大规模风电接入对继电保护的影响与对策探讨

（1. 淮北供电公司 2. 安徽省电力公司检修公司）

大规模风电接入对继电保护的影响与对策探讨

赵峻岭1曹 勇1李 腾2

（1. 淮北供电公司 2. 安徽省电力公司检修公司）

大规模的风电接入会导致继电保护受到影响。本文分析了大规模风电对继电保护所产生的影响，并提出相应的对策。

大规模风电 继电保护；影响；对策

0 引言

风力发电在实际应用过程中暴露出了很多问题，并且要求继电保护的质量提高一个层次，发挥自身在电力系统中的重要作用，以保证整个电力系统持续稳定运行。大规模的风电接入会对继电保护工作带来一定的影响，所以必须要研究风电基地继电保护配置，对其中存在的问题进行分析，并采取有效措施进行解决。

1 风电基地继电保护配置

以某风电基地风电场为研究实例，对其加以明确分析，并探究其接入系统，具体情况如图1所示。

风力发电机组中有三大保护装置，分别是高频和低频保护装置以及电网故障保护装置。如果保护装置发生运行，动作信号就会随之发出，并且根据故障的本质特性来切除故障；与此同时，把故障发生的部位割离出整个发电机组。变压器配置中箱式的最为先进，其具有熔断器装置，能够最大范围进行系统保护。不仅如此，如果熔断器电压较高，能够进行短路保护；如果其电压较低，能够进行过载保护。在整个并网线路中，线路有着单相的特点，线路光纤纵差离不开距离保护和高频保护，如果单线及其单压存在变化，电网侧面距离可以有效保护单升压。

就风电短路的特性来说，如果对电网的侧故障进行分析，可以得知，风电场侧故障电流的特性不同于常规放电机组的特点。该风电机组部分有笼机，它能有效地定速和定浆。随着风电基地的不断发展，笼机的应用数量也在不断减少，此时双馈机和直驱机的比例会有所提高，而双馈机组的应用数量也会更多。双馈机组对变频器进行充分应用，从而达到电机交流的目的。变频器只能够供给装差，容量需求会随之降低，发电系统能够依据风力机转速充分调节电流频率，实现恒频有效输出。当励磁电流改变，幅值也会改变，发电机的有功调节会受到影响，如若风电存在短路故障，其电流会发生改变，并按照这个规律逐渐减少。最后，故障逐渐变成稳态短路，此时，双馈机组能够为风电机的有效运行暂时提供对应电流。

如果对以上的继电保护装置进行分析可以得知，现如今的继电保护装置能够满足风电机组的有效运行。此时加强深入研究，可以得知其存在的主要问题是小电流选线有着很低的正确率。如果小电流选线不合理，难以在故障发生时及时地对线路完成切除。除此之外，机电保护中的主要问题是风电干扰并网专用线路继电保护，导致风电场出现从零到额定数值之间发生波动，此时电流会限制在20%～30%的区间内。如果保护电流受到了限定，风电场发生短路故障，难以获取足够的电流，因此其灵敏程度也会大打折扣。

图1 某风电基地风电场接入系统图

2 存在的问题研究

如果在大规模风电中接入继电保护装置，会导致风电受到影响。其主要问题如下。

第一，我国目前的风电场系统大多属于不接地系统，该系统能够带单相接地长达2h的运行。这种接地方式主要在架空电流中应用，却不能够应用在架空电流和电缆混合系统。此外，这种方式还有着电流选线失误率较高的主要问题，从而造成工作人员难以及时发现单相接地中的安全隐患。这些问题不能够被及时地解决，从而导致故障扩大。比较常见的问题是小电流选线装置错误，已选择的装置有着较低的动力率等，因为故障线路途经的电流过于细微，因此对故障线路加以排除给工作人员带来了较大的困难。

第二，主网继电保护装置相对完善，如果装置出现故障，能够及时地对问题进行解决。换句话说，如果主网继电保护装置存在故障，首先要分析好故障的性质和距离等，再按照分析结果及时、迅速地对问题进行解决。如果故障发生时间在0.1s以上，可能会导致风电场受到新的损伤。如果存在这种情况，可以得知，两次损伤的电流故障是不同的，风电机组短路特性和风机出力大小息息相关。如图2所示。

图2 故障穿越示意图

第三，对系统进行常规保护的工作中，要对纵差的性能是否存在优势进行密切重视。波动性能源并网对很多电力元件进行了应用，且它的运行方式也存在着较大的改变，这种现象的存在导致了系统之前的灵敏度大幅度下降。按照这种情况，工作人员应该对和其运行方式并没有实际关联的新原理保护进行研究。风电并网有着弱溃的主要特点，会造成之前的分析方式不能适应目前情况从而面临淘汰威胁，并且距离和元件的选相内容会因此受到影响。

第四，对两侧保护的影响，风电被接入到继电保护的过程中，会干扰两侧的保护，导致隔离系统侧短路限流。另外，风电机组会因为失去稳定性存在解列情况，解列时间长短取决于负荷的大小。如果风电场输入电流，短路电流能够造成断路器跳开，此后，就应该及时迅速暂停短路电流运输。如果暂停不及时，会造成系统设备受到影响，出现损坏。

3 大规模风电接入对继电保护的影响对策

第一，通过分析可以得出结论，电网和电力中的重合闸是影响继电保护装置的重要因素，因此必须要对重合闸加以研究，掌握好重合闸瞬时和永久故障的原理。如果线路运行过程中出现故障，要把K4作为故障研究对象。如果说风电场只有LVRT能力，线路存在的故障也会有所不同。故障位置不同造成故障电压也有所不同。如果电压低于标准电压值，就算是存在LVRT能力的风电机组同样避免不了跳闸问题。因此对该问题进行解决，需要对故障穿越进行应用，即大规模风电接入到继电保护中，要三次或者三次以上的零电压穿越。此时要保证每次的穿越实际在100ms之内，如此风机的考验也会得到降低，从而降低大规模风电接入对继电保护带来的影响。

第二，对35kV继电系统带来影响的主要原因是中性点接地方式，风电场有着非常低的功率密度，这种功率不会影响到用户电网。它和配电系统不同，配电系统中线路会影响供电网，如果切除线路，用户不能应用电能，可见配电网线路对用户的影响很大。如果想要防止大规模风电接入对继电保护的影响，就要迅速切除继电系统故障，防止其对继电保护带来不利影响。另外可以应用电阻接地方式，按照实际情况采取不同的故障保护。

第三，两边设置保护联跳措施，方能做好两侧光差保护投运措施。如果风电短路电流在继电保护中接入后，联跳装置阻断电流，可以防止短路电流影响到继电保护。

4 结束语

大规模风电基地在运行工作中会存在继电保护受到影响的情况，因此积极汲取经验，分析好继电保护受到的大规模风电的影响，采取措施予以解决，可以提高供电的持续和质量。

[1]聂文昭,明亮,刘璐，等.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].黑龙江科技信息,2015(26):33-33.

[2]王健,秦志福,王振军，等.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].科技展望,2015(32):87-87.

[3]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):98-99.

[4]王玉超,王宵.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].城市建设理论研究,2016,6(7):745-745.

[5]徐凤玲.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].信息技术与信息化,2015(11):70-72.

[6]贾琨.大规模风电接入对继电保护的影响以及对策研究[J].大科技,2015(17):52-52,53.

2016-10-28）