風(fēng)電接入對電網(wǎng)繼電保護的影響分析1

1、 風(fēng)電接入對電網(wǎng)繼電保護的影響分析 摘要:隨著我國新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)電已成為現(xiàn)階段我國清潔可再生能源的代表，推動了我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。相較于其他發(fā)電措施，風(fēng)力發(fā)電的使用不受地形等因素的影響，僅需安裝在風(fēng)力充足的地帶。風(fēng)力發(fā)電因其工期短、見效快等特點，在我國得到了廣泛應(yīng)用，風(fēng)電輸入供電電網(wǎng)中的電能量也逐步提升。風(fēng)力發(fā)電的過程中主要使用大量風(fēng)輪發(fā)電機發(fā)電，通過風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生可再生能源以外，也會對電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，表現(xiàn)為風(fēng)力發(fā)電會對電網(wǎng)電能質(zhì)量與繼電保護的影響。本文針對風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)繼電保護產(chǎn)生的影響進行分析研究。關(guān)鍵詞：風(fēng)電接入；電網(wǎng)；繼電保護；影響1故障特性及繼電保護1.1故障特性繼電保護是

2、基于系統(tǒng)故障特征分析與設(shè)計得來的。風(fēng)電機組與風(fēng)電場的故障分析是其中的重要環(huán)節(jié)，同步發(fā)電機電源與三項對稱系統(tǒng)是傳統(tǒng)意義上繼電保護的基礎(chǔ)內(nèi)容。傳統(tǒng)意義上的繼電保護系統(tǒng)存在一定的缺點，系統(tǒng)發(fā)生問題前后，同步發(fā)電機的運行數(shù)據(jù)與狀態(tài)并不會發(fā)生變化。而現(xiàn)階段使用的異步發(fā)電機由風(fēng)電機組組成，相較于傳統(tǒng)意義上的同步發(fā)電機，系統(tǒng)故障的出現(xiàn)是由于自身結(jié)構(gòu)引起的。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)短路時，傳統(tǒng)的異步發(fā)電機短時間內(nèi)會出現(xiàn)大電流，然后迅速衰減為零，該過程持續(xù)時間較短，并不能為系統(tǒng)提供短路電流。雙饋式發(fā)電機相較于傳統(tǒng)的異步發(fā)電機，可為短路系統(tǒng)提供短路電流，同時其電流衰減時間較長。1.2繼電保護（1）勵磁結(jié)構(gòu)的缺失。現(xiàn)階段，大多

3、數(shù)風(fēng)力發(fā)電廠常用的機型為鼠籠型異步電機，該電機無勵磁結(jié)構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)短路時，電流衰減較快，無法為短路系統(tǒng)提供短路電流。（2）選項裝置電流小動作率較低。不接地系統(tǒng)不易保障系統(tǒng)安全，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)安全故障時，不利于故障的解除。不接地故障線路與電路電容電流較小，很大程度上會導(dǎo)致風(fēng)電場系統(tǒng)故障難以排除。（3）波動性并網(wǎng)靈敏度較低。由于受到控制系統(tǒng)等多種因素的影響，風(fēng)電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并網(wǎng)后，難以滿足電力系統(tǒng)中對靈敏度的要求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中選項單元與距離受到影響，進而產(chǎn)生繼電保護問題。當(dāng)系統(tǒng)接入風(fēng)電后，升壓變壓器由于接地產(chǎn)生變化，進而使零序網(wǎng)絡(luò)隨之變化，最終降低零序網(wǎng)絡(luò)的靈敏度。（4）當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線斷開后，其中的自

4、動重合閘難以閉合?，F(xiàn)階段，我國普遍使用的檢同期方式對系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求較高，網(wǎng)絡(luò)線斷開，很大程度上會影響風(fēng)機的轉(zhuǎn)動，進而影響檢同期的成功率，使得重合閘無法閉合，進而產(chǎn)生風(fēng)機脫網(wǎng)的故障。（5）劇動常態(tài)化。由于設(shè)備缺少弱饋保護，進而很大程度上減弱了并聯(lián)網(wǎng)點聯(lián)絡(luò)線的保護性，使系統(tǒng)出現(xiàn)部分劇動。2風(fēng)力發(fā)電對繼電保護影響2.1風(fēng)電場接入地點和障礙位置對電力系統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護的影響風(fēng)電場接入到電力系統(tǒng)電網(wǎng)中時，在最開始設(shè)定的操作中對跳閘的電流保護設(shè)置的4個基本規(guī)定所影響的范圍各不一樣，或都說，不同的故障位置對整個電力系統(tǒng)中電網(wǎng)的繼電保護的范圍也各不相同。若風(fēng)電場接人電網(wǎng)位置接在電網(wǎng)饋線非末端母線c段，假定線路

5、各點為abcd,保護分別為（1）、（2）、（3）假若該段上部分發(fā)生故障時，保護（1）會動作斷開故障位置，當(dāng)沒有風(fēng)電場接人的時候就斷開整條繞路。假若該段下部分發(fā)生故障時，（3）保護處的故障將被擴大化，可能引起（3）保護和相鄰線路有傾向性的失去關(guān)聯(lián)系。以此類推（1）保護與（2）保護也會出現(xiàn)同樣的問題。不僅如此，還會使得（2）保護的短路電流減小，進而降低線路保護的靈敏度，假如減到一定程度時會使得電流速斷保護失靈。2.2風(fēng)電場接入裝機大小對電力系統(tǒng)繼電保護的影響對于電網(wǎng)來說，裝機容量大小發(fā)生變化時，如果這個風(fēng)電場的容量占整個電力系統(tǒng)中的份額很小時，那么這個風(fēng)電場的發(fā)生的故障，導(dǎo)致不穩(wěn)定運行時，不會對整

