大规模风电接入的继电保护问题综述

大规模风电接入的继电保护问题综述

洪武东

国网石嘴山供电公司753000

摘要：改革开放以后，我国提出了可持续发展、绿色发展观念，受可持续发展观念的影响，许多自然资源被运用到电力的供应方面，并且风力资源被大量运用。继电保护是整个电力网的首要防线，一旦电网运作出现状况，继电保护就会首先发挥其保护作用。本文主要研究分析大规模风电接入的继电保护问题，以及解决这些问题的具体措施和对策。

关键词：大规模；风电接入；继电保护；问题

继电保护位于电网保护的首位，他能够在电网运行发生故障时快速的隔离故障，并对整个电网进行有效保护，确保同一故障不会再次发生，并保障电路从新正常运行。我国的继电保护问题主要存在于三个方面，其一，风电机组以及风电场的故障特征分析；其二，风电场集电线路及网络的继电保护问题；其三，大规模风电接入输电网的继电保护问题。

1.风电接入风电继电保护存在的主要问题

1.1风电机组以及风电场的故障特征分析

多数风电机组都是采用感应式的异步发电机，有不可避免的缺点，其转动惯量和时间常数小，并且没有专门的励磁装置，同时，同步发电机与故障特征差别极为大[1]。而永磁直接驱动机组虽是同步发电机，但是通过换流器与其工作同网，其换流器控制特征与故障特征息息相关。其次，电子电力设备自身的保护功能和低电压穿越等有较为特殊的要求，从而附加了风电机组运行的额外要求。这些都都极有可能增加风电机组以及风电场运行过程的复杂性，从而影响继电保护效果。

1.2风电场集电线路及网络的继电保护问题

大型的风电场内部继电线路大多都是采用35kv电压等级，但是与传统的配电输送网络结构相比存在极大的区别。在任何一个风电场的集电线路当中，由于各主要母线上都有电源分布其中，因此，在继电保护中，我们称其为等效双端电源元件，而传统的继电保护网络在其运行过程当中已不能充分发挥其原有的保护作用，即使一定工作原理有保护的作用，但因运行原则的不同，保护功效也会被极大削弱。

1.3大规模风电接入输电网的继电保护问题

在全球范围内，风电资源的大规模运用都会遇到远距离运输和中转运输的问题，因此，电网的继电保护必须要解决远距离运输问题和风电机电源故障特征等问题[2]。风电具有较大的波动性和随机性，这两种性能会对整个电力输送网络造成最直接的影响，因继电保护的适应性和风力输电网配置有一定的配合关系，导致要想提高其工作性能原理就需要进一步的研究和优化。由于全球范围内继电保护专业研究机构较少，在加上国家对其重视度不高，投资力度不够，以及相关专业性人才的缺乏，导致我国的继电保护研究水平较低，同时，继电保护的运用也受环境和范围的限制。

2.解决风电接入风电继电保护问题的具体措施

2.1加强对故障后故障电流波形特征的分析

故障后故障电流波形特征分析是继电保护运用的前提，就目前的研究状况来看，所有的研究的重点都放在了短路电流的大小值与独立电流的衰减特征方面，对于继电保护的研究也只是单纯的从继电保护的稳定性和配合性方面考虑，并没有对其继电保护原理进行研究，研究重点过分偏离继电保护本身[3]。

在继电保护实际研究过程当中，应加强对继电保护故障特征的研究，对继电保护的保护作用不应持有怀疑态度，因为继电保护是整个电网出现故障后正常运作的第一道防线，它能及时制止电网运作问题继续扩大化。并且加强对继电保护的保护性和波动性所造成的故障特征进行充分研究，对继电保护本身得工作原理也要加强研究，不断提高研究水平和研究范围。

2.2建立电磁暂态仿真系统

在对新出现的高科技事物的功能不够全面了解的情况下，可建立暂态仿真系统，对其性能进行进一步的研究。电网当中的双馈型风电机组和永磁直驱机组所占比例逐步增加，对于这些复杂多变的控制系统和电力机组，可合理的建立电磁暂态仿真系统，对其在继电保护多变的动态下进行各时段的动态变化记录，在掌握其变化动态的基础上，将其动态变化和故障特征进行更深层次，更全面的研究，并科学合理的将继电保护原理运用到电网当中去，从而确保电网继电保护的稳定性和安全性，并加深对继电保护各环节工作原理和各运行电组功能故障特征的了解。

2.3重视风电场自动控制系统和电网继电保护与安全自动装置的配合

我们上面提到过，风电场的低电压控制、风电场的继电保护的特定值和特定时都需要与继电保护相互配合才能正常运作。就目前研究阶段而言，风电场与继电保护属于两个不同的研究管理部门，因此在研究和运行过程当中应不断加强两者之间的配合度，尽量避免因特定值问题所造成的继电器意外脱网事故[4]。与此同时，应当重视风电场自动控制系统和电网继电保护与安全自动装置的配合，加强电网与自动重合闸、各种后备闸继电器以及紧急情况下切机负荷等继电器与风场控制的配合，从而构建协调的电力系统继电保护体系。

3.总结

总而言之，由于我国对大规模风电接入的继电保护研究分析的不够全面，导致继电保护在电网运行过程当中出现了各种各样的问题。为有效解决这些问题，加大风电接入继电保护在电网当中的运用范围，国家研究相关部门应当加强对故障后故障电流波形特征的分析，建立电磁暂态仿真系统，重视风电场自动控制系统和电网继电保护与安全自动装置的配合，从而提高继电保护在电网运行过程当中的保护功效。

参考文献

[1]焦在强.大规模风电接入的继电保护问题综述[J].电网技术,2012,07:195-201.

[2]何世恩,姚旭,徐善飞.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].电力系统保护与控制,2013,01:21-27.

[3]喻婷.浅谈大规模风电接入的继电保护问题[J].企业技术开发,2016,04:56-57.

[4]兰会详.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].价值工程,2014,34:63-64.