大规模风电接入对继电保护的影响与对策

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1、大规模风电接入对继电保护的影响与对策兰会详LANHui-xiang（国网山西省电力公司长治供电公司，长治046000）（ChangzhiPo,otestherapiddevelopmentofpo.Hoanynestotheprotectiverelaying.Thispaperexpoundsthemainfaultcharacteristicsofsandethodstoaccessthelarge-scale77文献标识码：A：1006-4311（2014）34-0063-02简介：兰会详（1985-），男，山西岚县人，毕业于华北电力大学电气工程及其自动化，本科，主要

2、从事继电保护工作。0引言继电保护能够为电网的安全运行提供保障，当电网出现故障时，它能够迅速识别并排除故障，防止系统运行被破坏，进而确保电能的高效传输与利用。将风电并入继电保护装置是智能电网兼容性问题，对继电保护接入点来说，大规模的风电场对系统影响特别大，绝不能被忽略，因为继电保护装置的故障特点会随着风电场的接入而发生变化。所以，要保证电网系统能够安全的运行，研究大规模风电场给继电保护带来的影响具有重要意义。1风电场和风电机组的故障特性风电场和风电机组故障特性主要含有稳态与暂态短路电流衰减特征分析、波形分析、电流大小计算等内容。和以往传统的同步发电机相比，多数风电机组都是利用

3、感应式的异步发电机，它们的转动时间常数与转动惯量都较小，也没有励磁装置，所以，故障特征和同步发电机与很大区别。尽管永磁直驱机组是同步发电机，然而因为利用换流器的并网，使它的故障特点与换流器有紧密联系。同时，电力电子设备的保护方法及低电压的穿越特征都增加了控制要求，使得风电机组的电磁暂态过程变得更加复杂，进而对继电保护性能产生影响。以往传统的电力系统继电保护是建立在三相对称系统与发电机电源基础上的，通常都是假设故障发生时，同步电机运行状态及运行参数不做丝毫变化而计算出短路电流衰减特征与电流大小，再根据这些特征整定继电保护原理和选择开关设备。目前，风电机组中异步发电机多是鼠笼式

4、的异步电机和双馈式的异步电机，鼠笼式的异步电机定子可以直接连入电网，发出有功功率过程中会从电网内吸收无功功率励磁，双馈式的异步电机的定子侧能够直接连入电网，转子侧是三相对称的绕组，利用脉宽调制变流器和电网相连接，进而给转子侧带来交流励磁。鼠笼式的异步机组因为没有专门的励磁结构，所以，当电网出现短路故障后，系统不能再提供励磁给机组，短路电流就可以立刻衰减最后降至零，最终不能连续提供短路电流给电网。而双馈式的风电机组因为转子侧变流器的作用，故障切除时能够保持系统连续短路电流。2风电接入电力系统给继电保护造成的影响伴随风电在电力电网系统中应用越来越多，继电保护适应性渐渐体现出来，

5、受到了风电场的很大影响。因为升压变压器要接地，电力系统的零序网络要随之变化，联络线的零序保护要受到一定程度影响，进而导致继电保护装置的灵敏度下降。风电场没有向故障点连续输出短路电流能力，所以，如果没有安装专门弱馈装置来进行保护，并联点的联络线就没有良好的保护性能，最后就会使拒动变成正常现象。因为我国目前所利用的检同期方式多数是在电网并网点接入风力电源，以确保供电稳定，但联络线跳开以后很多大规模的风电场的风机都转为动态过程，导致不能确保检同期的成功，进而联络线很难重合闸，最后带来风电脱网的风险。由于异步发电机能够影响并网联络线的保护动作特征，结合保护安装处电流与电压可以获得异

6、步发电机的阻抗是正电抗与负电阻的特征，所以阻抗平面轨迹很有可能至第二象限，进而使距离保护动作幅度降低。风电电源较为特殊，它会给输电网的继电保护功能带来负面影响，以往传统继电保护不能满足风电接入要求，所以，有必要深入研究风电接入电网后的继电保护问题。对继电保护来说，一个系统阻抗串联模型与理想电源非常重要，它们能够帮助等效风电场，获得关键的电磁暂态。目前，我国很多大容量的风电场都是利用先升压再接入电力系统的变电站母线，然后供电给负荷的方式，配电网的主保护都是利用传统电流的速断保护方式，当接入风电场后，接入点的下级线路保护性能与上级线路的保护性能都会受到严重影响，速断保护范围会随

7、着短路电流增大而向下级线路延伸，使下级线路不能选择性的跳闸。另外，发生两相短路时，电路短路电流值较小且衰减变慢，不会对速断保护及速断电流产生任何影响，发生三相短路时，电路的短路电流值较大且衰减较快会对速断保护范围产生影响，所以，风电场容量、故障类型、系统运行模式及故障位置能够直接影响继电保护。风电场的大规模应用一定会伴有电能远距离的集中传送问题。所以，整定与管理高压电网的继电保护工作要求变得更高，一定要充分考虑风电随机电源的一些故障特性，分析风电波动对并网联络线造成的影响等，合理配置继电保护。3将大规模风电场接入继