新能源发电继电保护技术规程

新能源发电继电保护技术规程一、引言伴随“双碳”目标推进，光伏、风电等新能源发电规模持续扩张，其电力电子化、间歇性、低惯量等特性对电网安全稳定运行提出全新挑战。继电保护作为保障新能源发电系统可靠并网、设备安全的核心技术，需建立适配其特性的技术规程，以规范设计、配置、运维全流程，降低故障风险，提升新能源消纳能力。本文结合行业实践与技术发展，从核心原则、类型化保护要求、配置规范、整定方法及运维优化等维度，解析新能源发电继电保护技术规程的关键要点。二、继电保护技术规程核心原则新能源发电继电保护需在可靠性、选择性、速动性、灵敏性基础上，充分适配新能源特性：（一）适配电力电子化特性新能源发电单元（如光伏逆变器、风电变流器）故障电流受控制策略限制，呈现峰值低、衰减快的特征，需优化保护判据（如采用基于暂态特征或模型识别的算法），避免传统过流保护“拒动”或“误动”。（二）兼顾并网与孤岛安全需防止新能源发电系统脱离主网后形成“孤岛运行”，避免设备过压/过流；同时保障电网故障时新能源单元的低电压穿越（LVRT）能力，通过保护配合实现故障快速隔离与机组不间断运行。（三）分层分级保护协同新能源电站（场）需建立“设备级-汇集级-并网级”三级保护体系：设备级保护（如逆变器、风机本体）快速切除故障；汇集/并网级保护（如集电线路、升压变）实现系统级故障隔离，避免故障蔓延。三、不同新能源类型的保护技术要求（一）光伏电站继电保护1.直流侧保护针对光伏阵列串联导致的直流过压/过流，配置直流熔断器（或直流断路器），结合电压/电流传感器实现快速分断；需防范电弧故障（PV串并联接头松动、绝缘破损），采用光纤测温、局部放电监测等技术辅助故障定位。2.交流侧与并网保护逆变器出口配置过流、过压、频率异常保护，并网母线需设置孤岛检测装置（如主动频移法AFD），避免非计划孤岛运行；升压变保护需适配光伏电站“弱电源”特性，优化差动保护制动系数，防止区外故障误动。（二）风力发电场继电保护1.风机本体保护变桨系统、发电机需配置超速、过温、过振动保护，变流器（如全功率变流器）需监测直流母线过压、IGBT故障，通过“软切出”（逐步降低功率）或“硬切出”（直接脱网）快速隔离故障。2.集电线路与并网保护集电线路（多为35kV及以下）采用速断、过流保护，需考虑风机故障电流“多源叠加”特性（多台风机同时向故障点馈流），优化定值以避免“无选择性跳闸”；并网侧需配置低电压/高电压穿越保护，结合SVG（静止无功发生器）等装置，在电网故障时维持机组并网，故障恢复后自动重启。四、保护配置与整定计算规范（一）保护配置层级设备级：光伏逆变器配置“过流+过压+孤岛”保护，风电变流器配置“直流母线保护+IGBT故障保护”，风机配置“超速+振动”保护，变压器配置“差动+瓦斯+后备过流”保护。汇集级：集电线路配置“速断+过流+零序过流”保护，汇集母线配置“母差（或不完全母差）+电压/频率异常”保护。并网级：升压变高压侧配置“差动+后备过流”保护，并网线路配置“距离+零序+失步”保护（适配新能源电站“弱馈”特性，优化距离保护方向元件）。（二）整定计算方法1.故障电流特性分析利用电磁暂态仿真软件（如PSCAD/EMTDC、RTDS），模拟新能源电站（场）不同故障场景下的电流、电压波形，分析故障电流峰值、衰减特性（如光伏逆变器故障电流持续时间短、幅值低）。2.定值整定原则设备级保护：光伏逆变器过流保护定值需结合“最大连续运行电流+逆变器过载能力”，风电变流器过流定值需考虑“风机故障电流叠加系数”（多台风机同时故障时的电流放大倍数）。系统级保护：并网线路距离保护需“弱化”方向元件（新能源电站故障时正序阻抗角变化大），采用“故障分量+暂态能量”判据提升灵敏性；零序保护需考虑新能源电站“低零序电流”特性，优化启动值与动作时间。五、运维与检测技术要求（一）日常巡检与状态监测保护装置需具备自检功能（如硬件故障、通信中断告警），定期校验采样精度、出口回路可靠性；采用在线监测系统（如光纤传感、无线测温）监测直流侧接头温度、变压器油色谱，提前预警绝缘故障。（二）故障分析与优化故障后需结合故障录波数据（记录保护动作前后的电流、电压波形），分析保护动作逻辑是否正确，优化定值（如调整过流保护时限、孤岛检测阈值）；建立“保护-设备-电网”联动分析机制，针对频繁动作的保护，排查设备隐患（如光伏组件隐裂、风机轴承磨损）。六、新技术应用与规程发展趋势（一）智能保护技术基于边缘计算+物联网，在风机、逆变器端部署智能保护单元，实时采集设备状态（如温度、振动、功率模块状态），自适应调整保护定值（如根据光照强度、风速优化过流定值）。（二）广域保护协同利用5G/光纤通信，实现新能源电站（场）与电网调度的保护信息交互，在电网故障时快速协调“切机/切负荷”与“低电压穿越”策略，提升系统稳定性。（三）数字孪生与仿真优化构建新能源电站（场）数字孪生模型，模拟极端故障场景（如多机故障、电网扰动），验证保护配置与定值的可靠性，为规程修订提供数据支撑。七、结语新能源发电继电保护技术规程需随技术迭代持续完善，既要坚守“四性”原则，又要突破传统保护的思维定式，适配电力电子化、低惯量等新特性。通过分层分级的保护配置、精准的整定计算、智能