陶颋晟

【摘 要】由于社會(huì)發(fā)展迅速，人們對(duì)電能的需求量也在逐步增加，為可以充分滿足人們用電的需求，在多數(shù)地區(qū)中都開(kāi)展了風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目，同時(shí)緩解了用電的需求量，可是該種風(fēng)力發(fā)電形式對(duì)繼電保護(hù)有一些影響。所以，本文以風(fēng)電接入后繼電保護(hù)性能為切入點(diǎn)，分析了風(fēng)電接入給繼電保護(hù)帶來(lái)的影響，探討了適應(yīng)風(fēng)電接入的舉措，以供相關(guān)人員研究和參考。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電接入；繼電保護(hù)；影響

伴隨能源危機(jī)與生態(tài)環(huán)境問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，風(fēng)電等可再生資源能源受到了社會(huì)各界人士的關(guān)注，根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明風(fēng)電裝機(jī)容量增加了，在風(fēng)電市場(chǎng)內(nèi)處在較高的位置，風(fēng)電變成了三大電源之一。雖風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模排全球第一，可是風(fēng)電運(yùn)行過(guò)程中慢慢顯現(xiàn)出很多問(wèn)題，風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)問(wèn)題屢發(fā)。繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全運(yùn)行的首道防線，從一開(kāi)始的識(shí)別且切除故障元件避免被損壞，發(fā)展到了迅速切除故障問(wèn)題，阻遏系統(tǒng)運(yùn)行情況更加嚴(yán)重、提升并列運(yùn)行安全的多重任務(wù)，為確保電能有效傳輸與利用起到了一定作用。風(fēng)電接入將電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)改變了，給繼電保護(hù)配置帶來(lái)了全新的挑戰(zhàn)。此次研究就風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)影響問(wèn)題進(jìn)行了論述。

一、風(fēng)電接入后繼電保護(hù)性能

通常而言，風(fēng)電場(chǎng)是由很多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組成的，每一個(gè)機(jī)組生產(chǎn)的電能經(jīng)過(guò)集電線路聚集，以風(fēng)電場(chǎng)送出變壓器外送到系統(tǒng)。風(fēng)電場(chǎng)及送出線的保護(hù)配置就是：

首先，送出變壓器保護(hù)。風(fēng)電場(chǎng)送出變壓器中依舊采用的普通的變壓器保護(hù)，該原理就是雙側(cè)及三側(cè)在故障前后電壓與電流具備一樣的頻率，借助電流差動(dòng)原理推斷出區(qū)內(nèi)及區(qū)外的故障。有關(guān)調(diào)查表明DFIG在故障階段投入Crowbar電路來(lái)達(dá)到LVRT，集電線風(fēng)機(jī)側(cè)與風(fēng)機(jī)出口電源頻率伴隨故障前工作情況出現(xiàn)偏移，基于傅里葉工頻算法電流基頻相量幅值根據(jù)某種規(guī)律進(jìn)行擺動(dòng)，因而，基于相量值的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流和制動(dòng)電流會(huì)議很多的頻率分量大規(guī)模波動(dòng)，不能確保差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作。投進(jìn)Crowbar電路以后，風(fēng)電場(chǎng)側(cè)頻率偏移工頻，借助傅里葉工頻算法不能正確獲取差流內(nèi)的2次諧波。所以，一般的電力變壓器保護(hù)不適合使用在風(fēng)電接入系統(tǒng)內(nèi)。

其次，風(fēng)電場(chǎng)送出線路保護(hù)。我國(guó)風(fēng)電基本使用的是超高壓遠(yuǎn)距離送出。送出線路保護(hù)依舊使用普通輸電線路保護(hù)配置，配置縱聯(lián)保護(hù)作為主保護(hù)，不思考風(fēng)電特征。故障階段的風(fēng)電集中接入?yún)^(qū)電網(wǎng)的電磁暫態(tài)特性與一般的能源電網(wǎng)不相同，基于過(guò)去的電力系統(tǒng)故障暫態(tài)響應(yīng)的繼電保護(hù)動(dòng)作性能不能確保。一些地區(qū)屢屢出現(xiàn)風(fēng)電送出線路保護(hù)誤選問(wèn)題。具有低電壓穿越性能的雙饋式風(fēng)電場(chǎng)送出線路三相故障過(guò)程中，轉(zhuǎn)子電流是衰減直流，風(fēng)機(jī)的機(jī)端基于故障前轉(zhuǎn)速率的交流電動(dòng)勢(shì)衰減速度快，同時(shí)風(fēng)電場(chǎng)阻抗比系統(tǒng)測(cè)阻抗大。風(fēng)電場(chǎng)測(cè)電壓是由電網(wǎng)工頻電壓來(lái)支撐的。風(fēng)電場(chǎng)測(cè)電流是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的非工頻交流，導(dǎo)致電壓與電流頻率有差異。

