蒋文君

（福建省福能新能源有限责任公司，福建 莆田 351146）

在社会与时代飞速发展下，不可再生资源与能源的压力与日俱增，生态环境也因此受到了较大破坏，引起了人们高度重视，开始加大对清洁能源的开发与应用。风力发电作为清洁能源之一，具有可再生性，但此种发电方式受地域的限制较大，且具有不可控性，在大规模风电接入时应采取措施，做好继电保护工作，提高保护可靠性。

1 风电接入对继电保护的影响

1.1 接入与故障位置

将风电接入配电网中，由于接入位置不同，对整体电网保护的影响也有所区别。当接入配电网馈线非末端母线C段时，将线路个点设为ABCD，保护为1，2，3。如若上游出现故障，则保护1将立即将故障点隔离，在无风电接入时，便将整条线路AD切除。但是，当母线C与发电机连接后，便会连续供电使BD段的电路独立开来，形成一个闭环，最后，在风力发电中的保护设置，使其退出电网。对此，应在BC段与母线C相近的一段设置保护功能，并安装正确方向的元件，这样才可有效避免以上情况的发生。当下游出现故障时，风电接入会加剧3处的故障程度，此时，可将3处的电流进行延长，以此增加保护力度，也可使该处电流与相邻线路相互独立。此外，还可有效避免保护2时出现短路情况，当保护2中短路电流削弱时，其所处的保护范围便会缩小，降低线路的灵活度，如若再次衰减便会阻碍故障切除能力的应用。

1.2 接入容量

部分配电系统电路没有与风电相连，如若风电容量比值在系统中的占比较小，则该系统的保护力度便不会受到较大影响。当前，许多研究忽视较小容量这一情况，进而影响最终结果准确性。但是，当风电系统与电网相接后，容量方面有时会出现过大或者过小等情况，此时，电路系统便不可忽视这一问题，应重视故障电流对其产生的影响。在故障状态下，不同位置的保护点可获得不同的短路电流，因此，输出容量也势必发生改变。由此可见，容量不同对风电接入的影响也不尽相同。通过保护1电路的电流，仍然以系统电源为依据进行衡量，与后续风电是否接入的联系不大，此时，如若对保护2的短路电流进行衡量，则可以风电接入为依据，且二者与容量之间具有正比关系，当限定容量增加到一定程度时，便可使保护2出现误动。

1.3 线路长度

线路长度在一定程度上会影响配电网保护，如若系统容量由接入容量而决定，则BC线路长度则会发生改变，保护3设定量与短路电流均会发生改变。如若线路长度延长，则保护3的速断保护值将会降低，经过保护3的电流量会随之降低。此时，如若BC段长度不断增加，在此种状态下，接入故障电流值将固定不变，则保护3设置数值降低很容易导致系统误动。由此可见，线路越长，其保护误动程度也会随之加大。当CD段长度出现改变时，保护3速断数值也会随之降低，在故障情况下，风电接入产生的电流反应将被削弱。如若CD段长度不断延长，则保护3故障电流将会小于切断故障保护的数值，使线路得到保护，有效避免误动产生。

2 风电接入后继电保护的有效方法

为了确保风电接入后，电网能够稳定安全地运行，相关

部门应从多个角度着手，根据实际情况合理调整规划，切实做好电网防护的首道防线。

2.1 保护联跳措施

对于大规模风电接入工作来说，在继电保护过程中很容易给两侧保护带来风险，进而导致隔离系统侧出现短路，使整体系统运行受到较大阻碍。众所周知，风电组的稳定性受到不良影响后，很容易出现解列现象，且解列时间受诸多因素影响，如负荷电流大小等，当电流输入风电场后，在短路电流的影响下使断路装置处于闭关状态。为了避免设备因此受损，则应立即暂停电流输出，可见大规模风电接入可导致故障概率提升。对此，在电网正式投入运行之前，应做好两侧光差保护工作。在实际工作中，可设置保护上的联跳措施，在风电短路电流接入继电保护系统中，一旦出现故障，此时，联跳上设施便会发生反应，并阻断电流，对电路进行保护，确保电力系统的正常稳定运行。线路对用户用电具有直接影响，当发生故障时，应采取切断电路的方式进行处理，防止短路电流对继电保护产生不良影响，以免使其他用户受到危害。

