摘要:随着我国新能源技术的不断发展，风电已成为现阶段我国清洁可再生能源的代表，推动了我国环保事业的发展。相较于其他发电措施，风力发电的使用不受地形等因素的影响，仅需安装在风力充足的地带。风力发电因其工期短、见效快等特点，在我国得到了广泛应用，风电输入供电电网中的电能量也逐步提升。风力发电的过程中主要使用大量风轮发电机发电，通过风力发电产生可再生能源以外，也会对电网系统产生影响，表现为风力发电会对电网电能质量与继电保护的影响。本文针对风力发电对电网继电保护产生的影响进行分析研究。
关键词：风电接入；电网；继电保护；影响
1故障特性及继电保护
1.1故障特性
继电保护是基于系统故障特征分析与设计得来的。风电机组与风电场的故障分析是其中的重要环节，同步发电机电源与三项对称系统是传统意义上继电保护的基础内容。传统意义上的继电保护系统存在一定的缺点，系统发生问题前后，同步发电机的运行数据与状态并不会发生变化。而现阶段使用的异步发电机由风电机组组成，相较于传统意义上的同步发电机，系统故障的出现是由于自身结构引起的。当系统中出现短路时，传统的异步发电机短时间内会出现大电流，然后迅速衰减为零，该过程持续时间较短，并不能为系统提供短路电流。双馈式发电机相较于传统的异步发电机，可为短路系统提供短路电流，同时其电流衰减时间较长。
1.2继电保护
（1）励磁结构的缺失。现阶段，大多数风力发电厂常用的机型为鼠笼型异步电机，该电机无励磁结构，当系统出现短路时，电流衰减较快，无法为短路系统提供短路电流。（2）选项装置电流小动作率较低。不接地系统不易保障系统安全，当系统出现安全故障时，不利于故障的解除。不接地故障线路与电路电容电流较小，很大程度上会导致风电场系统故障难以排除。（3）波动性并网灵敏度较低。由于受到控制系统等多种因素的影响，风电网络系统并网后，难以满足电力系统中对灵敏度的要求，系统结构中选项单元与距离受到影响，进而产生继电保护问题。当系统接入风电后，升压变压器由于接地产生变化，进而使零序网络随之变化，最终降低零序网络的灵敏度。（4）当风电场并网联络线断开后，其中的自动重合闸难以闭合。现阶段，我国普遍使用的检同期方式对系统的稳定性要求较高，网络线断开，很大程度上会影响风机的转动，进而影响检同期的成功率，使得重合闸无法闭合，进而产生风机脱网的故障。（5）剧动常态化。由于设备缺少弱馈保护，进而很大程度上减弱了并联网点联络线的保护性，使系统出现部分剧动。
2风力发电对继电保护影响
2.1风电场接入地点和障碍位置对电力系统电网继电保护的影响
风电场接入到电力系统电网中时，在最开始设定的操作中对跳闸的电流保护设置的4个基本规定所影响的范围各不一样，或都说，不同的故障位置对整个电力系统中电网的继电保护的范围也各不相同。若风电场接人电网位置接在电网馈线非末端母线c段，假定线路各点为abcd,保护分别为（1）、（2）、（3）假若该段上部分发生故障时，保护（1）会动作断开故障位置，当没有风电场接人的时候就断开整条绕路。假若该段下部分发生故障时，（3）保护处的故障将被扩大化，可能引起（3）保护和相邻线路有倾向性的失去关联系。以此类推（1）保护与（2）保护也会出现同样的问题。不仅如此，还会使得（2）保护的短路电流减小，进而降低线路保护的灵敏度，假如减到一定程度时会使得电流速断保护失灵。
2.2风电场接入装机大小对电力系统继电保护的影响
对于电网来说，装机容量大小发生变化时，如果这个风电场的容量占整个电力系统中的份额很小时，那么这个风电场的发生的故障，导致不稳定运行时，不会对整个电网造成太大的影响，不过很多时候我们都忽略了这种占比较小的容量的影响，但是随着接入电力系统风电场的容量的增加，接入风电容量占比很大时，那么整个电力系统就不能忽略风电场自身继电保护故障产生的电流对整个电网的影响。当出现故障时，不同位置的保护点所产生的影响就会对整个电力系统产生很大的反作用。
