大规模风电接入对继电保护的影响与对策

大规模风电接入对继电保护的影响与对策

方桂欢

国电电力广东新能源开发有限公司 广东省珠海市 519000

摘要：当前社会，能源与生态环境不平衡发展是世界各国面临的一项重大难题，在这紧张的局面下，特别是在十四五期间，“碳达峰、碳中和”概念的提出之后，加快推进清洁替代，彻底摆脱化石能源依赖，成为我国能源发展工作的重中之重。风电做为可再生清洁能源的重要组成部分，不仅能够缓解能源的紧张，还可以缓解能源与社会环境之间的矛盾，由于当前的风电接入技术还不够完善，随着大规模风电的接入，必然会对原有的电力系统的保护产生一定的影响。本文主要针对大规模风电接入对继电保护的影响进行分析，提出减少大规模风电接入对继电保护影响相关对策，为电力行业的持续发展提供了帮助。

关键词：大规模风电接入；继电保护；影响；对策研究

风力发电是当前我国清洁可再生能源发电的重要组成部分，对我国顺利实现“碳达峰、碳中和”任务有着积极的推动作用。风力发电机组对地形的要求比较低，无论是高山、草原、隔壁、滩涂、海上等均可安装风力发电机组，且风力发电项目较火电和水电项目相比，审批流程简单，项目实施周期较短，投资见效快，且在十三五期间，国家大力推行绿色能源发展，并给与可观的补贴，因此全国各地都在积极建设大规模风电场，风电接入电网容量逐年增加。由于风力发电动力来源于自然界的风，动力来源是随机不可控的，风力发电在带来充足清洁能源供应的同时也随之带来对电网结构的影响，主要表现在对电网系统电能质量和继电保护的影响。

1大规模风电接入对继电保护的影响

1.1影响电力系统的整体设计

在实施大规模风电接入的过程中，需要对其进行调整设计。从我国目前的情况来看，大部分风电场基本上都是先升压再将之与变电站母线相连接，然后传送，而配电网的保护方式却没有发生变化。实现大规模风电接入后，接入点的线路保护性能会受到不同程度的影响，极有可能发生选择性跳闸的情况。

1.2影响继电保护配置

在电力系统运转的过程中，如果应用大规模风力发电，必须要适当调整升压变压器，使其接地。这就在一定程度上改变了联络线的零序保护，从而导致继电保护装置的灵敏度下降。同时，风电场没有能力保证整个系统的运行，需要为其安装弱馈装置，这样电力系统才能稳定运行。但是，综合考虑成本等各方面的因素，一些发电厂根本就不愿意安装保护装置，极有可能出现拒动的现象。

1.3无法定位故障点

通过对现阶段风力发电厂实际运行过程中的短路现象进行分析得出，系统在发生短路时，故障电流是断续的，且无法准确地定位故障点。因此，当系统出现故障时，需根据系统发生故障的实际情况从整体与局部出发准确定位故障点，进行故障隔离，避免故障事故扩大。当系统出现故障时，可对整个系统进行继电保护，同时结合系统实际情况，从整体到局部分析问题解决问题。

2大规模风电接入对继电保护的完善对策

风电接入的大规模性，必然会影响继电保护。大规模的风电接入存在的问题需要我们采取一定的解决办法，使其稳定的运行。具体的实施有几个方面：

2.1了解各种影响因素，综合设计

传统的风电系统对大规模的风电接入难以适应，要想电网稳定的运行还需要从业人员对电网运行方面的问题要全面、多角度、深层次的了解，根据电网运行的实际情况进行分析，制定设计方案，改善大规模风电接入对几点保护产生的影响。对于风电接入的每个环节都要考虑清楚，每个环节要有专门的人进行管理，对每个阶段都要有有效的把控，如，输电方式的选择、保护措施的调控。对于可能出现的状况要进行分析和预案的制定，避免事故发生时，毫无准备，影响正常的电力输出。

2.2加大并网电路重合闸的研究力度

如果风电场专用的220kV或者110kV线路接地出现状况，要结合实际及时处理，假如发生单相瞬时接地，同时网点上的电压又不足20%，一般采取机组全部跳闸的方式进行迅速处理，当电网上供电恢复后全部进行脱网处理；若是电压大于20%，机组依然保持稳定运行，在电力恢复后又处于并网运行状态，这样在出现接地故障时，表现形式则呈现多样化态势，如重合闸不能及时动作，要根据实际情况具体分析。因为故障的不确定性，所以故障电压也不相同，电压未超过额定电压万分之一时，也可能全部跳闸。在进行大规模风电接入时，要根据实际的故障穿越要求，控制零电压穿越并使用两次以上的时间，将其掌握在100毫秒内，如此操作一般能够使风机的要求时间短于20%额定电压的保持时间。

2.3强化风电并网运行、维修以及故障管理工作

可通过使用相能测量系统、故障录波装置等监控装置，对风力发电系统中各设备的运行情况进行实时监控。通过数据的采集、分析与处理，确保继电保护装置与风力发电系统的运行。

2.4加强对集群线路的继电保护

一般来说，风电场机组无法持续提供短路电流，但是，受到模块影响下短路电流，其波形可能产生一定的变化，这时，就要对短路电流进行全面分析研究，以便及时发现故障点并加以排除，同时，要全面分析整个电力系统保护的定值配合与延时配合问题，因为排除故障耗费的时间越长，风电场系统及电力系统的稳定性就越低，所以必须及时处理故障问题，对故障特点进行全面分析，并不断开发和完善集群线路和相关的继电保护方案。

2.5加强自动化建设和风电操控管理

根据电网保护系统的实际情况来制定风电场继电保护的方案和时限，有利于提升继电力系统的稳定性。在将风电接入电网这一工作过程中，相关的电网保护和风电场具体的配置整定分别由不同部门负责，虽然是独立部门，但应加强双方交流沟通，相互配合，在定值问题上进行沟通协调，以免造成意外脱网故障。另外，对后备保护和电网自动重合闸的管理工作也要加以重视，确保在紧急情况发生时要及时切断负荷，并促进各步控制工作之间协调性的提升，力争构建一个完善的继电保护体系。

2.6采用保护联跳措施

在风电机正式投入使用之前，有关工作人员可以在两侧实施保护联跳措施，在风电短路电流与继电保护相连接的情况下，联跳装置就可以阻断电流。这样，继电保护就可以不受短路电流的影响，使整个电力系统正常运行。在继电保护方面，由于线路对用户有非常大的影响，一旦将线路切断，用户就不能再继续使用电能，所以，在继电保护方面，有关工作人员可以采用故障快速切除的方法，一旦发现问题，要及时解决，避免故障的发生。而对于新建的风电厂来说，可以使用电阻接地的方式解决问题，并根据实际情况设计相关的故障保护。

结语：

我国的风力发电行业发展比较好，电力企业的智能电网已经形成。在风力发电的运行中，确实存在一些问题需要我们解决，如，电力系统的整体设计、电力系统的稳定性维护和电力系统的故障产生原因和解决办法。而现在对于一些问题我们都已经有了相应的对策，虽然现在在实际的运行还存在一定的障碍，但我国一直致力于风力发电的研究，在不断的创新和改革，希望能达到更高的水平，促进我国的经济和社会的发展。

参考文献：

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