陈福全 李铁柱

【摘 要】继电保护在电网出现故障时，可以对故障进行可靠识别，并采取隔离故障的有效措施，使其故障不再蔓延和扩大，防止电网运行工状发生进一步的恶化。而整定计算是继电保护的核心，其正确与否将直接关系到继电保护装置能否可靠动作。伴随着我国经济水平的高速发展和提高，人们对电能的需求不断加大，也对电能质量的要求不断提升。在这种情况下，风力发电的迅速发展为电网运行和继电保护提出了新的要求。本文笔者通过对大规模风电接入的继电保护整定相关问题的三个层面进行了讨论，并对此提出了建设性的意见。

【关键词】风电 大规模风电接入 继电保护

近几年，随着我国经济的飞速发展，能源危机与环境污染等一系列问题越来越突出，风能作为新能源、清洁能源的一个代表，最近10年间以爆发式的速度发展，得到了社会的广泛关注。风力发电是一种新型能源开发技术，在应用和保护方面，我国相关电力研究部门都是在逐步探索的过程中。我国的人口基数大，制造业发达，各大机械、电子制造厂以及居民的用电量逐年攀升，促使我国风电大规模发展。但在风电大规模的引入的过程中，一定会给电网运行带来各种各样的问题，大规模风电接入的继电保护配置和整定就成为解决以上问题的关键。由此，本文笔者作出如下论述：

1 风电机组和风电场故障模拟与分析

近几年，我国风力发电场如雨后春笋一般在我国的东北、华北、华东、西北地区相继建立。风力发电的产生和应用，其发展速度非常快，其在电力市场的比重逐年增加。随着风力发电的大规模涌入，对电网运行和继电保护模式提出了更高的要求。对风电机组和风电场进行故障分析和模拟是继电保护整定的基础。继电保护的新型设计原理和整定计算都与故障模拟、分析息息相关。何世恩等[1]（2013）以传统同步发电机系统理论为基础建立了风电机组和风电场的短路故障模型，对其短路过程中电磁暂态过程进行了全面描述，这样就可以利用经典的短路电流计算方法对风电机组和风电场的短路电流进行简化计算。并根据故障出现的短路电流衰减特性，作为继电保护的设计和整定的依据。风电机组现已多采用异步发电机设备，这种设备的更换，说明电流短路的大小和出现的故障特点与传统问题相比已经出现了明显的转变趋势。根据实际运行，风电场的故障特性与发电机的类型，风电场的装机容量和接入的电压等级有关。

2 风电场集电线路与相关网路的继电保护

风电场具有电动机的短时运行特性和风电机组的短路电流衰减特点，由此，风电场集电线路及其并网设备保护一定要将潮流的反向影响作为继电保护整定的考虑因素之一。在计算时应充分考虑速断保护的方向指向，简化保护之间的配合，并对风电场短路电流的馈出问题加以重点考虑。系统故障时，虽然风电场提供瞬时短路电流很大，但经过很短时间电流的周期分量和非周期分量都衰减为零序，不能提供持续的短路电流，保护装置在运行了5个周波后，对保护整定造成的影响可不予考虑，因此限时速断保护和过流保护方向指向不需考虑。

兰会详[2]（2014）一文中指出风电场在与辐射型的配型电网进行连接时，容易造成其母线的下一级线路传送电流瞬间加大，使其速断保护实际保护范围超过预想范围，为了保证保护装置的选择性，就会造成该级线路原有速断保护范围缩小甚至没有保护范围。当感应电动机出现故障时，仅仅能够提供短时间的故障电流，这种方式使整个保护体系失去原有的保护性能。针对电网中各个设备之间时间配合，本文笔者认为可以采用自适应的继电器，通过这种继电器可以将各个设备之间的整定时间得以很好的配合，也可以使出现于电网中的某一部分的故障进行有效隔离，从而实现风电场的正常工作和运行。

我国目前的大规模的风电基地集电线路都安装了线路继电保护装置，通过以上论述，风力发电的分布式电源与我国传统配电网相比，存在非常明显的差异。本文提到的风电场故障具有持续时间短的特点，风机的整体运行受制于自然条件的影响。因此，建立新型的电网接入方式和风电场保护配置是实现继电保护整定的关键。

3 大规模风电接入的相关电网的继电保护问题

大规模风电场接入电网后，系统的相关阻抗网络发生了变化，故障时风电场会提供瞬时很大的短路电流，对电网的电流保护产生影响，使保护的灵敏性降低，降低了电场运行的稳定度，可能导致开关误跳和风电脱网。由于风电场的馈出短路电流能力相对较差，因此最好的办法就是设置专业的线路差动保护或弱馈保护系统，以保证线路故障的有效隔离。

李俊鹏[3]（2014）一文对风电场的接入电网的继电保护做了深入的研究，发现常规的继电保护系统很难与当前的风电的接入模式所匹配。所以风电的继电保护整定问题需要将整体的电场运行模式，运行细节和各个风电运行的器元件都要纳入研究和考虑的范畴。风电场中的内部机组的空间分布和相互间的时间匹配合作都要进行科学合理的设置。当前对风电场的具体研究，要将风电场继电保护的相关等值进行深入研究。

同时合理利用电网安全自动装置可以有效的简化保护整定配合和提高风电机组和风电场安全性，通过安全自动装置的整定投入，部分保护装置整定可以将风电场简化成为负荷电站，忽略其电源属性，达到简化配合的目的。典型安全自动装置有备自投联切、间隙解列、失步解列装置和低频低压解列装置。

4 结语

风电机组和风电场的继电保护整定计算是一个综合性的系统工程，需充分考虑电网接线方式、继电保护配置和风电短路故障的特殊性，这些均需在工程可研设计阶段就加以考虑。本文仅对风电机组和风电场的继电保护整定计算的一般问题进行了定性描述，提出了一些自己的看法和建议，供读者参考。

参考文献：

[1]何世恩，姚旭，徐善飞.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].电力系统保护与控制，2013，12（01）：21-27.

[2]兰会详.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].价值工程，2014，11（34）：63-64.

[3]李俊鹏.云南电网大规模风电接入继电保护探讨[J].云南电力技术，2014，03（S1）：11-12.