大规模风电接入对电路继电保护的影响与对策探析

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摘 要：能源问题和生态环境问题无疑是当今世界各国所面临的共同难题，一方面国家经济的快速发展离不开能源的开发利用，另一方面人类的正常生存离不开稳定的生态环境。在现今能源的急剧短缺和生态环境的日益恶劣的发展背景下，风电装机技术受到世界各国的高度重视。我国实行可持续发展战略，大力发展风电装机技术。然而，大规模风电接入尚存在多方面问题，对电路继电保护产生着众多影响，需要合理有效的措施来解除影响，风电装机技术才能真正缓解社会资源与生态环境之间的矛盾。

关键词：大规模的风电接入；电路继电保护；影响；对策研究

在众多保障电路安全的方式中，继电保护尤其重要。凭借继电保护，相关的技术人员可以快速地、精准地找到电力系统中产生故障的线路部分，以对产生故障的线路部分进行隔绝的方式来保障电网的安全。在我国，越来越多的人开始深入探究有关生态环境的问题与可持续发展的问题，全面利用可再生能源是所有从事能源开发事业的技术人员的共同目标。风电装机技术作为世界关注点之一，其发展尤其重要。大规模风电接入对电路继电保护的影响，多方面限制了风力发电技术的发展，并对总电网的安全造成隐患。因而，全面分析大规模风力发电对电路继电保护的影响，并给予妥善的处理是该技术发展道路上须解决的首要难题。

1 我国风电并网存在的问题

首先，是小电流的选线装置的动作率降低。[1]

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。

其次，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。

另外，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。

2 风电接入对电路继电保护的影响

2.1 不适宜的发电系统增大电路保护的难度

目前，由于发电系统采用了不恰当的不接电系统，使得电路易出现小电流选线装置动作率低的问题，这些问题增大了小电流的选线装置出现故障的几率。在这种情况下，当该故障部位未被及时找到，发生故障的部位给电网造成的损害便会进一步加重，进而给电力系统造成严重危害，造成保护电路的难度增大。即我国采用的不接地系统加大了电力系统产生故障的几率，降低了继电保护的有效性，并且限定了继电保护的作用。

2.2 风电脱网的风险加大

目前，为了使风力发电实现稳定的供电，相关的技术人员会在电力系统中的并网点处接入风力电源。[3]通过这种方式，与之对应的风机将随着联络线的跳闸而步入动态的过程中。与之对应的联络线在这种方式失效的情况下不能进行有效合闸，风电脱网问题由此产生，这将给继电保护增加维护电网的难度。简单来说，当大规模的风电场并网，降低风力发电的稳定性，使风电容易脱网，造成能源的浪费，并加大电网危的险性。

2.3 影响两侧保护

当大规模的风电接入继电保护，将会在一定程度上影响两侧保护，致使隔离系统显现侧短路限流现象。当风电机组的稳定性降低即产生解列，而多种因素能对解列的时间产生影响，如负荷电流。当风电场中输入电流，断路器将由于短路电流的影响而产生闭关现象。在这种情况下应该马上停止电流的输出，以免使设备受到巨大损伤。即风电大规模的并网会加大电网产生故障的可能性。

3 解决对策

3.1 对应地改进继电保护系统的性能

相关技术部门可以创新研发更加可靠的小电流选线装置，将集电系统整改为以小电阻接地的形式，并装配快速接地保护。进一步改善母保护，并且也需要改善变压器保护，以便适应风电的短路特性。改变现有的保护，创新新原理保护和重合闸，用以顺应运行方式的变化，确保电力元件的灵敏度，并改进系统保护。

3.2 做好系统运行的维护、相关事故的数据收集以及分析工作

做好大规模风力发电系统运行的维护、相关事故的数据收集以及分析工作能够有效地、合理的提高电网的运行效率。[4]一般在风电场的调控室里都配备着用以监控电网的系统，这套监控电网的系统可以对电气的相关故障信息进行记录。比如说，记录电气数据，保护和开关这一类动作信息。这样便实现了依据记载的故障报告来改进和创新继电保护系统的目的。

3.3 采用新型接电方式

如果我国采用新型的接电方式，即集电系统，便不会影响电网的正常运作，也不会影响居民的使用，更加不会再出现过去送电系统，一旦切除了线路，所有使用的用户就将停电的现象。采用新型接电方式，可以最大程度的避免故障事故的进一步加深。为了使风电机组的运行更加稳定，灵敏性更高，需要适时适地安装运用小电流方式的接电选线设备，整合继电保护系统，方能在发生故障时迅速找到部位并切除。

3.4 改进整体技术

现今，中国已经在建造数量方面成为风机大国，然而也仅仅表现在数目上。我国在风电机组的元件的创新设计上并没有突破，仍然依靠国外的设计技术，比如说调控系统还有逆变系统等等。除此之外，还有一些至关重要的元件，也是主要靠进口。目前，我国已经能够制作这些零件，但是其水平落后于国外，制作出来的产品的寿命、稳定性和质量均需要改进。另外，我国也因更加深入地改进整体风电发力系统，确保其功能以及稳定性。

4 结束语

通过分析我国风电技术尚存的问题，以及大规模风电接入对继电保护造成的影响可知，我国想要促进风电装机技术的创新和发展，还需要长期的实践和检测。无论是从能源利用方面，还是从经济发展角度来说，采取合理有效的措施来保护电网的安全都是至关重要的。

参考文献

[1]贾莹超，杨航.大规模风电接入的继电保护问题综述[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（33）.

[2]吴邦兴，覃志毅，韦桂锋.电力系统继电保护典型故障分析[J].工程技术：全文版，2017（2）：00289-00290.

[3]喻婷.浅谈大规模风电接入的继电保护问题[J].企业技术开发：学术版，2016，35（2）：56-57.

[4]郦菊英.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].科技与创新，2016（21）：96-96.