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3应对措施
3.1加强重合闸管理
重合闸的使用会对继电保护的功能产生重要影响，同时也会对风电接入产生影响。当重合闸出现故障时，会极大地影响风电接入保护效率，因此对重合闸故障的及时处理是十分重要的。当风电场无法准确定位继电保护装置故障时，即使系统的实际电压值较小，系统也会因电压参数异常导致重合闸跳闸，但仍保持LVRT功能不变。系统可通过使用多次零电压穿越，使系统穿越时间低于100 ms/次，结合系统运行的状况，穿越时间也可设置为125 ms/次。
3.2调整运行方式
风力发电厂故障的产生原因是解决系统故障的首要任务，分析系统的继电保护故障要结合系统的实际运行情况，优先保护，合理安排。以减小故障为首要原则，结合系统实际情况合理安装继电接线方式。新建设的风力发电厂需结合风力发电厂安装的实际位置与风力情况进行设计安装。若系统安装不属于接地方式，需考虑设备安全，使用小电流具备跳闸功能的接地装置。若系统继电保护问题通过这些措施难以解决，可采取故障隔离方法，用以排除系统故障。
3.3强化风电并网运行、维修以及故障管理工作
可通过使用相能测量系统、故障录波装置等监控装置，对风力发电系统中各设备的运行情况进行实时监控。通过数据的采集、分析与处理，确保继电保护装置与风力发电系统的运行。
3.4建立电磁暂态仿真模型
现阶段，双馈型风力发电机与永磁直驱机组电力系统发展越来越快，在电力系统中得到广泛应用。因此，继电保护需将其考虑在内。异步发电机组与传统意义上的同步发电机组存在很大的不同。因此，风力发电系统系统的分析与处理需结合其设计原理与功能，建立准确的模型。对风力发电系统的实际情况进行分析，暂态仿真模型可对系统的实际运行进行动态模拟，为风电厂的分析处理提供技术支持。
3.5加强开发集群电线路保护机理
当风电场产生集群电路问题时，将在很大程度上降低集群母线与风电机组的电压。当系统出现故障且故障难以及时解除时，将在很大程度上对风电场的实际运行的可靠性产生影响，进而导致系统大面积脱网。若想及时解除故障，需准确定位故障点，对故障进行隔离处理。结合现阶段掌握的系统信息全面分析，对系统进行不断完善。
3.6应用继电保护自动化系统
继电保护自动化系统可实时监控电网的实际运行，对系统中各参数记录分析，实时监控电网系统中各参数，诊断系统问题，当系统出现故障时及时采取保护措施发出警报。
3.7重视配合自动控制系统与安全自动装置
继电保护装置的定值和时限需与电网运行保护相连，风力发电场的电网保护通过不同系统管理，为避免系统发生脱网问题，在实际安装过程中需考虑系统稳定性等因素，建立多站点联控的连接策略。这样就可合理防范供电厂不稳定导致电网系统崩溃的现象，进而建立完善合理的继电保护系统。
结束语
随着近几年风力发电的迅猛发展，风电在电网的占比也越来越大，同时对电网的影响也越来越大，风电相对于传统我火电对电力系统的稳定性较差，风力发电具有随机性和不稳定性，电网电力系统稳定性对社会的影响是非常巨大的，尤其是继电保护对电网的安全稳定运行，起到了至关重要的作用，风电场接入电网的容量较大时，对整个电网的安全稳定运行也起到了很关键的作用，如果有效的控制好风电场的接入直接关系到电网的安全，
参考文献
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论文作者:毕国松
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：系统论文; 电网论文; 故障论文; 继电保护论文; 风电论文; 电流论文; 电力系统论文; 《中国电业》2019年20期论文;