謝立

摘要：現(xiàn)如今，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電越來(lái)越受到關(guān)注。風(fēng)電并網(wǎng)方式主要分為分布式接入和集中式接入，分別針對(duì)兩種接入方式，研究風(fēng)電接入后對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響。分布式接入時(shí)，風(fēng)電接入影響配電網(wǎng)電流保護(hù)的靈敏度、保護(hù)范圍，甚至造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng);集中式接入時(shí)，風(fēng)電弱電源特性可能造成風(fēng)場(chǎng)側(cè)繼電保護(hù)故障誤選相及距離保護(hù)拒動(dòng)，并且風(fēng)電故障期間低電壓穿越控制策略使得風(fēng)電機(jī)組故障暫態(tài)特性完全不同于傳統(tǒng)同步機(jī)組，將直接影響各類(lèi)保護(hù)的動(dòng)作行為。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電接入;電網(wǎng)繼電保護(hù);影響

風(fēng)力發(fā)電能夠在調(diào)整電源結(jié)構(gòu)的同時(shí)減少污染氣體的排放，并在之后有效地降低能源進(jìn)口方面的壓力，并更好地提升我國(guó)能源供應(yīng)的安全性。但由于風(fēng)力發(fā)電成本較高，所以沒(méi)有辦法和火力發(fā)電一樣取得好的效果。風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)電網(wǎng)中占據(jù)的比例將越來(lái)越高。但風(fēng)力發(fā)電本身的隨機(jī)性和不可控性給電網(wǎng)的運(yùn)行和管理帶來(lái)了很大的影響。為了能夠更好地提高電網(wǎng)接納風(fēng)電的能力，有效地研究風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響顯得尤為重要。

1故障特性及繼電保護(hù)

1.1故障特性

繼電保護(hù)是基于系統(tǒng)故障特征分析與設(shè)計(jì)得來(lái)。風(fēng)電機(jī)組與風(fēng)電場(chǎng)的故障分析是其中的重要環(huán)節(jié)，同步發(fā)電機(jī)電源與三項(xiàng)對(duì)稱系統(tǒng)是傳統(tǒng)意義上繼電保護(hù)的基礎(chǔ)內(nèi)容。傳統(tǒng)意義上的繼電保護(hù)系統(tǒng)存在一定的缺點(diǎn)，系統(tǒng)發(fā)生問(wèn)題前后，同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)與狀態(tài)并不會(huì)發(fā)生變化。而現(xiàn)階段使用的異步發(fā)電機(jī)由風(fēng)電機(jī)組組成，相較于傳統(tǒng)意義上的同步發(fā)電機(jī)，系統(tǒng)故障的出現(xiàn)是由于自身結(jié)構(gòu)引起。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)短路時(shí)，傳統(tǒng)的異步發(fā)電機(jī)短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)大電流，然后迅速衰減為零，該過(guò)程持續(xù)時(shí)間較短，并不能為系統(tǒng)提供短路電流。雙饋式發(fā)電機(jī)相較于傳統(tǒng)的異步發(fā)電機(jī)，可為短路系統(tǒng)提供短路電流，同時(shí)其電流衰減時(shí)間較長(zhǎng)。

1.2繼電保護(hù)

（1）勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的缺失。現(xiàn)階段，大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電廠常用的機(jī)型為鼠籠型異步電機(jī)，該電機(jī)無(wú)勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)短路時(shí)，電流衰減較快，無(wú)法為短路系統(tǒng)提供短路電流。（2）選項(xiàng)裝置電流小動(dòng)作率較低。不接地系統(tǒng)不易保障系統(tǒng)安全，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)安全故障時(shí)，不利于故障的解除。不接地故障線路與電路電容電流較小，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)故障難以排除。（3）波動(dòng)性并網(wǎng)靈敏度較低。由于受到控制系統(tǒng)等多種因素的影響，風(fēng)電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并網(wǎng)后，難以滿足電力系統(tǒng)中對(duì)靈敏度的要求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中選項(xiàng)單元與距離受到影響，進(jìn)而產(chǎn)生繼電保護(hù)問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)接入風(fēng)電后，升壓變壓器由于接地產(chǎn)生變化，進(jìn)而使零序網(wǎng)絡(luò)隨之變化，最終降低零序網(wǎng)絡(luò)的靈敏度。（4）當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線斷開(kāi)后，其中的自動(dòng)重合閘難以閉合?，F(xiàn)階段，我國(guó)普遍使用的檢同期方式對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求較高，網(wǎng)絡(luò)線斷開(kāi)，很大程度上會(huì)影響風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而影響檢同期的成功率，使得重合閘無(wú)法閉合，進(jìn)而產(chǎn)生風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)的故障。（5）劇動(dòng)常態(tài)化。由于設(shè)備缺少弱饋保護(hù)，進(jìn)而很大程度上減弱了并聯(lián)網(wǎng)點(diǎn)聯(lián)絡(luò)線的保護(hù)性，使系統(tǒng)出現(xiàn)部分劇動(dòng)。

