大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護的影響與對策.doc

大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護的影響與對策 蘭會詳LANHui-xiang （國網(wǎng)山西省電力公司長治供電公司，長治046000） （ChangzhiPowerSupplyCompanyofStateGridShanxiElectricPowerCompany，Changzhi046000，China） 摘要：近幾年，風(fēng)力發(fā)電開始介入到電力系統(tǒng)中，促進了電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展。然而，也給以往傳統(tǒng)繼電保護帶來很多新的問題。本文論述了風(fēng)電場和風(fēng)電機組的主要故障特性，以及風(fēng)電接入電力系統(tǒng)給繼電保護造成的影響，并且介紹了將大規(guī)模風(fēng)電場接入繼電保護的思路及方法。 Abstract:Inrecentyears,windpowergenerationbegintoenterintothepowersystem,whichpromotestherapiddevelopmentofpowersystem.However,italsobringsmanynewproblemstotheprotectiverelaying.Thispaperexpoundsthemainfaultcharacteristicsofwindfarmsandwindturbinesandtheinfluenceofthelarge-scalewindpowerintegrationaesstotheprotectiverelayingandintroducestheideasandmethodstoaessthelarge-scalewindpowerintegrationtotheprotectiverelaying. 關(guān)鍵詞：大規(guī)模風(fēng)電接入；繼電保護；影響；故障分析 Keywords:theaessingofthelarge-scalewindpowerintegration；protectiverelaying；influence；faultanalysis ：TM77：A：1006-4311（xx）34-0063-02 作者簡介：蘭會詳（1985-），男，山西嵐縣人，畢業(yè)于華北電力大學(xué)電氣工程及其自動化，本科，主要從事繼電保護工作。 0引言 繼電保護能夠為電網(wǎng)的安全運行提供保障，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，它能夠迅速識別并排除故障，防止系統(tǒng)運行被破壞，進而確保電能的高效傳輸與利用。將風(fēng)電并入繼電保護裝置是智能電網(wǎng)兼容性問題，對繼電保護接入點來說，大規(guī)模的風(fēng)電場對系統(tǒng)影響特別大，絕不能被忽略，因為繼電保護裝置的故障特點會隨著風(fēng)電場的接入而發(fā)生變化。所以，要保證電網(wǎng)系統(tǒng)能夠安全的運行，研究大規(guī)模風(fēng)電場給繼電保護帶來的影響具有重要意義。 1風(fēng)電場和風(fēng)電機組的故障特性 風(fēng)電場和風(fēng)電機組故障特性主要含有穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)短路電流衰減特征分析、波形分析、電流大小計算等內(nèi)容。和以往傳統(tǒng)的同步發(fā)電機相比，多數(shù)風(fēng)電機組都是利用感應(yīng)式的異步發(fā)電機，它們的轉(zhuǎn)動時間常數(shù)與轉(zhuǎn)動慣量都較小，也沒有勵磁裝置，所以，故障特征和同步發(fā)電機與很大區(qū)別。盡管永磁直驅(qū)機組是同步發(fā)電機，然而因為利用換流器的并網(wǎng)，使它的故障特點與換流器有緊密聯(lián)系。同時，電力電子設(shè)備的保護方法及低電壓的穿越特征都增加了控制要求，使得風(fēng)電機組的電磁暫態(tài)過程變得更加復(fù)雜，進而對繼電保護性能產(chǎn)生影響。以往傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)繼電保護是建立在三相對稱系統(tǒng)與發(fā)電機電源基礎(chǔ)上的，通常都是假設(shè)故障發(fā)生時，同步電機運行狀態(tài)及運行參數(shù)不做絲毫變化而計算出短路電流衰減特征與電流大小，再根據(jù)這些特征整定繼電保護原理和選擇開關(guān)設(shè)備。目前，風(fēng)電機組中異步發(fā)電機多是鼠籠式的異步電機和雙饋式的異步電機，鼠籠式的異步電機定子可以直接連入電網(wǎng)，發(fā)出有功功率過程中會從電網(wǎng)內(nèi)吸收無功功率勵磁，雙饋式的異步電機的定子側(cè)能夠直接連入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子側(cè)是三相對稱的繞組，利用脈寬調(diào)制變流器和電網(wǎng)相連接，進而給轉(zhuǎn)子側(cè)帶來交流勵磁。鼠籠式的異步機組因為沒有專門的勵磁結(jié)構(gòu)，所以，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)短路故障后，系統(tǒng)不能再提供勵磁給機組，短路電流就可以立刻衰減最后降至零，最終不能連續(xù)提供短路電流給電網(wǎng)。而雙饋式的風(fēng)電機組因為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的作用，故障切除時能夠保持系統(tǒng)連續(xù)短路電流。 