大规模风电接入对继电保护的影响与对策1

1、 大规模风电接入对继电保护的影响与对策 摘要：随着社会发展，各种环境问题的日益突出，这使得人们在发展过程中越来越关心环境保护及能源耗用问题，而风力作为可再生的绿色能源，在发电方面得到了很好的利用。就目前的情况而言，风力发电在新能源开发技术中已较为成熟，同时也是极具开发潜力的发电方法之一。继电保护作为整个电网系统中极为重要的部分，是保证电网安全的第一道防线，在整个电网运行中有着极为重大的意义。关键词：大规模；风电接入；继电保护；影响；对策引言：风能具有清洁、可再生等诸多优点，在煤炭、石油等不可再生资源短缺的情况下，是一种很好的替代能源。利用风力发电，能够很好的缓解我国电能需求紧张的现状。对于风力

2、发电技术的研究由来已久，且取得了很大的成效，当前我国风电装机总容量已达到世界首位。但是由于风能不可控制的特性及风电场规模的不断扩大，对整个电网的安全稳定运行造成了巨大的影响，如系统电压波动、频率波动、谐波污染及继电保护不正确动作等。 1 我国风电并网存在的问题 1.1小电流的选线装置的动作率降低 我国目前的风电场系统以不接地系统为主，可以带单相接地运行长达两个小时，这样的接地方式主要应用于架空线路，因为架空线路接线电流小，并不适用于电缆和架空电路混合系统，所以较容易导致小电流选线装置动作率低，使得小电流的选线装置出现错误的概率增加，如果相关的技术人员在这种情况下不能迅速找到发生故障的部位，并及

3、时采取措施，将会使得故障加重，进而导致安全事故。该错误在电力系统中比较常见，当产生故障的时候，仅仅只有微小的电流显现，这使得相关的技术人员找到故障点变得困难。 1.2主网继电保护配置必须保持完善 故障的性质以及产生故障的部位的电气距离，直接地决定了主网发生短路事故时风电场的并网点的电压，目前，其持续的时间大多是少于0.1秒的，而在0.1秒后将重合，但若是在这种情况下，故障持续的时间超过了0.1秒，便会使风电场遭受第二次的损害，而且第一次的故障和第二次的故障是不同的，风机出力的大小左右着风电机组的短路特性。因此，主网的继电保护配置必须持久地保持完善，这样才能降低风电场出现故障的几率。 2大规模风

4、电接入对继电保护造成的影响 2.1继电保护配置 在电力系统的正常运行时，升压变压器必须要进行调整，大规模风力发电接入时，变压器一定接地，但这样进行处置，联络线的零序会被改变，降低了继电保护器的灵敏度。弱电装置的安装对整个电力系统的稳定有重要的作用，但是这种装置的成本比较高，很多企业没有安装这种装置，但这样电力系统的运行就不会稳定。但现在也没有其他的解决办法，所以对继电保护的配置还需要在进行研究。 2.2电力系统的整体设计 在大规模的风电接入中，整体设计的不完善是其产生问题的主要原因。电力系统本身就有很多的设备设施和执行方案，但这些设施和系统在一个电力系统中运行，并不一定都适合，所以在设计设施和

5、方案时，一定要多方面的进行考虑，不能出现设备与操作方案的不适合的状况，现在的电力系统的规模比较大，如出现问题，那对电网的影响也是很大的，所以在实际的设计中，对电力系统要全面的了解。现在我国的变压器与变电器的连接是先将变压器升压，然后进行电力传输，有关配电网的保护并没有改变，这样，配电网的就有可能出现故障，各方面也容易受到影响，极有可能出现跳闸的情况。 2.3电力运行的稳定 在风力发电中使用的发电机是异步发电机，而其发出的有用功率就是一个问题。在系统运行时，发电机会从中吸收无用功率，而无用功率对整体系统的运行有很大的影响。这样在电网的运行中就容易出现系统不稳定的现象。而风力的大小对系统的稳定也有

