張延林

【摘要】 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，中國(guó)大陸的生態(tài)、能源環(huán)境每況愈下，而這一情況也已經(jīng)成為了諸多方面必須要共同面對(duì)的挑戰(zhàn)。為了協(xié)調(diào)發(fā)展資源環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)二者，中國(guó)大陸正逐步將“可持續(xù)發(fā)展”這一戰(zhàn)略落實(shí)。在此背景下，以風(fēng)電為代表的可再生能源就成為了電力行業(yè)的“著眼點(diǎn)”，但如任風(fēng)電大規(guī)模接入的話，原有電力系統(tǒng)方面的繼電保護(hù)必然會(huì)大受影響。

【關(guān)鍵詞】 大規(guī)模風(fēng)電接入 繼電保護(hù) 影響

一、某風(fēng)電基地實(shí)況

迄2015年為止，該基地風(fēng)電場(chǎng)共出現(xiàn)90次電氣設(shè)備故障，其中最嚴(yán)重者是大規(guī)模風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故。究其原因，多為單個(gè)電纜故障造成，但由于保護(hù)不合理以及集電系統(tǒng)問(wèn)題而擴(kuò)大了事故——如：由于缺失風(fēng)機(jī)電壓穿越能力，造成跳閘現(xiàn)象頻發(fā)。加之無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備造成的高電壓穿越能力缺失有造成了很多風(fēng)電機(jī)組過(guò)壓跳閘等。

二、風(fēng)電場(chǎng)及風(fēng)電機(jī)組故障特征

在此方面，主要包括電流計(jì)算、波形分析、短路電流減弱特征分析（包括穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)）之類。和同步發(fā)電機(jī)相比，由于很多風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)多為感應(yīng)式異步形式，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、時(shí)間均較小，且無(wú)勵(lì)磁裝置，故而其故障特征不同于同步發(fā)電機(jī)。除此之外，因?yàn)橛来胖彬?qū)機(jī)組類屬同步發(fā)電機(jī)，而其并網(wǎng)則需換流器方可實(shí)現(xiàn)，故而其換流器和故障特征間聯(lián)系緊密。加之低電壓的穿越特性、電子設(shè)備保護(hù)方式之類都對(duì)控制要求有很大提升，以至于機(jī)組電磁暫態(tài)過(guò)程日益復(fù)雜化，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)性能大受影響。就電力系統(tǒng)繼電的傳統(tǒng)保護(hù)形勢(shì)而言，其基礎(chǔ)在于發(fā)電機(jī)電源、三相對(duì)稱系統(tǒng)二者，且都以出現(xiàn)假設(shè)故障時(shí)保持同步電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、情況為前提，對(duì)電流實(shí)際大小、短路電流減弱特征加以計(jì)算，之后再進(jìn)一步確定繼電保護(hù)原理、選擇開關(guān)設(shè)備。

三、風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響

3.1小電流系統(tǒng)故障選線難

目前，中國(guó)大陸絕大多數(shù)35kV集電系統(tǒng)均不接地，且單相接地均有1-2h運(yùn)行時(shí)間。但其往往要依靠配電系統(tǒng)。很多時(shí)候，其比較適合架空線路。若是將其用于混合發(fā)電系統(tǒng)的話，其接線方式必然難稱合理。同時(shí)，由于“小電流選線裝置”這一系統(tǒng)配置正確率較低，故而單相接地隱患難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以至于故障放大。為避免這一情況，故障選線有必要借助于各種暫態(tài)信號(hào)，以此來(lái)打破常規(guī)，最終對(duì)選線困難加以有效降低，并有效提升機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.2風(fēng)電機(jī)組短路

配置運(yùn)行穩(wěn)定往往和電壓成正比，如，高于330kV的主網(wǎng)會(huì)有100%的事故切除率，但主網(wǎng)短路的話，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓所受影響也將巨大。如圖1所示，故障持續(xù)時(shí)間小于0.1s的話，往往會(huì)在延遲1s后重合。一般而言，第一次故障和風(fēng)電場(chǎng)短路電流都有所差異，且其風(fēng)電機(jī)組難以穿越第二次沖擊。

3.3波動(dòng)性能源并網(wǎng)

很多電力電子元件都會(huì)由于波動(dòng)性能源并網(wǎng)而改變運(yùn)行方式，機(jī)組與系統(tǒng)也會(huì)因此降低靈敏性。同時(shí)在并網(wǎng)后，由于多方面因素影響，造成傳統(tǒng)的分析方式變得不合時(shí)宜。

四、繼電保護(hù)接入大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的思路及方法

1、深入研究故障電流的波形特點(diǎn)。短路電流的最大值和衰減特征是很多繼電保護(hù)裝置的“保護(hù)重點(diǎn)”，一般而言，波形特點(diǎn)、故障暫態(tài)濾波算法二者是影響繼電保護(hù)性能的最大影響力，且其也會(huì)對(duì)工頻電氣量計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響，由此，必須必要分析短路故障后的電流波形，從而全面、仔細(xì)分析繼電保護(hù)性能。

2、加強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)操控系統(tǒng)、繼電保護(hù)自動(dòng)裝置二者的配合。繼電保護(hù)定制、時(shí)限方面，電網(wǎng)保護(hù)是主要的配合要素。在此過(guò)程中，具體配置整定往往“政出多門”，為此，不同部門有必要加強(qiáng)交流，在協(xié)調(diào)基礎(chǔ)上開展活動(dòng)，以此來(lái)有效避免定值問(wèn)題造成的意外脫網(wǎng)。此外，還要加強(qiáng)電網(wǎng)自動(dòng)重合閘、后備保護(hù)之類緊急情況下各種保護(hù)工作，也要提升協(xié)調(diào)與配合風(fēng)電場(chǎng)控制工作力度。

3、開發(fā)線路繼電保護(hù)體系。在此方面主要是針對(duì)風(fēng)電機(jī)組難以提供短路電流或者由于應(yīng)用電網(wǎng)而產(chǎn)生短路電流的問(wèn)題，“對(duì)癥下藥”地開發(fā)各種形式的線路繼電保護(hù)形式。

五、結(jié)語(yǔ)

目前，中國(guó)大陸電力企業(yè)發(fā)展中，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為重要趨勢(shì)，故而在智能電網(wǎng)構(gòu)建過(guò)程中，要基于大規(guī)模風(fēng)電接入這一背景制定繼電保護(hù)措施，以此來(lái)避免脫網(wǎng)事故，以此提升電網(wǎng)安全可靠性。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 余東海.淺談大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策[J].通訊世界，2015（22）.

[2] 蘭會(huì)詳.大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策[J].價(jià)值工程，2014（34）.