风电接入对电力系统的影响及控制措施

曾水荣

【摘 要】互联网环境下，电力网络日趋复杂，使电网维护和管理难度增加，很容易出现电网瘫痪情况，造成严重的经济损失。在电力系统中接入风电，能够减少停电损失和故障发生率，使电力网络管理效率得到明显提升。文章简要论述风电场特点及风力发电机组故障情况，分析风电接入对电力系统的影响，提出具体控制方法。

【关键词】风电接入；电力系统；保护装置

前言：

风力发电属于可再生能源发电技术，应用日益普遍。风力资源丰富，但开发难度大。一些地区虽然适合风电大规模开发，但都处于电网末端，网架结构简单，一旦把风电接入电网，不仅影响电能质量、继电保护等，还会导致电网稳定性差。明确风电接入对电力系统的影响，采取专业技术手段加以控制，优化电力系统性能，为客户提供优质电力服务。

1风电场及风力发电机组故障

1.1风电场特点

风能具备随机性和不可控性，也不能够存储，很难像常规火电厂一样，通过调节汽轮机汽门，对出力进行有效控制，故而，风电机组发出的电能具备波动性和随机性特征。因风能具备不可控特征，无法依据负荷调度风力发电，使调度难度增加。当前，风电机组以异步发电机为主，尽管把无功补偿电容器组装设在机端出口，有功功率输出过程中，发电机会以系统为载体，对无功功率进行吸收，而无功需求受有功输出变化影响。

1.2风力发电机组故障特征

风力发电机组应用时间并不是很长，尚存在诸多技术桎梏，其故障特征主要表现在以下方面。具体而言，将控制技术和运行特征作为划分依据，可把风力发电机细分为变速恒频和衡速衡频两类。前者有双馈式风力发电机、永磁直驱式风力发电机等，后者则以鼠笼式感应风力发电机为主[1]。在风电故障点、接入点位置已知，且保持不变时，短路电流会受接入的风电机组类型影响，表明不同类型风电机组故障特征存在差异。

2风电接入对电力系统的影响

在电力系统中接入风电，会对继电保护产生影响，还容易干扰电网稳定性、电能质量等，甚至影响电流保护。具体如下：

2.1风电接入影响继电保护

如果风电机组的切入频率相对比较高，很容易干扰接触器，导致其使用年限缩短，或者对其产生损坏。在风向期间，连接电网和风力发电机组，以此对风电机组投频率进行有效控制。倘若风速在周围波动，可使风力发电机进行短时运行。该背景下，风电场和电网联络线之间的功率具备双向特征。如果把配电网接在电网末端，因配电网属三段式电流保护，仍会干扰配电保护装置。因而，安装风电场保护装置时，要对这类因素进行考量。

2.2风电接入影响电网稳定和电能质量

通常在电网末端接入风力发电设备，这使传统电网中单电源分别结构发生了改变，进而影响电流流向和分布情况。当风电功率增加时，会出现风电场周围电网局部电压比较大的情况，倘若此类情况非常严重，还有可能使电力系统崩溃，产生不良后果。

2.3风电接入位置影响电流保护

在配电网中，同时进行限时电流速断、电流速度、过电流保护。这一情况比较常见。分析各类型风力发电机组故障，可知，短路电流在相对比较短的时间内会发生减弱，其由风机提供。采用专业技术手段，对比分析风电接入位置故障点上下游，得出如下结果：当风电接入位置不同，线路长度、风机接入容量、可靠系数等都会对误动和振动范围产生影响[2]。在故障点上游连接风电，使电流增加，很容易相邻电路产生干扰，出现电流保护1段超越情况。反之，在故障点下游接入风电，会因风电分流，使故障点线路电流保护2段拒动。

3風电接入对电力系统影响控制措施

风电接入对电力系统的影响是多方面的，电力工作人员要结合实际情况，依托专业技术手段，从以下三个方面，降低或者消除风电接入对电力系统的影响。

3.1灵活调整保护装置

在配电网中接入风电场，要对发电机中的各类故障电流进行充分考量。还要依据实际情况，对配电装置进行重新调整，继而对配电网络保护情况进行整定。这一背景下，采用专业技术手段，灵活调整各配电装置，对电流流向加以确定。除此之外，还要对电网与电场联网线路功率进行充分考量。调整配电器时，也要力求严谨，把终端变电站方案作为重点参照。

3.2极限电路和电网保护

随着风电技术的快速发展，我国出现了相当规模的风电场，其通常采用35kV继电保护装置，为极限电路和电网提供保护。风力发电本质上是一种分布式供应电源，相较于常规配电网络，各有优缺点。通常情况下，当风电场发生故障电流时，持续时间并不是很长，而外部自然环境、温度等也会对风力发电机的运行产生干扰[3]。执行具体操作时，如果只结合地区因素，开展继电保护工作，继电保护质量会受到影响。反之，在风电继电保护装置中，同步使用通信技术和智能化电网技术，会形成崭新的线路和新型继电保护体系，将其应用到风力发电过程中，有效性强。

3.3改善电能质量

完成并网工作之后，电场中，连接点短路比与电网线路电阻比，会对电力发电场电压波动、闪变等产生影响。该过程中，如果连接点短路比非常大，那么，风力发电机组引起的电压波动、闪变等则非常小。如果电网线路连接点短路比和电阻比相对比较适中，那么无功率导致的电压波动会补偿有功率引发的电压波动。其优势在于使平均闪变值减小。这会对电能质量产生影响，使其得到明显改善。

结语

综上所述，风电接入对电力系统影响非常明显，不仅影响继电保护，还会对电网稳定性和电能质量产生影响，也会干扰电流保护等。电力工作人员要结合实际工作情况及要求，明确风电接入对电力系统产生的不良影响。采用专业技术手段，灵活调整保护装置、极限电路，实施电网保护，使电能质量得到明显提升，增强电网安全性及稳定性，实现电力系统运行方式优化，使风电接入更加安全、可靠，为用电客户提供优质的供电服务。

参考文献：

[1]康鑫.风电接入对电力系统的影响及控制措施[J].经营管理者，2015（23）：42-43.

[2]谷俊和，刘建平，等.风电接入对系统频率影响及风电调频技术综述[J].现代电力，2015，32（1）：46-51.

[3]韩璐，李凤婷，等.风电接入对继电保护的影响综述[J].电力系统保护与控，2016，44（16）：163-169.

（作者单位：国网福建省电力有限公司武平县供电公司）