摘要：风能作为一种可再生绿色能源具有改善能源结构、经济环保等方面的优势，但是风力发电也会给电网带来一些影响，如对接入电网的电能质量、电网稳定性、继电保护等方面的影响。所以在利用风能的同时，要采取相应措施，改善其并网性能，尽可能降低其对电力系统运行的负面影响。风电场功率综合控制与风电场输出功率预测对解决风电接入问题具有重要的研究意义。
关键词：风电接入；继电保护；影响；对策
风力发电的应用，让我国的电力资源紧张得到了很好的解决，并且随着人们对电力资源的需求度逐渐的增加，风力发电的问题也随之暴漏出来，这就对相关的工作人员提出了一个新的要求。继电保护是保证电力系统正常稳定运行的关键装置，而大规模风电的接入势必会对原有的电力系统造成一定程度的影响，如何才能够解决这中影响，是当前电力部门应该思索的问题。
一、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35KV的架空线路。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。
二、大规模风电接入对继电保护所产生的影响
2.1对继电保护配置的影响
风力发电在电力系统中所占的比重越来越高，风电技术在不断引进的同时，也需要做好继电保护工作。目前，我国大规模风电的接入促使升压变压器的接地，电力系统也随之发生了变化，这样不仅影响了联络线的零序保护，也使得继电保护装置的灵敏度不断下降。此外，风电现场还缺乏向故障点持续输送短路电流的能力，也需要进行弱馈装置来保护，而由于弱馈装置的成本因素，一些发电企业往往会忽视此项保护装置的重要性，导致其装置的作用不够明显，影响继电保护的政策运行，应拒动功能失灵，进而致使整个继电保护装置的灵敏度随之降低。
2.2对整体设计的影响
目前，我国大多数风电场采用先升压再接入变电站母线传送方式，配电网的保护方式依然采用传统电流的速断保护。大规模风电接入的应用，促使大规模风电接入需要根据实际情况调整设计，但是，大规模风电接入后，会严重影响接入点的上下级线路的保护性能，由于速断保护范围随着短路电流增大向下级线路延伸产生，导致下级线路无法实现选择性跳闸，出现下级线路不能选择性跳闸的现象，而且，大规模风电接入一定会产生远距离集中输送电能的问题，这对整体设计提出了更高的要求，需合理配置继电保护。
2.3对电力稳定性产生的影响
风力发电具有清洁、可再生、基建周期短、装机规模灵活的特点，同时也具有一定的间歇性和波动性。目前，我国现有的风力发电机是异步发电机，由于其在发出有用功率时，需要吸收一定的无功功率，当大规模风电接入后，无功功率部分会降低电压的稳定性。此外，由风力发电原理可以看出，在风力发电过程中，其发电功率容易受风速的影响，从而使得风力发电存在一定的不稳定性，同时，由于不同的发电机产生的谐波不一样，在设备切换时容易产生谐波，同样也会影响风力发电的频率和谐波的稳定，进而给风力发电的稳定性带来一定的影响。
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三、大规模风电接入对继电保护影响的对策
3.1实现保护装置与操作系统的完善配合
继电保护系统的正常运行不仅关系着企业的发电稳定性，同时也保证了发电过程的安全性，因此，发电企业要想充分发挥继电保护装置的保护功能，就需要针对这一保护装置的时限与定值问题进行妥善解决，确保继电保护装置与操作系统的合理配合，以此来提高企业的继电保护质量。由于电网的保护与风电现场的配置工作是由两个部门协调来完成的，所以，为了避免发生脱网事故，就需要强化两个部分间的配合，通过有效协调来实现定值与时限问题的解决。此外，在继电保护系统中还需对电网自动重合闸等保护工作，与相应控制工作进行有效地协调，通过继电保护体系的完善搭建来确保风电网的正常运行。
3.2系统考虑，综合设计
在风力发电在快速发展的同时，也需要针对大规模风电接入电力系统的现状进行综合考虑，通过多方面的防护措施来保证大规模风电电网的正常运行。如：风电场输电方式的选择、调控设备配置以及保护配置；风电机组保护与电网保护之间协调配合；风电场集中输电方式等。为了避免紧急状态下的大损失，就需要从规划、设计、建设、运行和维护各个阶段，进行整体系统考虑，建立一套完整的应急规范和方案。
3.3明确故障电流的波形特点
继电保护装置的保护重点是短路电流衰减特征与电流最大值，在分析保护影响时，需要考虑继电保护的整定与配合。但是，目前在继电保护系统中并没有深入到继电保护的相关理论内容，而对继电保护性能影响最大的因素是：故障暂态下滤波算法以及波形的特点。因此，在大规模风电接入电网的形势下，就需要分析其对继电保护产生的影响，从而在此基础上对电流波形特点进行分析，发挥出继电保护的作用以确保风电网的可靠运行。
3.4实现集群集电线路保护方式的创新
基于风电机组自身的特征，为了实现对故障问题的有效识别与控制，就需要针对短路电流波形问题进行充分分析，针对其易受控制模块影响的特性，实现延时与定值配合问题的有效分析，以最大程度降低故障排除时间，确保整个风电系统的稳定运行。
同时，要针对电路故障特征进行全方位的分析，实现集群电线路保护方式的创新与完善，为提升整个电力系统运行的可靠性与安全性奠定基础。
3.5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进行整改或运行。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。
结语
当前，我国发电企业在大规模风电接入的背景下，其对继电保护配置、整体设计、电力稳定性等多方面都产生了影响，从而降低了继电保护运行的可靠性。因此，发电企业需加大继电保护系统的研究力度，降低大规模风电接入对继电保护的影响，从而提高继电保护的运行效率。
参考文献
[1]何世恩,姚旭,徐善飞.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].电力系统保护与控制,2013.
[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.
[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.
作者简介
王涵阳（1984.07.26），性别：男；籍贯：沈阳；民族：汉；学历：本科，学士，工程硕士；职称：工程师；职务：电力调度值长；研究方向：电气工程及电力系统
于存水（1984.04.10），性别：男；籍贯：沈阳；民族：汉；学历：本科，学士，工程硕士；职称：工程师；职务：电力调度；研究方向：电气工程及电力系统
论文作者:王涵阳,于存水
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
标签：风电论文; 继电保护论文; 电网论文; 电力系统论文; 风力发电论文; 电流论文; 风电场论文; 《电力设备》2017年第32期论文;