6、影响，因为风力的大小是不可控的，所以在实际的运行中电力的传输也是不稳定的。而谐波受不同发电机型号的影响，频率也受其影响，设备的更换也会造成电力系统的不稳定。3 解决对策 3.1增加故障穿越持续时间 传统的重合闸方案已经难以适应现代化风电事业的发展，需要重新研究出瞬时或永久故障的重合闸新原理。如果电场并网中的330kv线路发生故障，假定所带风电场具有lvrt功能，则不同故障及其故障电阻的故障电压不同。当电压小于20%的额定电压时，风电机组的相关设备会全部跳闸。针对我国大规模风电并入超高压电网的发展情况，通过多次零电压的超越，且相邻2次故障穿越持续时间应小于100ms。考虑到系统运行的可靠性和持续

7、的时间，可将其持续的时间增大至125ms左右，风机的考验应小于20%的额定电压的持续时间为625ms。 3.2开展风电低谷的电价试点 为最大限度调动起广泛的电力需求资源，主要采用低谷电价的方式。完全可以借鉴国际上在风电市场比较成熟的经验，在充分体现出风力发电成本低的巨大优势，实现风电的有效利用，例如在丹麦，风电电价的运行方式就是在电价体系基础上，与当前的风电网电价相结合的方式。当前伴随国家风电规模扩大，低谷风电的电价问题也在不断突出，可根据低谷风电特点用途进行计算。例如运用低谷风电采暖的，可根据低于采用燃煤采暖的成本进行计算，也可采用风电边际的电量成本进行计算。 3.3配置完善的监控系统 风电

8、场控制室往往配有完善的监控系统。风电场升压站和变电站中配置的故障录波装置、相量测量装置和质量监测系统等，可以记录事故全过程的相关信息。根据风电场机组的厂家、型号、低电压穿越功能投退状态等，分析事故数据，整定、计算和设计继电保护装置等，大幅提高风电接入系统后继电保护运行的可靠性，进一步研究新型继电保护原理，这对确保整个系统的安全运行具有重要的意义。 3.4开发加强风电场集群的线路继电保护机理 通常情况下，因风电机组无法连续提供短路电流，导致短路电流波形极易因受到模块的影响而发生一定的变化，基于此，如果不对电网带来的短路电流情况进行充分的考虑，一般是很难识别出故障并将其隔离的。同时，如果因电网的应

9、用而导致短路电流，则必须对电力系统保护的延时配合以及定值配合问题进行全面的考虑与分析，这主要是因为排除故障的时间越长，电力系统以及风电场系统就会越来越不稳定，因此，必须对风电厂线路故障的特征进行全面的分析与研究，并不断开发风电场集群的线路继电保护方法。 3.5做好风电及其并网和送出系统的运行维护、事故数据收集及分析工作 风电场控制室自己配有完善的监控系统，风电场升压站及750kv变电站内配置故障录波装置、相量测量装置和电能质量监测记录系统，能够记录事故全过程中的主要电气量数据及保护、开关等动作信息，如升压站母线及出线电压、电流的波形及数据、保护及开关动作信息；升压站无功补偿装置的控制事件记录、自动调整功能投退记录、保护及开关动作信息；脱网机组的运行信息、低电压穿越功能投退状态、保护及开关动作信息、机端三相的电压及电流等。结合全场机组的厂家、型号、涉网保护定值、低电压穿越功能投退状态及电网数据，就能分析继电保护的动作行为、风电机组在故障过程中的表现等，这种事故数据的积累、分析和挖掘对继电保护整定计算、故障分析、保护配置和设计，对提高风电接入系统后继电保护运行可靠性，对进一步研究新型继电保护原理，乃至保证整个系统安全性意义重大。 结语 当前我国面临着能源短缺的严重形势，国家鼓励风力发电的快速发展。大规模风力发电极大地促进