摘要：随着我国经济的快速发展以及人们的生活水平不断提高，人们对电能的要求日益增多。当前我国出现了严重的电能资源缺乏现象，因此我国采用了风力发电的方式来解决电能紧缺问题。但是随着大量的风电接入，我国的继电保护受到一定程度的影响。文章探讨了大规模风电接入对继电保护的影响与对策。
关键词：风电接入；继电保护；电能资源；风力发电；电力系统
一、我国风电并网存在的问题
1.是小电流的选线装置的动作率降低
目前，我国采用的风电场集电系统是不接地系统，然而这种接地方式对于电缆与架空电路相混合的发电系统其实并不合适，在风电系统中，它适用于接电线流小的架空线路。而这造成了小电流选线装置动作率低的问题，使得小电流的选线装置出现错误的概率增加，如果相关的技术人员在这种情况下不能迅速找到发生故障的部位，并及时采取措施，将会使得故障加重，进而导致安全事故。该错误在电力系统中比较常见，当产生故障的时候，仅仅只有微小的电流显现，这使得相关的技术人员找到故障点变得困难。
2.主网继电保护配置必须保持完善
故障的性质以及产生故障的部位的电气距离，直接地决定了主网发生短路事故时风电场的并网点的电压，目前，其持续的时间大多是少于0.1秒的，而在0.1秒后将重合。[2]但若是在这种情况下，故障持续的时间超过了0.1秒，便会使风电场遭受第二次的损害。而且第一次的故障和第二次的故障是不同的，风机出力的大小左右着风电机组的短路特性。因此，主网的继电保护配置必须持久地保持完善，这样才能降低风电场出现故障的几率。
3.波动性能源采用并网形式将加大故障产生几率及故障程度
在风电进行并网后，由于有众多电子元件的加入，当发生故障的时候，处理故障部位的方式则需要相关的技术人员作出相应变化。在我国，有庞大数目的风力发电机组，而这些机组可能同时接入电力系统，这些用于风力发电的线路的总距离难以控制。在这种情况下，风力发电的波动将会致使风能的浪费和大范围的、影响较大的变化，此时仅仅依赖电力系统进行调节并不能解除其对电网的影响。如果长期没有施行相应的解决措施，即使电网中仅仅产生一个微小的故障，也将是大隐患。
二、大规模风电接入对继电保护造成的影响
在大规模风电接入系统时，首先是通过升压器进行升压，再并入电网，应用的保护仍以电流速断为主。但是由于风力发电会受到风能的影响，而风能具有不可控的特性，所以风电的输出功率是在不断变化的，这样就导致风电接入后造成线路保护性能下降，在故障时无法可靠动作，运行的完全可靠性无法得到有效保证。通过大量的分析和研究，总结了大规模风电接入对继电保护造成的影响如下：
（1）小电流系统故障选线难。从我国35kV集电系统的运行状况来看，大多数系统的运行时不接地的，对于单相接地的系统，往往存在着1-2h的运行时间，这就使得了其适合架空线路的运行。当有大规模风电接入时，势必会给小电流系统的选线造成较大的难度。此外，由于小电流系统的单相接地隐患较难发现，这样会导致电力故障的进一步放大。因此，对于小电流系统的故障选线，可以借助于各种暂态信号，从而来提升机组运行的稳定性。
（2）风电机组短路。在电力系统的运行过程中，一般运行电压越高，其系统运行越稳定。例如对于330kV以上的运行主网，一旦发生事故，事故的切除率高达100%，然而这将会对风电场并网点处的电压造成较大的影响。当风电机组出现短路故障后，如果故障的持续时间小于0.1s，在延迟1s后往往会进行重合。这样就导致了风电机组即使承受住了第一次冲击，也很难穿越第二次冲击。
（3）频繁脱网。当前国内主要应用的检同期是在同期开关合入前，先对开关两端的同期条件（电压、频率、角度在允许范围内，可在定值内整定）是否满足进行检测，当满足时再合入同期开关。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了确保实现风电网络的稳定运行以提高供电的可靠性，其以电网并网点的方式来实现风力电源的接入，一旦当联络线跳闸，相应的风机就会转为动态过程，检同期方式就会失效，进而无法实现重合闸，造成风电脱网。
