摘要：伴随着风电技术的不断发展，我国风电装机总容量不断升高，很大程度上缓解了我国电力能源不足的问题。然而由于风能具有不可控的特性，当大规模风电并网时，将会对整个电网的运行造成较大影响，比如电力系统出现电压波动、谐波污染、继电保护不正确动作等，严重威胁到电网的安全稳定运行。本文重点分析和探讨大规模风电接入对继电保护造成的影响及相应的解决对策。
关键词：风电技术；继电保护；存在问题；解决对策
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。风电场接入电网后必将对整个电网的继电保护产生一定的影响。
1风电场及风电机组的运行特点
风电场主要是由风电机组、集电系统、升压站及厂用电系统组成，其中风电机组一般是选用异步发电机。风电场中有很多个风电机组，在将电能送入升压站前，先要由集电系统将风电机组生产的电能按组收集起来，最终汇集为一条架空线路。由于大量应用了异步发电机，当并网运行时需要从电网中吸收大量的无功功率，所以为了减轻电网无功负担，提高供电质量，在每台风电机端都配置了电容器组。鉴于异步发电机的运行特点，当风速及风力机输出功率发生变化时，注入电网的有功及吸收的无功功率都会发生变化，进而造成风电场母线及并入电网电压的波动。尤其是在并网时，风电场会瞬时吸收大量无功；而当风速剧增或系统发生故障造成脱网时又会造成电网电压的骤降，由于机端电容的补偿作用在脱网前提高了风电场运行电压，脱网时会进一步加剧电网电压下降幅度。
2风电接入电力系统给继电保护造成的影响
伴随风电在电力电网系统中应用得越来越多，继电保护的适应性渐渐体现出来，其受到了风电场很大的影响。因为升压变压器要接地，电力系统的零序网络要随之变化，联络线的零序保护会受到一定程度影响，进而导致继电保护装置的灵敏度下降。风电场没有向故障点连续输出短路电流能力，所以，如果没有安装专门弱馈装置来进行保护，并联点的联络线就没有良好的保护性能，最后就会使拒动变成正常现象。因为我国目前所利用的检同期方式多数是在电网并网点接入风力电源，以确保供电稳定，但联络线跳开以后很多大规模的风电场的风机都转为动态过程，导致不能确保检同期的成功，进而联络线很难重合闸，最后带来风电脱网的风险。由于异步发电机能够影响并网联络线的保护动作特征，结合保护安装处电流与电压可以获得异步发电机的阻抗是正电抗与负电阻的特征，所以阻抗平面轨迹很有可能至第二象限，进而使距离保护动作幅度降低。风电电源较为特殊，它会给输电网的继电保护功能带来负面影响，以往传统继电保护不能满足风电接入要求，所以，有必要深入研究风电接入电网后的继电保护问题。对继电保护来说，一个系统阻抗串联模型与理想电源非常重要，它们能够帮助等效风电场，获得关键的电磁暂态。目前，我国很多大容量的风电场都是利用先升压再接入电力系统的变电站母线，然后供电给负荷的方式，配电网的主保护都是利用传统电流的速断保护方式，当接入风电场后，接入点的下级线路保护性能与上级线路的保护性能都会受到严重影响，速断保护范围会随着短路电流增大而向下级线路延伸，使下级线路不能选择性跳闸。另外，发生两相短路时，电路短路电流值较小且衰减变慢，不会对速断保护及速断电流产生任何影响，发生三相短路时，电路的短路电流值较大且衰减较快会对速断保护范围产生影响，所以，风电场容量、故障类型、系统运行模式及故障位置能够直接影响继电保护。风电场的大规模应用一定会伴有电能远距离的集中传送问题。所以，整定与管理高压电网的继电保护工作要求变得更高，一定要充分考虑风电随机电源的一些故障特性，分析风电波动对并网联络线造成的影响等，合理配置继电保护。
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3 大规模风电接入对继电保护的影响对策
第一，在风电场中，整个电网系统的组成结构是影响继电保护配置的关键因素，目前已经有了许多适应性较强并且性能也比较完善的继电保护装置，但继电保护仍然存在一定的问题，所以，在对电网进行规划或者是在对电网结构进行规划时，一定要对继电保护的可行性与合理性进行充分的考虑，尽量避免在电网送电线路的主干线上连接分线。
