点”，一般而言，波形特点、故障暂态滤波算法二者是影响继电保护性能的最大影响力，且其也会对工频电气量计算结果产生影响，由此，必须必要分析短路故障后的电流波形，从而全面、仔细分析继电保护性能。

2、加强风电场操控系统、继电保护自动装置二者的配合。继电保护定制、时限方面，电网保护是主要的配合要素。在此过程中，具体配置整定往往“政出多门”，为此，不同部门有必要加强交流，在协调基础上开展活动，以此来有效避免定值问题造成的意外脱网。此外，还要加强电网自动重合闸、后备保护之类紧急情况下各种保护工作，也要提升协调与配合风电场控制工作力度。

3、开发线路继电保护体系。在此方面主要是针对风电机组难以提供短路电流或者由于应用电网而产生短路电流的问题，“对症下药”地开发各种形式的线路继电保护形式。

五、结语

目前，中国大陆电力企业发展中，风力发电已经成为重要趋势，故而在智能电网构建过程中，要基于大规模风电接入这一背景制定继电保护措施，以此来避免脱网事故，以此提升电网安全可靠性。

参 考 文 献

[1] 余东海.浅谈大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].通讯世界，2015（22）.

[2] 兰会详.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].价值工程，2014（34）.