張杰，黃偉，吳琛，李玲芳

(云南電力調度控制中心，昆明 650011)

云南電網風電機組脫網案例分析

張杰，黃偉，吳琛，李玲芳

(云南電力調度控制中心，昆明 650011)

介紹多次云南電網風機脫網事件的原因，發(fā)現暴露的問題，并在風電并網、風電運行、事件調查等方面提出了相關的措施。對有效防止風電機組大規(guī)模脫網、提高風電運行的穩(wěn)定性等方面具有較好的指導意義。

風電場；風電機組；脫網

0 前言

云南電網新能源尤其是風電發(fā)展非?？?，截至2014年初，云南風電裝機已超過2 000 MW，幾年的運行經驗表明，風電機組的運行管理存在各種問題。為了緩解風機大規(guī)模脫網對局部電網運行帶來的影響，同時便于多了解風電運行的各種技術、管理問題，提出對風電運行統(tǒng)一的規(guī)范化要求，云南中調逐步加強對風機脫網事件的調查，涉及到電氣原因脫網的情況，不查清問題不允許并網。在不斷深入介入各次風機脫網事件調查的過程中，云南中調也提出了若干有效的防止風電機組脫網的措施。

1 歷次風機脫網時事件

1)某110 kV洱鄧Ⅱ回線故障跳閘，線路重合成功，導致周邊四個風電場若干臺風機脫網。原因分析：三個風電場風機低電壓穿越功能未經實驗，不具備投入運行條件，導致全部運行風機脫網。另一個風電場風機低電壓穿越功能已經過實驗確認并投入運行，但由于實驗確認是在平原地區(qū)進行的，使高原地區(qū)風機仍有部分不能滿足20%額定電壓持續(xù)運行625 ms的要求。

本次事件后，加強了風電機組并網要求，在風電并網投產前就要求具備低電壓穿越能力，否則不予并網。

2)電網的倒閘操作為常規(guī)性操作，引起電網電壓小幅度變化。但大理地區(qū)脫網風機主控系統(tǒng)Vector surge(矢量波動)保護設定值范圍過小，主控系統(tǒng)誤動作，導致脫網。原因分析：Vector Suger故障保護適用于鼠籠式異步電機，對帶有變流器的雙饋異步電機的風機不需要設置該保護值，即多余的保護誤動導致風機脫網。

3)某110 kV線遭雷擊故障跳閘導致相關風電場33臺機組均脫網停機。下圖中，紅線為規(guī)范要求的風機切除曲線，在紅線上方，不允許風機脫網；在紅線下方，允許風電機組從電網切除。圖中藍線為本次電壓波動曲線 (C相)。在72 ms處，對側斷路器已經跳閘，由于風機未脫網，使C相電壓由23%又上升到50%，此后1 000 ms內，由50%緩慢下降至0，超過了低電壓穿越曲線允許的范圍，故風機脫網。從圖中可見，風機在低電壓穿越過程中仍提供了1s左右的電壓支撐。

原因分析：110 kV線路重合閘時間超過風電機組低電壓穿越的允許范圍。

4)某地區(qū)地震某風電場機組箱變短路接地，引起35 kV電壓波動，使風機側690 V電壓低于20%，超出低穿的國標范圍，風機變流器判定脫網，全場風機解列。本次事件發(fā)現了風機在電網電壓超出國標范圍且不在低穿區(qū)域時仍啟動電網電壓、頻率檢測功能，導致出現電網低頻的誤判定，以及風機主控波形不能實時存儲在SCADA系統(tǒng)中，UPS性能不足影響故障分析數據紀錄等方面的問題。

5)某風電場風機因三相電流不平衡，其兩相電流的不平衡度超過了其定值100 A，導致全場58臺風機脫網。本次事件發(fā)現了SVG未及時投運、全場GPS對時未統(tǒng)一、風機監(jiān)控系統(tǒng)故障報文時序性差等問題。

