摘要：本文首先分析了某风电基地实况，分析了风电场及风电机组的故障特征，并且分析了风电接入对继电保护的影响：小电流系统故障选线难；风电机组短路，最后分析了将大规模风电场接入继电保护的思路及方法：深入研究故障电流的波形特点；加强电网继电保护自动装置与风电场操控系统的配合；开发加强风电场集群的线路继电保护机理。
关键词：风电；继电保护；影响；
在电力企业构建智能电网时，通过将大规模风电接入电力系统，可提高企业自身的综合效益，并真正落实可持续发展战略要求，但这种方式在一定程度上会对继电保护装置产生影响。基于此，必须妥善处理相应的影响因素，从而使得继电保护装置充分发挥其自身保障作用，最终实现电力系统的稳定运行。
一、某风电基地实况
通过研究与探查发现，到2011年，某风电基地风电场电气设备故障共发生了90次，尤其是连续发生的大规模风机脱网事故，更为严重。对于这些事故发生的原因，主要是单个电缆故障引起的，但因集电系统以及保护不合理现象，导致事故的进一步扩大。例如因风机电压穿越能力的缺失，导致风电机组发生大量跳闸现象。再加上无功补偿设备问题不具备高电压穿越能力，又导致一批风电机组产生过压跳闸现象。以下对该风电基地故障进行了详细的论述。
二、风电场及风电机组的故障特征
一般情况下，对于风电场及风电机组故障特征，其主要包括稳态、暂态短路电流减弱特征分析、波形分析以及电流计算等内容。相比于传统的同步发电机，因大多数风电机组都是采用的感应式异步发电机，此发电机的转动时间及转动惯量都是较小的，且也没有配置励磁装置，所以其故障特征与同步发电机故障特征存在较大的差异。同时，虽然永磁直驱机组是一种同步发电机，但因其是利用换流器实现并网的，所以其故障特征以及换流器之间存在着紧密的联系。再加上电力电子设备的保护方式以及低电压的穿越特性都在一定程度上增加了控制要求，这大大增加了风电机组电磁暂态过程的复杂程度，从而对继电保护性能造成影响。
对于传统的电力系统继电保护，其往往都是在三相对称系统与发电机电源基础上建立的，且一般都是假设故障发生时，同步电机运行情况以及运行参数保持现状，并在此前提下进行短路电流减弱特征以及电流实际大小的计算的，然后再依据这些特征确定继电保护原理以及选择正确的、适宜的开关设备。
三、风电接入对继电保护的影响
（一）小电流系统故障选线难
现阶段，我国大多数35kV集电系统都是一种不接地系统，且其单相接地运行的时间为1~2h。但这种接地方式需要依靠配电系统设计方案。一般情况下，该系统较适合在接地电流较小的架空线路中应用。同时，如果将该系统用于架空线路及电缆混合发电系统，这种接线方式会显得不合理，且也无法满足实际需求。此外，因系统配置的小电流选线装置选线的正确率大多是较低的，所以相关工作人员往往无法及时的发现单相接地隐患，从而导致故障的进一步发展。而为了避免故障的进一步发展，需利用电流行波等暂态信号来进行故障选线，从而打破传统的思想以及方案，最终实现有效降低小电流系统故障选线工作中存在的困难，并不断提升风电机组的运行稳定性。
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（二）风电机组短路
一般情况下，电压较高的配置运行会更加稳定一些。例如，330kV及以上的主网继电保护配置比较完善，且其事故切除率达到了100%，但一旦主网发生了短路事故，风电场并网点电压必然会受到故障性质以及故障点电气距离带来的影响。而当故障持续的时间小于0.1s时，必定会在1s的延迟后重合。
四、将大规模风电场接入继电保护的思路及方法
（一）深入研究故障电流的波形特点
对于大多数的继电保护装置，其保护的重点都是短路电流的衰减特征以及短路电流的最大值方面，而对保护影响就只是在继电保护整定与配合方面进行考虑，并且也没有对继电保护的根本原理进行深入的考虑与研究。一般情况下，故障暂态的滤波算法及波形特点时对继电保护性能造成影响的关键性因素，且其还直接影响着工频电气量的计算结果，基于此，必须对短路故障发生之后出现的电流波形特征进行必要的分析，从而在此基础上对继电保护性能进行全面的、仔细的分析。
（二）加强电网继电保护自动装置与风电场操控系统的配合
对于风电场继电保护时限及其继电保护定制，通常必须配合电网保护。同时，在进行风电与电网接入管理工作时，对于涉及的电网保护与风电场具体的配置整定，其分别隶属不同的部门，但这两个部门需要加强其沟通与交流，并在相互配合与协调的基础上进行相应的工作，从而有效避免因定值问题导致意外脱网故障的发生。除此之外，还要重视后备保护、电网自动重合闸，以及各种紧急情况下切断负荷切断机器等保护工作的加强，且还需要加强风电场控制工作之间的相互协调与配合，从而不断构建和谐的电力继电保护体系。
（三）开发加强风电场集群的线路继电保护机理
如果因电网的应用而导致短路电流，则必须对电力系统保护的延时配合以及定值配合问题进行全面的考虑与分析，这主要是因为排除故障的时间越长，电力系统以及风电场系统就会越来越不稳定，因此，必须对风电厂线路故障的特征进行全面的分析与研究，并不断开发风电场集群的线路继电保护方法。
参考文献：
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论文作者:范相涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/15
标签：风电论文; 继电保护论文; 故障论文; 电流论文; 风电场论文; 机组论文; 特征论文; 《电力设备》2017年第4期论文;