2風(fēng)電接入電力系統(tǒng)給繼電保護造成的影響 伴隨風(fēng)電在電力電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用越來越多，繼電保護適應(yīng)性漸漸體現(xiàn)出來，受到了風(fēng)電場的很大影響。因為升壓變壓器要接地，電力系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)要隨之變化，聯(lián)絡(luò)線的零序保護要受到一定程度影響，進而導(dǎo)致繼電保護裝置的靈敏度下降。風(fēng)電場沒有向故障點連續(xù)輸出短路電流能力，所以，如果沒有安裝專門弱饋裝置來進行保護，并聯(lián)點的聯(lián)絡(luò)線就沒有良好的保護性能，最后就會使拒動變成正常現(xiàn)象。因為我國目前所利用的檢同期方式多數(shù)是在電網(wǎng)并網(wǎng)點接入風(fēng)力電源，以確保供電穩(wěn)定，但聯(lián)絡(luò)線跳開以后很多大規(guī)模的風(fēng)電場的風(fēng)機都轉(zhuǎn)為動態(tài)過程，導(dǎo)致不能確保檢同期的成功，進而聯(lián)絡(luò)線很難重合閘，最后帶來風(fēng)電脫網(wǎng)的風(fēng)險。由于異步發(fā)電機能夠影響并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的保護動作特征，結(jié)合保護安裝處電流與電壓可以獲得異步發(fā)電機的阻抗是正電抗與負電阻的特征，所以阻抗平面軌跡很有可能至第二象限，進而使距離保護動作幅度降低。風(fēng)電電源較為特殊，它會給輸電網(wǎng)的繼電保護功能帶來負面影響，以往傳統(tǒng)繼電保護不能滿足風(fēng)電接入要求，所以，有必要深入研究風(fēng)電接入電網(wǎng)后的繼電保護問題。對繼電保護來說，一個系統(tǒng)阻抗串聯(lián)模型與理想電源非常重要，它們能夠幫助等效風(fēng)電場，獲得關(guān)鍵的電磁暫態(tài)。目前，我國很多大容量的風(fēng)電場都是利用先升壓再接入電力系統(tǒng)的變電站母線，然后供電給負荷的方式，配電網(wǎng)的主保護都是利用傳統(tǒng)電流的速斷保護方式，當(dāng)接入風(fēng)電場后，接入點的下級線路保護性能與上級線路的保護性能都會受到嚴重影響，速斷保護范圍會隨著短路電流增大而向下級線路延伸，使下級線路不能選擇性的跳閘。另外，發(fā)生兩相短路時，電路短路電流值較小且衰減變慢，不會對速斷保護及速斷電流產(chǎn)生任何影響，發(fā)生三相短路時，電路的短路電流值較大且衰減較快會對速斷保護范圍產(chǎn)生影響，所以，風(fēng)電場容量、故障類型、系統(tǒng)運行模式及故障位置能夠直接影響繼電保護。風(fēng)電場的大規(guī)模應(yīng)用一定會伴有電能遠距離的集中傳送問題。所以，整定與管理高壓電網(wǎng)的繼電保護工作要求變得更高，一定要充分考慮風(fēng)電隨機電源的一些故障特性，分析風(fēng)電波動對并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線造成的影響等，合理配置繼電保護。 3將大規(guī)模風(fēng)電場接入繼電保護的思路及方法 3.1深入研究故障電流的波形特點很多繼電保護裝置的保護重點都在短路電流衰減特征和短路電流最大值方面，對保護影響也僅是在繼電保護整定與配合上來考慮，沒有關(guān)系到繼電保護的根本原理。故障暫態(tài)的濾波算法與波形特點是影響繼電保護性能的關(guān)鍵因素，它們對工頻電氣量計算結(jié)果具有直接影響作用，所以，有必要分析短路故障出現(xiàn)后的電流波形特點，進而分析繼電保護性能。 3.2加強電網(wǎng)繼電保護自動裝置與風(fēng)電場操控系統(tǒng)的配合風(fēng)電場的繼電保護時限與繼電保護定值必須同電網(wǎng)保護配合好。實際風(fēng)電和電網(wǎng)接入管理工作中，電網(wǎng)保護和風(fēng)電場的配置整定分別屬于不同部門，這兩個部門需要加強溝通交流，相互配合協(xié)調(diào)，才能有效避免因為定值問題而導(dǎo)致意外脫網(wǎng)事故的發(fā)生。與此同時，注意加強后備保護、電網(wǎng)的自動重合閘及各種緊急狀態(tài)時切斷負荷切斷機器等保護工作和風(fēng)電場控制工作的相互協(xié)調(diào)配合，逐步建立和諧的電力繼電保護體系。 3.3開發(fā)加強風(fēng)電場集群的電路線保護機理因為風(fēng)電機組不能連續(xù)帶來短路電流，短路電流波形很容易受到控制模塊影響而發(fā)生變化，如果不充分考慮電網(wǎng)帶來的短路電流，就會很難識別與隔離故障。如果運用電網(wǎng)帶來的短路電流，必須全面分析電力系統(tǒng)保護的延時配合與定值配合問題，因為排除故障時間越長，電力系統(tǒng)與風(fēng)電場系統(tǒng)將更加不穩(wěn)定，所以，要全面分析風(fēng)電場電線路故障特征，不斷開發(fā)機群集電線路新保護。 4結(jié)束語 隨著風(fēng)力發(fā)電的廣泛應(yīng)用及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，風(fēng)電場容量呈增大趨勢，未來我國電網(wǎng)里風(fēng)電電源比例會更高，但我們應(yīng)該注意風(fēng)電接入給電網(wǎng)繼電保護帶來的影響，特別是近幾年一些風(fēng)電基地脫網(wǎng)事故，因此踏踏實實的發(fā)展風(fēng)電是我國發(fā)展低碳經(jīng)濟、保證能源安全的必然選擇。風(fēng)電系統(tǒng)的安全性是系統(tǒng)性問題，運行與管理風(fēng)電基地時，比不斷分析實際問題，總結(jié)以往經(jīng)驗，充分考慮并深入研究設(shè)計、運行、管理等各個方面，制定切實可行的辦法，確保風(fēng)電健康穩(wěn)定發(fā)展。 參考文獻： 1夏曉東.風(fēng)電