风电场接入电网系统后，整个系统继电保护配置的设置应该根据整个风电系统所接入的电网结构而定，同时还有对整个风电场的规模等情况进行仔细的分析，在此基础上做出合理计划。近点保护系统的配置应根据《继电保护和安全自动装置技术的规程》等相关文件作为指导，严格按照相关规程执行，最大限度保证风电场及整个电网系统安全高效地运行。
第二，电网中的重合闸是影响继电保护装置的重要因素，因此必须要对重合闸加以研究，掌握好重合闸瞬时和永久故障的原理，加强并网电路重合闸能力。风电机组在运行过程中，并网线路的重合闸功能对其运行过程将会造成严重影响，因此加强并网线路重合闸能力的研究具有非常重要的现实意义。对于风电场并网系统在运行中出现的接地故障，对于不同的故障类型，将会采取不同的措施进行解决。比如风电场并网系统出现单相瞬时接地故障，如果并网点的电压低于20%，那么继电保护装置将会立即进行故障切除，从而造成风电机组的全部跳闸，并在故障排除后恢复电网，这样会出现风电机组全部脱网的情况。而当并网点的电压高于20%时，风电机组仍将运行，并且在故障排除后，风电机组仍然处于并网的状态。如果是出现永久性的接地故障，那么重合闸将无法成功动作，需要采取其它措施进行解决。由此可见，对于风电机组单相瞬时接地故障，并网电路的重合闸能力能够对这一故障进行有效地处理，因此相关人员需要对此给予足够的重视，从而保证并网电路具有较好的重合闸能力。
第三，对继电系统带来影响的主要原因是中性点接地方式，风电场有着非常低的功率密度，这种功率不会影响到用户电网。它和配电系统不同，配电系统中线路会影响供电，配电网线路对用户的影响很大，如果线路故障，就不能给用户提供电能。如果想要防止大规模风电接入对继电保护的影响，就要迅速切除继电系统故障，防止其对继电保护带来不利影响。另外可以应用电阻接地方式，按照实际情况采取不同的故障保护。
第四，风电被接入到继电保护的过程中，会干扰两侧的保护，导致隔离系统侧短路限流。另外，风电机组会因为失去稳定性存在解列情况，解列时间的长短取决于负荷的大小。如果风电场输入电流，短路电流能够造成断路器跳开，此后就应该及时迅速暂停短路电流运输。如果暂停不及时，会造成系统设备受到影响，出现损坏。因此，两边设置保护联跳措施，方能做好两侧光差保护投运措施。如果风电短路电流在继电保护中接入后，联跳装置能够阻断电流，这样可以防止短路电流影响到继电保护。
第五，做好大规模风力发电系统运行的维护、相关事故的数据收集以及分析工作能够有效合理地提高电网的运行效率。一般在风电场的调控室里都配备着用以监控电网的系统，这套监控电网的系统可以对电气的相关故障信息进行记录。比如说，记录电气数据，保护和开关这一类动作信息等，这样就实现了依据记载的故障报告来改进和创新继电保护系统的目的。
第六，提高继电保护意识，加强法律建设，为了能够全方位的提高继电保护水平，国家相关部门应完善相应的法律法规，加大监督力度，禁止不合规范的风力发电厂运行。此外，发电企业还需要强化企业员工的继电保护意识，使其认识到继电保护的重要性，采取多种手段，明确各项分工，加强管理，提高责任意识，提高资源利用效率，防止事故的发生。
4结束语
总而言之，风电技术的应用对社会发展具有积极的作用。我们应该深刻认识到大规模风电接入对系统继电保护所造成的影响，并且采取有效的措施进行处理，这样不仅能够保证风电系统的安全稳定运行，同时还能促进我国的风电进一步发展壮大。
参考文献：
[1]赵峻岭，曹勇，李腾.大规模风电接入对继电保护的影响与对策探讨[J].电工文摘，2017（01）：72-74.
[2]郦菊英.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].科技与创新，2016（21）：96-96.
论文作者:景炎,郭玉龙,梁晓姣,吴克敏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/12
标签：电网论文; 风电论文; 继电保护论文; 系统论文; 风电场论文; 故障论文; 电流论文; 《基层建设》2018年第24期论文;