2.2 发挥并网电路重合闸作用

结合电源特点与电网保护措施可知，对于并网电路来说，其开关闸对风电机组具有关键影响，因此，应加强该方面的研究力度。对于风电场来说，主要采用220kV或110kV的线路，如若接地方面出现故障，则要结合具体情况寻找原因。例如，当发生单项瞬时接地时，网点的电压小于20%，此时，继电保护装置便可依对故障点进行分析，通常情况下，机组全部跳闸，当发现恢复供电后便可全部进行脱网；当电压超过20%时，机组此时处于稳定工作状态，待供电恢复正常后，风电便始终处于并网工作模式下；当发生单项永久接地故障时，发生情况多种多样，在处理时，如果重力闸无法动作，则应结合实际情况采取相应措施。通过上述论证可知，当机组故障无法明确时，便会出现网点故障电压不同的现象，电压不可超过额定值的万分之一，风电机组即便具有低电压穿越功能，也很难有效防止彻底跳闸情况发生。对此，在大规模风电接入中，应与故障穿越要求相符合，使零电压穿越使用，并将时间控制在100ms之间，这样便可确保风机电压低于20%，甚至会更低。

2.3 设置限流保护装置

（1）开关型限流装置。此类装置的作用在于当故障发生时能够快速投入电抗器对短路电流进行控制，如图1所示。高压线路L位于系统M与N之间，在M侧安装了限流装置，图中虚线部分为限流装置，即串联电抗器。在运行过程中，换流器处于闭合状态时，系统电流只可经过换流器，阻抗和损耗均为0；当出现短路故障时，换流器中的首个半波过零时分离，限流器在15ms之内投入，控制电流，使其降低到原本80%以下，断路器可灵活开断限制后的短路电流。

图1 限流装置运行原理

（2）风电场保护。在风电场保护中，35kV极点中性点接地的方式，可有效提供电场运行稳定性，此时，电场的功率密度较低，额定功率范围在15%～45%，与常规应用电压相比低很多。此时，用电用户与风场影响力较小。在配电系统中，与用户供电之间具有紧密关联，因此，当配电系统发生故障时，将会直接导致用户被断电，此时便要采取有效措施，避免故障范围的进一步延伸，结合实际情况采取有效措施，选择新的继电系统与装置。对于风电场来说，可采取电阻接地的方式，采用单相接地故障保护装置。但是，如若风电场已经处于运行状态，则可采用不接地、消弧垫圈接地等方式，在装置方面可采用小电流接地装置。当出现单项接地问题时，便可在较短时间内快速做出反应，使故障被消灭在萌芽状态；如若没办法进行消除，则可进行跳闸处理。

（3）重视故障电流波形。对于继电保护装置来说，其重点在于短路电流的最大值，当风电接入后，势必会对继电保护产生不良影响，主要体现在保护整定与配合等方面。一般情况下，应加强对故障电流波形的重视，一方面，是滤波算法；另一方面，是波形特点，这与工频电气量计算结果相关，因此，应加强对电流波形的关注度，使继电保护效率得到全面提升。

2.4 加强并网运维管理

在风电与并网运行、事故数据采集、分析等工作中，应有效提升电网运行率的促进作用。在控制室中设置先进的监控系统，并发挥配套监控装置的作用，对事故发生时电气故障的相关信息进行记录，如电气量、开关、保护等。此外，还应对电流波形、电压、无功补偿装置等控制事件进行分析，对功能投退记录进行调整等，上述数据信息的积累、分析和挖掘，均可为继电保护设计与创新提供借鉴，使风电接入系统后，继电保护运行更加稳定可靠。

3 结语

综上所述，在环境友好型社会背景下，风力发电行业得到飞速发展，但是，当大规模风电接入后仍会对继电保护产生不良影响。对此，应积极通过保护联跳、发挥并网电路重合闸作用、设置限流保护装置、加强并网运维管理等方式，减少对继电保护的干扰，还可引进国外先进的电力技术，使此类问题得到妥善解决，促进我国电力行业的飞速发展。