2風(fēng)力發(fā)電對(duì)繼電保護(hù)影響

2.1部分電路故障存在選線影響

在電路機(jī)組正常工作的情況下，大部分的35kV集電系統(tǒng)采用的系統(tǒng)都是不接地系統(tǒng)，在單向接地時(shí)，一般是一至二個(gè)小時(shí)，在風(fēng)電工程中，這種接地方式都應(yīng)借鑒配點(diǎn)系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到正常運(yùn)行的目的，但一般情況下只有電流比較小的架空線路才會(huì)采取這種接地方式，而其它的線路，對(duì)這種接地方式的使用十分少見(jiàn)，如果將這種系統(tǒng)強(qiáng)行安置到不適用的電纜和架空線路的混合系統(tǒng)中，可能短時(shí)間內(nèi)降低成本，但此時(shí)也會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)不匹配而存在安全隱患。小電流系統(tǒng)的選線條件比較苛刻，導(dǎo)致選線的正確率比較低，而且在選線錯(cuò)誤的情況下，這個(gè)潛在的隱患還不容易被工作人員所發(fā)現(xiàn)，致使故障覆蓋面廣，造成更大的損失，所以小電流的體統(tǒng)故障選線難。

2.2風(fēng)電接入容量對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)的影響

針對(duì)那些已連接有風(fēng)電的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的線路來(lái)說(shuō)，假設(shè)這個(gè)風(fēng)電容量的占比在這個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)額比例小，那么這個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)程度不會(huì)受到很大的影響?，F(xiàn)在很多的研究也是將這個(gè)較小容量的影響情況忽略。然而，當(dāng)風(fēng)電接入到電網(wǎng)容量的數(shù)量是多重或量大的情況，那么此時(shí)的電路系統(tǒng)則不能忽略會(huì)產(chǎn)生的故障電流。當(dāng)故障出現(xiàn)，不一樣位置的保護(hù)點(diǎn)能夠感覺(jué)到風(fēng)電接入所帶來(lái)的不一樣的短路電流，并確認(rèn)其輸出的容量不斷改變。因此，有需要探討不一樣容量的風(fēng)電接入對(duì)整體保護(hù)的影響。通過(guò)保護(hù)1的短路電流依舊是依靠系統(tǒng)電源衡量的，與后面風(fēng)電的接入并無(wú)聯(lián)系，而此時(shí)通過(guò)保護(hù)2的短路電流依靠此時(shí)的風(fēng)電接入來(lái)衡量產(chǎn)生，而且這中間是隨著它的容量的增加進(jìn)一步增大，當(dāng)這個(gè)限定的容量增大至一定的值域后便能夠讓保護(hù)2出現(xiàn)誤動(dòng)。

3應(yīng)對(duì)措施

3.1加強(qiáng)重合閘管理

重合閘的使用會(huì)對(duì)繼電保護(hù)的功能產(chǎn)生重要影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)風(fēng)電接入產(chǎn)生影響。當(dāng)重合閘出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)極大地影響風(fēng)電接入保護(hù)效率，因此對(duì)重合閘故障的及時(shí)處理十分重要。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)法準(zhǔn)確定位繼電保護(hù)裝置故障時(shí)，即使系統(tǒng)的實(shí)際電壓值較小，系統(tǒng)也會(huì)因電壓參數(shù)異常導(dǎo)致重合閘跳閘，但仍保持LVRT功能不變。系統(tǒng)可通過(guò)使用多次零電壓穿越，使系統(tǒng)穿越時(shí)間低于100ms/次，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行的狀況，穿越時(shí)間也可設(shè)置為125ms/次。

3.2延長(zhǎng)故障穿越時(shí)間

從有經(jīng)驗(yàn)的人士探討得出的結(jié)果來(lái)看，根據(jù)電源的某些特點(diǎn)和輸電保護(hù)裝置發(fā)現(xiàn)，對(duì)于風(fēng)電組來(lái)說(shuō)，并網(wǎng)線路的重合閘的作用還是很大。然而傳統(tǒng)的一些重合方案已然很難再適應(yīng)現(xiàn)代的風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展，這樣傳統(tǒng)的重合方案必將被淘汰，那么就需要對(duì)永久故障的重合閘原理進(jìn)行重新研究。例如：電場(chǎng)并網(wǎng)中使用的330kV線路發(fā)生故障，要是帶電場(chǎng)具有LVRT這樣的功能，那出現(xiàn)不一樣的故障電壓就會(huì)有差異。一般來(lái)說(shuō)，如果電壓小于20%的額定電壓時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的有關(guān)裝置就會(huì)檢測(cè)到，然后相關(guān)設(shè)備會(huì)全部跳閘，這種裝置配備相比之下更具安全性。對(duì)于我國(guó)目前這些大規(guī)模的電網(wǎng)發(fā)展情況來(lái)看，因?yàn)槎啻伪涣汶妷撼?，而且相間的故障穿越持續(xù)時(shí)間會(huì)比一百ms更小。如此看來(lái)，在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，可以根據(jù)這個(gè)情況加長(zhǎng)時(shí)間，這樣對(duì)風(fēng)機(jī)的考驗(yàn)也會(huì)比額定電壓持續(xù)的時(shí)間短，這樣一來(lái)就增加了故障穿越的持續(xù)時(shí)間，使風(fēng)電接入更加可靠。

4結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮發(fā)展，人們環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，而風(fēng)力發(fā)電可在一定程度上滿足社會(huì)對(duì)清潔能源的需求。但由于風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中，受到較多不定因素的影響，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仍需不斷改善，以滿足社會(huì)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)故障控制的要求。

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（作者單位：龍?jiān)搓兾黠L(fēng)力發(fā)電有限公司）