对风电场接入电网后系统继电保护配置的探讨
发布时间：2023-04-10 15:12:21
对风电场接入电网后系统继电保护配置的探讨作者：夏晓东来源：《科技视界》2013年第34期夏晓东(中广核风电有限公司辽宁分公司，辽宁沈阳110000【摘要】随着新能源技术的不断发展，风力发电在电力供应方面取得了良好的发展。本文通过对风力发电中的发电机的保护配置的介绍，根据风电场接入电网后的实际运行效果及其可能对电网系统产生的影响的分析，进一步对风电场接入电网后系统的继电保护配置问题进行探讨，为风力发电的运用提供有价值的参考。【关键词】风电场；电网系统；继电保护０引言随着社会的发展，各种环境问题也日益突出，这就使得人们在发展的过程中越来越关心环境的保护及能源的耗用问题，而风力作为可再生的绿色能源，在发电方面得到了很好的利用。就目前的情况而言，风力发电已成为了新的能源开发技术中较为成熟，同时也是极具开发潜力的发电方法之一。另外，继电保护是整个电网系统中极为重要的部分之一，是保证电网安全的第一道防线，在整个电网的运行中有着极为重大的意义。风电场接入电网后必将对整个电网的继电保护产生一定的影响。1风电场故障特征继电保护工作的基础之一就是对电网系统中出现的故障进行合理的分析，同时故障分析也是继电保护远离的设计及整定工作的第一步。对于以往的电力系统来说，继电保护的理论是在同步发电机的电源和三相对称基础上建立的，在故障发生之后，同步的发电机可以作为理想的供电电源，而其参数及运行状态却不会出现任何的变化。在这个基础上，就可以计算出短路电流以及短路电流衰减的特性，以此作为继电保护系统的原理设计与整定的依据。目前，风电机组所使用的发电机大部分都是异步发电机。即便是永磁同步的发电机所采用的也是电力电子设备的并网，这就很明显的改变了故障的特性与短路电流的特性。对于规模较大的风电接入，不同的专业有不同的关注点。就继电保护来说，所关注的不只是故障中所产生的电流大小，更要注重其电流波形的特征。此外还有影响这些保护远原理的系统特征，例如，正负序阻抗。短路电流所产生的波形与暂态含波量都将会在一定程度上影响相应电流的计算，进而也会对电网的保护产生影响，最终影响整个电网系统运行的安全。目前，在对故障电流进行计算并对故障进行分析的过程中，已经充分地对crowbar保护程序进行了考虑。因为其中涉及到一些较为具体的策略，因此，个别短路电流的特征研究还不到位，例如，水磁直驱风电机组所产生的短路电流，其特征就没有得到充分有效的研究。在电力系统中还很重要的一个组成部分，就是控制系统，目前很大一部分生产制造企业把控制系统看作是技术机密，可以推测，如果永磁直驱机组成为了风电机场中的主力机型，则会因为故障特性的难以掌握及掌握不充分而使整个继电保护系统陷入难以处理的局面。而用电磁手段来对故障电流及其特性进行处理，是一个极为有效的方法，但是这个手段的实施也面临着不少技术方面的问题。
2风电场电网电线与电网继电保护2.1大型风电场的继电保护对于许多大型的风电场来说，其所采用的供电网络都是由35KV的电压等级所组成的，这些风电场之间的连接跟配电网络的网络结构相同，并且都是通过并网点来完成与高压电网之间连接。可是针对辐射型的配电网所设计的继电保护，在应用的时候便会产生一定的问题，使得电路网络配备难以适应这种连接方式，这与分布式的电源接入配电网时所产生的继电保护问题相同。2.2极限电路与电网保护目前我国具有一定规模的风电场所运用的极限电路与电网的保护多数都是35KV的继电保护装置，容易看出，风力发电作为分布式的供应电源，与一般的配电网络之间存在这一定的差别。此外，风电场的故障电流还具有持续时间较短的特点，风力发电机的运行在很大程度上受自然状况的影响，伯南关切表现较为明显，只是根据本地的信息来进行继电保护，所产生的继电保护质量较为有限。