6)某風電場風機箱變高壓側B相電纜終端頭擊穿，導致本線路35 kV斷路器跳閘，對應風機脫網，同時非故障線路有8臺風機也脫網。原因分析：是由于脫網風機的軟件控制版本不同，對應IGBT的過壓保護閥值不同。脫網風機在低電壓穿越時直流母線上電壓超過了IGBT的過壓保護閾值1 340 V，其他未脫網風機該值設置為1 440 V。同樣的問題也出現在大理、版納的兩個風電場，均是由于設備生產廠家現場維護人員漏升級設備所致。本次事件還發(fā)現了風機因電氣類故障不應自啟動的問題。

7)某風電場在主網電壓出現小范圍的變化時，7臺風機未成功實現低電壓穿越而脫網停機。原因分析：是由于脫網風機的低電壓穿越參數設置不對，其低電壓脫機的門檻值設置高于南網標準，延時短于南網標準。這是由于不同技術人員設置參數有差異造成的。

8)某風電場同樣在主網電壓出現小范圍不平衡的變化時，24臺風機因變頻器 “電網電流不平衡的判定系數”參數設置存在問題，導致機組脫網。細致的分析還表明，該風電場風機對不平衡電流、電壓的判據有缺陷，在較小功率的運行方式下，容易因極小的不平衡電流導致停機脫網。本次事件同樣存在風電場對相關定值的管理不規(guī)范的問題。

2 問題分析

2.1 技術問題

1)因低電壓穿越功能未做試驗且沒有投入而導致風機大規(guī)模脫網；

2)因多余的保護誤動作導致風機脫網；

3)因IGBT軟件版本未更新，不滿足低電壓穿越要求脫網；

4)因UPS、蓄電池電壓不足影響機組低穿能力，機組脫網；

5)因影響低穿能力的相關參數設置錯誤，機組脫網；

6)因低頻保護動作及風機不平衡電流越限脫網。

2.2 管理及技術儲備方面的問題

這些事件均暴露出風電場運值人員對風電運行的管理出現問題。

2.3 在風電脫網事件調查中出現的問題

1)監(jiān)控或風機有關數據或報文的時間與故障時間不一致；

2)監(jiān)控或風機有關數據或報文時序邏輯混亂，無法準確判斷風機的真正脫網原因，對低電壓能力也無法準確評估；

3)監(jiān)控或風機有關數據或報文、實際電壓值、進入低穿到風機脫網實際延時時間無法準確提供；

4)風機脫網原因眾多，除了低穿外還有三相不平衡、ups異常、變頻器控制等原因引起脫網，分析的難度較大；

5)針對調查結果，具體改進措施、時間進度、閉環(huán)管理不明確。

3 風電管理改進措施

1)新投產風電、光伏等新能源電廠，應在商業(yè)化運行前落實新投電場低電壓穿越功能并向相應調度機構報送檢測證書及報告，確保低電壓穿越功能滿足相關要求并隨風機可靠投運；

2)新投產風電、光伏等新能源電廠，應在并網投產前上報無功補償配置及運行策略等方面的資料。根據相關調度機構下達的無功電壓曲線及時投退無功補償裝置；

3)新投產風電場，應在并網投產前上報自并網功能等方面的資料。風電機組因安自裝置、頻率、電壓、電流、有功、無功等電氣保護動作導致風機脫網的不允許自啟動并網，對應自啟動并網功能應予以退出；

4)新投產風電場應在并網投產前上報涉及低電壓穿越能力的控制系統(tǒng)軟件版本，若發(fā)現有不滿足的情況，電廠應盡快在投產前安排廠家完成軟件版本的升級改造工作；

5)新投產風電場應在并網投產前上報每一臺風電機組涉及低電壓穿越能力的參數，檢查參數是否滿足低電壓穿越要求，若有不滿足的參數，電廠應盡快在投產前安排廠家完成參數更新。