二、風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)帶來(lái)的影響分析

（一）風(fēng)電機(jī)組短路問(wèn)題

一般情況下，電壓很高的配置運(yùn)行是非常穩(wěn)定的。打個(gè)比方，330kV及330kV以上的主網(wǎng)繼電保護(hù)配置是很健全的，事故切除率是100%，倘若主網(wǎng)出現(xiàn)短路問(wèn)題，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓就會(huì)遭到故障性質(zhì)以及故障點(diǎn)電氣距離所影響。如果故障連續(xù)時(shí)間是0.1S以內(nèi)，那么就會(huì)在1S以后重合。風(fēng)電場(chǎng)短路電流與首次故障問(wèn)題有一定的差別，具有LVRT能力的風(fēng)電機(jī)組未必可以穿越二次沖擊。因而，具有LVRT能力與風(fēng)機(jī)出力大小與否等和風(fēng)電機(jī)組短路特點(diǎn)有著非常緊密的聯(lián)系。

（二）波動(dòng)性能源并網(wǎng)問(wèn)題

因?yàn)椴▌?dòng)性能源并網(wǎng)，很多電力電子元件的運(yùn)行方法出現(xiàn)了一定的改變，將機(jī)組及系統(tǒng)的靈活性降低了，給運(yùn)行方法的新原理保護(hù)探究提出了嚴(yán)要求。風(fēng)電并網(wǎng)以后，被各方面因素所影響，比如，受正負(fù)序不等與控制系統(tǒng)等影響，導(dǎo)致原來(lái)的故障分類截取與疊加原理等分析方式無(wú)法使用在這一系統(tǒng)之中，必須要深入探索常規(guī)縱聯(lián)方向及距離等。

（三）小電流系統(tǒng)選線困難

大部分35kV集電系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，單相接地運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間通常保持在兩小時(shí)以為。這樣的接地方法應(yīng)當(dāng)利用配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。一般條件下，其適合使用在接地電流小的架空線路中。假設(shè)把其運(yùn)用在架空線路與電纜混合發(fā)電系統(tǒng)，該種接線方法一定是不科學(xué)的。因?yàn)榕渲玫男‰娏鬟x線裝置選線準(zhǔn)確性不高，相關(guān)工作人員難以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)單相接地問(wèn)題，造成故障變大。為防止故障變大，需要經(jīng)過(guò)電流行波等暫態(tài)信號(hào)開(kāi)展故障選線，突破過(guò)去的思維，將小電流系統(tǒng)故障選線難度減小，借此來(lái)提升風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

三、適應(yīng)風(fēng)電接入的對(duì)策

要想保證風(fēng)電接入的安全性以及適應(yīng)性，必須要相關(guān)工作人員思考到電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的要求，主動(dòng)遵從風(fēng)電場(chǎng)集電系統(tǒng)接線方法與保護(hù)配置基本原則，綜合協(xié)調(diào)，配合風(fēng)電機(jī)組保護(hù)及配繼電保護(hù)，把繼電保護(hù)當(dāng)作風(fēng)電接入的首道防線，同時(shí)增加對(duì)其的關(guān)注力度。

（一）使用機(jī)電系統(tǒng)接地方法

風(fēng)電場(chǎng)35kV運(yùn)行線路過(guò)程中，集電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方法會(huì)影響到風(fēng)電場(chǎng)安全。風(fēng)電場(chǎng)功能密度低，同時(shí)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電出力時(shí)間是額定功率20%。例如，在酒泉風(fēng)電場(chǎng)之中，一條35kV集電線路有功潮流比10MW小。這不單單不會(huì)對(duì)用戶帶來(lái)一定的影響，與此同時(shí)也不會(huì)影響到電網(wǎng)安全運(yùn)行，還能夠有效彌補(bǔ)過(guò)去配電系統(tǒng)里面切除線路與用戶停電的缺陷。為可以防止故障變大，在新建設(shè)的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)，需要借助集電系統(tǒng)接地法，配置繼電保護(hù)裝置，在合適的方位配置具備跳閘能力的小電流接地選線設(shè)備，這樣有益于在單相接地以后實(shí)時(shí)切除故障問(wèn)題，保證風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行是安全的，穩(wěn)定的。

（二）配置完整的監(jiān)控系統(tǒng)

風(fēng)電場(chǎng)控制室配置了健全的監(jiān)控系統(tǒng)。風(fēng)電場(chǎng)升壓站與變電站里面配置的故障錄波設(shè)備、相量測(cè)量設(shè)備等，能夠有效記錄事故整個(gè)過(guò)程的信息。按照風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組廠商與型號(hào)等，全面分析事故信息，計(jì)算與設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置，提升風(fēng)電接入系統(tǒng)以后，繼電保護(hù)運(yùn)行的安全性與可靠性，從而深入探索新的繼電保護(hù)原理，此對(duì)于保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要作用。

結(jié)束語(yǔ)：

總的說(shuō)來(lái)，風(fēng)力發(fā)電對(duì)我國(guó)的發(fā)展而言起著非常重要的作用，所以，應(yīng)當(dāng)在全國(guó)范圍以內(nèi)進(jìn)行廣泛開(kāi)展?？墒菍?duì)于風(fēng)電接入中，對(duì)電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的影響這一問(wèn)題，必須要引起系統(tǒng)中相關(guān)部門(mén)工作人員的高度重視，從而制定出有效的解決方案，以期可以促使該種風(fēng)力發(fā)力形式的快速發(fā)展，而不再遭到繼電保護(hù)問(wèn)題的干擾，進(jìn)而給社會(huì)的發(fā)展貢獻(xiàn)出一份力量。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）