将现有的先进的通信技术与智能化的电网技术合理地运用到整个风电继电保护装置中去，进而构建出一套新的线路与新的继电保护体系，这对整个风力发电产生的意义是极大的，也是值得相关人员思考的。3发电机产生的故障电流给继电保护装置带来的影响3.1故障电流对继电保护装置的影响利用风力发电机发电，会产生一定的逆向潮流，这会在一定程度上影响电力保护系统的运行。在电力系统出现故障的时候，就会使风电发电机产生的电流变得较为有限，如果产生的电流达不到继电保护装置的启动电流要求，继电保护装置就不能启动，也不能正常发挥其保护作用。而当电网系统的风电接入达到一定的规模的时候，就会改变并重新分配整个电网电路中的电流分布，这里的电流主要指的是短路电流，这种电流的改变会在很大程度上影响继电保护设备的灵敏度，也会影响保护设备的保护范围，使得保护设备发失灵的情况。另外，风电并网的系统中，还存在有速度保护的死区，当风电并网所处的点位于这个区域内的时候，整个线路的故障便难以排除，在不改变已有系统的原则下，就只能使用后备过流保护措施来进行故障的排除，这就使得继电保护设备的自动性得不到有效地发挥，继而加大了线路故障对整个电力系统的影响。3.2故障电流的范围风力发电机只能在发生故障的时候提供较短时间的故障电流，进而使得电网中离风电场在一定距离之内的电路收到保护，但是发电机不会对电网中的带时限保护产生影响。风力发电机所产生的故障电流的持续时间与故障点到风电场之间的距离有着很大的关系，随着故障点到风电场之间的距离增加，发电机所产生的故障电流所持续的时间也逐渐加长。风力发电机自身附带有保护的配置，在发电机进行工作的时候，这些保护配置相互协调，配合整定，使得低电压与其电压跌落保护的时间值为120ms。在这种情况下，如果故障点与风电场之间的距离很近时，其反时过流保护将会比低电压或电压跌落更早地采取保护动作，这就使得发电机所产生的电路电流时间比120ms小；而当故障点与风电场之间的距离较远时，低电压与电路跌落则会比反时过流先开始进行保护工作，这时发电机所产生的电流短路时间就为120ms；另外，当故障点到风电场的距离更远时，其所产生的故障冲击力就显得较小，不足以对发电机造成威胁，这时，风力发电机竟不受影响而继续保持运行。
4风电场接入电网系统的规划在风电场中，整个电网系统的组成结构是影响系统继电保护配置的关键因素，目前已经有了许多适应性较强并且性能也比较完善的继电保护装置，但继电保护仍然存在一定的问题，所以，在对电网进行规划或者是在对电网结构进行规划时。一定要充分对继电保护的可行性与合理性进行充分的考虑，计量避免在电网送电线路的住干线上连接分线。风电场接入电网系统后，整个系统的继电保护配置的设置应该根据整个风电系统所接入的电网结构而定，同是还有对整个风电场的规模等情况进行仔细的分析，在此基础上做出合理的计划。近点保护系统的配置应根据《继电保护和安全自动装置技术的规程》等相关文件作为指导，严格按相关规程执行，最大限度保证风电场及整个电网系统的安全高效运行。５结束语随着新能源技术的不断发展，风力发电技术在整个电网系统中的地位也将越来越重要，风电场接入电网系统后，对整个继电保护装置产生的影响都是极大的。在对电网系统及继电保护配置进行规划的时候，不仅要考虑到整个系统的相关性能，还要对所配置的装置的特点进行充分的考虑，这样，才能有效减少故障出现的效率，进而确保整个电网系统更好的运转。【参考文献】［１］刘会勇，方文徕.探讨含有风电场线路的海岛电网继电保护配置[J].广东科技，2011，24:151-152.［２］梁玉枝，崔树平，王冬梅.对风电场接入电网后系统继电保护配置的探讨[J].华北电力技术，2009，09:1-4.［３］崔运海，王建勋.风电场接入系统继电保护配置方案研究[J].吉林电力，2009，04:1-4.［４］孟钰娟.某风电场集电线路继电保护的研究[D].新疆大学，2013.［５］文玉玲.风电场短路特性及对电网继电保护影响的研究[D].新疆大学，2009.［责任编辑：汤静］
