大規模風電接入的繼電保護問題

摘 要針對大規模風電接入電力系統繼電保護問題，分析繼電保護問題的主要類型，包括小電流選線裝置的動作率較低、缺乏勵磁結構、波動性能源并網造成系統的靈活性較差等，提出相應的解決對策，加強重合閘的管理、調整運行方式、加強風電并網運維以及故障管理，以控制繼電保護問題，提高電力系統運行的安全性。

【關鍵詞】大規模 風電接入 繼電保護 電力系統

風力發電能夠極大程度上解決我國能源壓力問題，促進電力改革的發展。隨著大規模風電的接入，使得繼電保護問題不斷地暴露出來，為了確保電力系統運行的安全性與穩定性，充分的發揮繼電保護的功能，使其能夠做好故障識別與故障切除工作，則需要做好繼電保護問題分析與處理，采取積極的應對措施，減少風電場繼電保護故障的發生，提高風電系統運行的效益。

1 繼電保護概述

繼電保護作為電力系統中的主要構成設備，繼電保護裝置能夠快速的識別以及切除電網系統故障問題，對確保電網運行的安全性與穩定性，有著極大的幫助。風力發電作為未來能源的主要形式，被廣泛的應用于電力系統。風力發電機組保護的主要形式是高頻或者低頻，以及電網故障保護。保護裝置運行后，則會發出動作信號，基于故障性質，能夠自動切除。箱式變壓器中的熔斷器，能夠實現全范圍保護，或者作為短路保護，使用高壓熔斷器，用作過載保護，則使用低壓熔斷器。風電場并網線路中，主要選擇的是單項線路，此線路光纖縱差，通常需要采取距離保護與高頻保護，當單線與單壓發生變化時，電網側面距離便能夠對單升壓做有效保護。

2 大規模風電接入的繼電保護問題

大規模風電接入的繼電保護問題如下：

2.1 小電流選線裝置的動作率較低

集電系統多為不接地系統，該種接地方式很難達到小電流選線裝置性能，同時難以及時發現裝置存在的接地安全隱患，極易擴大系統故障。非接地電路以及故障線路，只能夠流經微弱電容電流，極大程度上影響風電場的故障排查以及處理效率。

2.2 缺乏勵磁結構

多數風電場使用的是鼠籠型異步電機，其缺乏勵磁結構，當發生短路故障后，電流下降速度較快，最終造成其難以向電網系統提供穩定電流。

2.3 波動性能源并網，極易造成電子元件使用發生出現變化，進而降低原有系統運行的靈敏度

因為風電并網后，受到弱饋因素、控制系統條件因素等，使得原故障提取法以及疊加原理等，難以滿足電力系統現生產的要求，同時原結構中距離以及選相單元等，也會受到大規模風電接入的影響，使得繼電保護出現問題。風電場故障特征如下：就繼電保護的主保護來說，其重點關注風電機組的短路電流供給能力，加之繼電保護性能和風電系統等效正負序阻抗，有著密切的關系，因此需要重視風電機組以及風電場等效正負序抗組的主要特征。

3 大規模風電接入的繼電保護問題應對措施

3.1 加強重合閘的管理

電網與電力系統中所設置的重合閘，其對大規模風電接入，有著緊密的聯系，影響繼電保護性能，因此為了提高大規模風電接入的保護效率，則需要重點分析重合閘故障原理?；陲L電場難以精準的確定繼電保護保障具體位置以及故障電阻，所造成的故障電壓參數，因為故障電壓差異，即便電壓<20%額定電壓，風電機組依舊維持LVRT功能，則會全部跳閘。對此則提出FRT要求，即采取多次零電壓穿越方式，確保每次穿越的時間<100ms，基于風電場的實際情況，考慮將穿越時間設置為125ms，以獲取更高的結果。

3.2 調整運行方式

針對大規模風電接入的繼電保護問題，重點考慮風電場故障特點，以保護配置為基礎，合理選擇接地方式，某風電場35kV集電系統采取的中性點接地方法，此接地方法會影響風電場的安全運行情況，對此則需要加強對其控制，在進行故障切除時，可以基于避免故障擴大的原則，合理的選擇機電系統接地方式。若風電場為新建電場，則可以選擇電阻接地方式，基于風電場的生產情況以及環境情況，做好相應的保護措施。如果風電場的集電系統為不接地模式，則需要使用具有相跳閘功能的小電流接地裝置，以此確保單相接地后，能夠以最快的速度，將故障切除，若采取以上措施，仍未解決繼電保護故障，則需要采取隔離故障措施，跳開主變低壓側開關，以此減少繼電保護故障給電力系統運行帶來的不利影響。

3.3 加強風電并網運維以及故障管理

現代風電場管理系統中，多數設有監控系統，利用監控室內部的各類監控系統，比如故障錄波裝置或者相能測量系統等，來記錄以及存儲風電系統內設置的主要電器運行參數，同時明確電網系統開關以及保護動作等。同時為了確保風電系統功能分析的精準性以及安全性，在管理過程中運用風電機組主設備型號，以及低電壓穿越功能的投退狀態等，做好系統運行情況分析，以獲取更多有關繼電保護運行狀態信息，進而為繼電保護管理工作，提供數據支持，以確保風電系統運行的安全性與穩定性。

4 結束語

電力行業轉型發展，走新型能源道路是必然趨勢，風電接入是主流趨勢，能夠滿足電力行業當下時期發展的需求，但是大規模風電接入，使得繼電保護問題頻發，針對此問題，電力企業早已進行研究，采取各種控制措施，以確保風電系統運行的安全性，但是由于影響因素較多，需要基于風電場的實際情況，選擇適當的應對措施。

參考文獻

[1]蘭會詳.大規模風電接入對繼電保護的影響與對策[J].價值工程，2014（34）：63-64.

[2]王志安.大規模風電場接入電力電網系統繼電保護問題探討[J/OL].中國高新技術企業，2016（32）.

作者簡介

沈祖濤（1989-），男，侗族，貴州省岑鞏縣人。大學本科學歷，繼電保護班員，助理工程師。研究方向為數字化變電站模型變化對間隔檢修維護、技改的影響。

作者單位

凱里供電局 貴州省凱里市 556000