三、对策分析
想要在实际的运行过程中，可靠的保障大规模风电接入后整体电网的运行安全稳定性，首先需要电力部门在项目的规划、设计、建设、运行过程中对风电项目特点进行综合考虑，合理的对输电方式、保护配置进行合理选择。下面我们针对性的提出一些降低影响的有效措施。
3.1明确故障电流的波形变化
在继电保护设计时，保护定值的确定主要是依赖于短路电流的衰减特性及电流峰值这两个因素。而影响保护性能的最大因素是故障暂态时滤波算法及波形变化特点。所以在大规模风电接入电网后，应重点对发生短路故障时，电流波形特点进行深入分析，进而才能更深入的对其他问题进行探讨。
3.2妥善解决保护定值及时限问题
继电保护系统想要可靠的发挥作用，准确的整定保护定值及时限非常重要，鉴于风电场的运行特点，需要对电网保护工作和风电场配置工作进行合理的协调。
3.3加强并网电路重合闸能力
前面我们提到由于受当前检同期方式的影响，风电会出现频繁脱网的问题，所以重合闸装置的应用对于风电机组的安全运行有着重要的意义。当风电场并网线路出现接地故障时，需要根据故障的不同性质采取不同的措施，当单相瞬时接地故障发生时，若并网点电压低于20%，则机组跳闸，电网恢复正常后，风电已经全部脱网；若并网点电压高于20%，则机组仍正常运行，当故障消除，电网恢复正常后，风电仍处于并网状态。当发生单相永久接地故障时，会出现多种不同的情况，但各种情况下重合闸均动作不成功。由于故障点位置、阻值都有着很大的不确定性，造成并网点电压的不确定，即使应用了低电压穿越功能，也会出现全部跳闸的情况。为此有必要在保护中使用两次低电压穿越，并对持续时间进行严格控制。
3.4分析保护装置
在通过升压变升压前，需要通过集电系统将电能汇集到变压器低压侧母线，在运行过程中集电系统中性点需要接地，这种运行方式会影响风电场的安全运行。单台风电机发电功率低，在发生故障时对于整个电网影响较小，而集电系统与电网联系较为紧密，当发生故障时会造成风电的脱网运行。为此有必要对集电系统加以升级，并优化继电保护配置。如集电系统接地方式可选用经电阻接地这一方式，并配置单相接地保护装置；风电场已投运情况下，集电系统则可采用经消弧线圈接地的方式，并配置具备自动跳闸功能的小电流接地选线装置。
3.5加强并网系统的运维管理
通过对风电及并网运行过程中事故数据的准确收集，对于提高继电保护性能有着积极的意义。随着在线监测技术的应用，事故数据在后台机能够实时的显示、记录，通过对这些数据进行归类、整理，能够有助于改进继电保护装置的设计、改造方案，进而提高大规模风电接入后继电保护运行的可靠性。
结语
总而言之，对于风电技术的应用，对社会的发展具有积极地作用。但同时我们也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]李俊鹏.云南电网大规模风电接入继电保护探讨[J].云南电力技术，2014，03（S1）：11-12.
[2]廖志刚，何世恩，董新洲，王宾，曹润彬，施慎行，李津，郑伟.提高大规模风电接纳及送出的系统保护研究[J].电力系统保护与控制，2015（22）：41-46.
[2]徐凤玲.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].信息技术与信息化，2015，（11）：71
[3]聂文昭，明亮，刘璐.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].黑龙江科技信息，2015，（26）：33
论文作者:曹伟,崔大林
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：风电论文; 故障论文; 系统论文; 电流论文; 继电保护论文; 电网论文; 机组论文; 《电力设备》2019年第1期论文;