6)各級調度應將風電場、光伏電場的低電壓穿越能力要求納入并網調度協(xié)議中，強化風電場機組、光伏電場的低電壓穿越功能投運工作，落實風電場機組、光伏電場的低電壓穿越能力。

7)各并網運行風電場、光伏電場應全面落實低電壓穿越能力，確保低電壓穿越功能開放：

a.對于具備低電壓穿越功能且已經過的檢測認證的新能源電場，由電場向相應調度機構報檢測認證證書后，經新設備投運申請流程及時投入低電壓穿越功能。

b.對于具備低電壓穿越功能但未經過檢測認證的電場，電場應向相應調度機構報送低電壓穿越能力承諾書，經新設備投運申請流程及時投入低電壓穿越功能。在規(guī)定時間內取得檢測認證證書后，及時報相應調度機構備案。

c.對于具備低電壓穿越功能且報送了檢測認證證書或低電壓穿越能力承諾書的電場，若運行中或現場測試試驗中發(fā)現其實際低電壓穿越能力不滿足要求的，應解網整改。

8)新能源電場按相關標準梳理本電場是否滿足要求，對存在的問題及時進行整改。

9)各新能源電場在正常運行或緊急狀態(tài)下，應能提供必要的動態(tài)無功支持，即各電場動態(tài)無功補償裝置應可靠投入運行，并根據規(guī)范中的電壓控制要求，及時投退固定無功補償裝置。

9)完善新能源電廠二次系統(tǒng)相關設備、功能的配置，未達規(guī)范中二次系統(tǒng)要求的電廠，應制定計劃并與調度相關專業(yè)聯系，盡快落實以滿足規(guī)范要求。

10)各新能源電場故障脫網后不得自動并網，須經過電網調度部門許可后方能并網。

11)各新能源電廠應加強發(fā)電側管理，規(guī)范棄風計算與相關信息上報，提高電廠功率預測準確率。配合自動化專業(yè)，按相關要求完成電廠實時運行數據和功率預測信息接入省調的工作。

12)新能源電廠應注意場內相關電纜頭、風機設備、斷路器、UPS、蓄電池等相關設備的運行維護，可在汛期風小時開展較大范圍的維護和定檢工作。

13)鼓勵新能源電廠開展匯集系統(tǒng)電能質量現場檢測、匯入地區(qū)電網特性研究、保護整定配合等方面的研究，不滿足相關技術標準要求的，應采取措施予以及時治理。

4 結束語

綜上所述，各新能源電廠應積極與廠家合作，充分了解新能源機組控制系統(tǒng)、控制邏輯、功能實現、告警輸出等方面的情況，盡量減少因控制系統(tǒng)冗余功能造成的脫網停機事件。

[1] 南方電網風電場接入電網技術規(guī)范 [S].2011.

[2] 南方電網光伏發(fā)電站接入電網技術規(guī)范 [S].2014.

[3] 風電機組低電壓穿越能力一致性評估方法 [Z].國家風電技術與檢測研究中心，2011.

Analysis on Many Cases of Wind Turbine Off-network in Yunnan Power Grid

ZHANG Jie，HUANG Wei，WU Chen，LI Lingfang
(Yunnan Electric Power Dispatching Center，Kunming 650011)

This paper summarizes the reasons of many off-network cases，finds the exposed problems，and puts forward the relevant measures in the integration and operation and incident investigation of wind power.The better instruction significance is apparent to effectively prevent the large-scale off grid of wind turbines，and improve the operation stability of wind power.

the wind field；wind turbine；off network

TM76

B

1006-7345(2014)05-0118-03

2014-07-02

張杰 (1978)，男，工程師，工學碩士，云南電力調度控制中心，主要從事電力系統(tǒng)分析與控制 (e-mail)jimhorse1978＠163.com。

黃偉 (1979)，男，工程師，工學博士，云南電力調度控制中心，主要從事電力系統(tǒng)分析與控制。

吳琛 (1974)，女，高工，學士，云南電力調度控制中心，主要從事電力系統(tǒng)運行分析與控制的管理工作。