6、個電網(wǎng)造成太大的影響，不過很多時候我們都忽略了這種占比較小的容量的影響，但是隨著接入電力系統(tǒng)風(fēng)電場的容量的增加，接入風(fēng)電容量占比很大時，那么整個電力系統(tǒng)就不能忽略風(fēng)電場自身繼電保護故障產(chǎn)生的電流對整個電網(wǎng)的影響。當(dāng)出現(xiàn)故障時，不同位置的保護點所產(chǎn)生的影響就會對整個電力系統(tǒng)產(chǎn)生很大的反作用。3應(yīng)對措施3.1加強重合閘管理重合閘的使用會對繼電保護的功能產(chǎn)生重要影響，同時也會對風(fēng)電接入產(chǎn)生影響。當(dāng)重合閘出現(xiàn)故障時，會極大地影響風(fēng)電接入保護效率，因此對重合閘故障的及時處理是十分重要的。當(dāng)風(fēng)電場無法準確定位繼電保護裝置故障時，即使系統(tǒng)的實際電壓值較小，系統(tǒng)也會因電壓參數(shù)異常導(dǎo)致重合閘跳閘，但仍保持lvr

7、t功能不變。系統(tǒng)可通過使用多次零電壓穿越，使系統(tǒng)穿越時間低于100 ms/次，結(jié)合系統(tǒng)運行的狀況，穿越時間也可設(shè)置為125 ms/次。3.2調(diào)整運行方式風(fēng)力發(fā)電廠故障的產(chǎn)生原因是解決系統(tǒng)故障的首要任務(wù)，分析系統(tǒng)的繼電保護故障要結(jié)合系統(tǒng)的實際運行情況，優(yōu)先保護，合理安排。以減小故障為首要原則，結(jié)合系統(tǒng)實際情況合理安裝繼電接線方式。新建設(shè)的風(fēng)力發(fā)電廠需結(jié)合風(fēng)力發(fā)電廠安裝的實際位置與風(fēng)力情況進行設(shè)計安裝。若系統(tǒng)安裝不屬于接地方式，需考慮設(shè)備安全，使用小電流具備跳閘功能的接地裝置。若系統(tǒng)繼電保護問題通過這些措施難以解決，可采取故障隔離方法，用以排除系統(tǒng)故障。3.3強化風(fēng)電并網(wǎng)運行、維修以及故障管理工作

8、可通過使用相能測量系統(tǒng)、故障錄波裝置等監(jiān)控裝置，對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中各設(shè)備的運行情況進行實時監(jiān)控。通過數(shù)據(jù)的采集、分析與處理，確保繼電保護裝置與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行。3.4建立電磁暫態(tài)仿真模型現(xiàn)階段，雙饋型風(fēng)力發(fā)電機與永磁直驅(qū)機組電力系統(tǒng)發(fā)展越來越快，在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。因此，繼電保護需將其考慮在內(nèi)。異步發(fā)電機組與傳統(tǒng)意義上的同步發(fā)電機組存在很大的不同。因此，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)的分析與處理需結(jié)合其設(shè)計原理與功能，建立準確的模型。對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的實際情況進行分析，暫態(tài)仿真模型可對系統(tǒng)的實際運行進行動態(tài)模擬，為風(fēng)電廠的分析處理提供技術(shù)支持。3.5加強開發(fā)集群電線路保護機理當(dāng)風(fēng)電場產(chǎn)生集群電路問題時，

9、將在很大程度上降低集群母線與風(fēng)電機組的電壓。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障且故障難以及時解除時，將在很大程度上對風(fēng)電場的實際運行的可靠性產(chǎn)生影響，進而導(dǎo)致系統(tǒng)大面積脫網(wǎng)。若想及時解除故障，需準確定位故障點，對故障進行隔離處理。結(jié)合現(xiàn)階段掌握的系統(tǒng)信息全面分析，對系統(tǒng)進行不斷完善。3.6應(yīng)用繼電保護自動化系統(tǒng)繼電保護自動化系統(tǒng)可實時監(jiān)控電網(wǎng)的實際運行，對系統(tǒng)中各參數(shù)記錄分析，實時監(jiān)控電網(wǎng)系統(tǒng)中各參數(shù)，診斷系統(tǒng)問題，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時采取保護措施發(fā)出警報。3.7重視配合自動控制系統(tǒng)與安全自動裝置繼電保護裝置的定值和時限需與電網(wǎng)運行保護相連，風(fēng)力發(fā)電場的電網(wǎng)保護通過不同系統(tǒng)管理，為避免系統(tǒng)發(fā)生脫網(wǎng)問題，在實際安裝

10、過程中需考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性等因素，建立多站點聯(lián)控的連接策略。這樣就可合理防范供電廠不穩(wěn)定導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰的現(xiàn)象，進而建立完善合理的繼電保護系統(tǒng)。結(jié)束語隨著近幾年風(fēng)力發(fā)電的迅猛發(fā)展，風(fēng)電在電網(wǎng)的占比也越來越大，同時對電網(wǎng)的影響也越來越大，風(fēng)電相對于傳統(tǒng)我火電對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，風(fēng)力發(fā)電具有隨機性和不穩(wěn)定性，電網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對社會的影響是非常巨大的，尤其是繼電保護對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，起到了至關(guān)重要的作用，風(fēng)電場接入電網(wǎng)的容量較大時，對整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行也起到了很關(guān)鍵的作用，如果有效的控制好風(fēng)電場的接入直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全，參考文獻1劉建超.大規(guī)模風(fēng)電接入對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量和繼電保護的影響j.科技