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摘要：工业革命促进社会生产力快速发展，将人类带入了工业文明时代。然而工业进程过程中，需要大量的煤炭、石油等化工能源，这些燃料在燃烧过程中，向大气排放大量的二氧化碳或者污水，导致环境恶化，资源枯竭。为了保护人类共同的家园，促进社会经济增长和自然环境协调发展，国家转变产业结构，大力发展节能产业，近年来国家大力发展太阳能、风能等可再生资源，目前中国已经是全世界风能发电规模最大、发展最快的国家。然而在具体的运行过程中，风力发电也遇到了很多问题，主要是继电保护方面。本文首先分析了大规模风电接入对继电保护所产生的影响，其次为如何将大规模风电完善的接入继电保护提出对策，以供参考。
关键词：风电接入、风力发电；继电保护
继电保护是电力运行过程中的第一道防线，当线路发生故障以后，继电保护装置能够快速识别并迅速隔离故障，将故障的损失控制在最小的范围内，因此继电保护装置对电力运输具有重要意义。近年来随着环境问题和世界能源危机爆发，太阳能、风能等一些可再生资源逐渐受到社会的关注，国际社会也大力开发这些可再生资源。2014年，我国已有风电机组下线并保持运营生产的企业约为26家，全国新增安装风电机组13121台，新增吊装装机容量23196兆瓦，同比增长44.2%；2015年全国风电新增装机3035万千瓦，同比增长31.5%。大规模的风电接入对电力系统的影响特别大，将风电并入到继电保护装置，要考虑到智能电网的兼容性。继电保护装置的故障会随着风电场的接入变化而变化，所以一定要采取有效的措施，消除风电对继电保护装置的影响。
一、我国风电基本特征
不同的发电厂发电的条件也不一样，我国幅员辽阔，地势西高东低，山地、平原在国土面积所在的比重不是很大，因此风能发电很容易受到自然条件的限制。比如山地、高原地势的地区，长期处于高原气候环境下，风速不是很稳定，所以导致风能带动的电能也不稳定，发电量很容易随着风能的变化发生变化。由于自然天气具有不可测性和不可控性，因此风能发电不可能像水力、火力发电那样采取有效的措施进行控制，所以风能发电具有很大的不可控性。在运行过程中，无法根据电能的负荷大小对风力发电进行有效的调整。受到自然条件的限制，风电发电消耗的时间比较短，每年可以利用的小时数大概是2200小时，占全年总数的25%。
二、风电机组出现短路故障
电压高的配置电路系统运行会更加稳定。比如330KV以上的主网继电保护配置比较完善，所以在运行过程中，出现故障的概率比较低，有的事故切除率几乎达到了100%，如果主网发生了短路的现象，风电场并网点电压必然会受到故障的影响，故障点的电气距离会给风电运行带来一定的影响。一般情况下，风电场短路电流与第一次故障会存在一定的差异，自身所具备的LVRT的风电机组也不一定能够穿越第二次冲击，所以风电机组的短路问题往往与设备的LVRT能力、风机处理大小和控制方法有关。2011年，某风电场电气设备共发生了90起故障，而且全部都发生了较大规模的风机脱网事故，故障发生的原因主要是单个电缆引起的，但是因为集电系统保护不合理，导致事故进一步扩大，造成风电机组发生大量跳闸现象，无功补偿设备不具备高压穿越能力，导致风机电阻过压跳闸。下图是风机电阻穿越示意图：
当线路发生两相或者三相电流短路时，短路电流值相应的也会逐渐变小，这对继电保护装置也会造成一定的影响，继电保护装置可能会得到错误的信息，从而发生调整等现象。风电接入过程中，对继电保护装置的有一定的影响，会弱化继电保护作用和效果。
（二）波动性能源并网
由于波动性能源并网的存在，会影响到电力运行过程中的电子元件，降低风电机组和电力系统的灵敏度，这对风电运行保护提出了更高的要求。同时风电并网以后，系统受到正负序，控制系统调节等方面因素的影响，导致原先的故障分类提取和叠加的分析方式无法继续在风电系统中使用，因此这对距离和纵横方向提出了更高的要求。
（三）小电流系统故障
目前我国城市大部分都是使用35KV的集电系统，这是不接地系统，一般单项运行的时间为一到两个小时。不过这种接地系统需要配电系统的设计方案才能完成。通常这种系统适合在接地电流比较小的架空线路中，如果将这个系统用在架空线路电缆混合发电系统，因为这种接线方式会显得不合理，而且也无法满足电力真正的需求。目前大多数风电发电厂配置小电流选线装置的正确率比较低，因此在实际应用过程中，电力工人可能无法及时发现单相接地潜在的危险性，从而导致故障范围扩大。因此，为了避免单相接地隐患，往往需要利用电流波等特点选择合适的故障路线。
三、大规模风电接入继电保护影响策略
（一）加强风电场集群的线路继电保护
一般情况下，风电机组无法提供连续的短路电流，所以会影响短路电流的波形和模块，并发生一定的变化。所以在施工设计的时候要考虑到短路电流波形对模块的影响，否则很难在运行的情况下发现故障并将其隔离开来。如果是因为电网的应用导致短路电流，那么就要对电力系统定值配合和延时配合进行分析，从而采取有效的措施。这样减少故障排查的时间，因为排除故障的时间越长，对电力系统和风电场的影响越大，所以针对风电场线路故障问题要结合具体的情况研究，并采取集群线路继电保护方法，确保电力运行的稳定性。
（二）确定故障电流的波形特点
电力线路的继电保护装置保护的重点是当短路电流超过了变压器或者线路的负荷，可以及时跳闸，避免电流过高产生巨大的温度，破坏线路的绝缘体。风电运行过程中，故障电流的波形特点、暂态滤波都会对继电保护装置产生一定的干扰，而且还直接影响到工频电气量的计算结果。所以在接入的时候，要考虑到短路故障发生以后，出现的电流波形特点，并进行分析，采取正确的方式。
（三）加强风电场操作系统与电力继电保护自动装置的配合
在选择风电场继电保护方式的时要配合电网的保护。当风电接入电网以后，电网保护和风电场具体的配置分别隶属不同的电力部门，所以这两个部门要加强沟通，相互配合，做好电网并入工作。同时在接入时，还要考虑到电网自动重合闸、后备保护以及紧急情况下切断符合机器等工作，加强风电场控制工作的协调和配合。
结语
面对严峻的能源危机和环境危机，世界各国都大力发展绿色节能经济。风能作为可再生能源，其蕴藏量是非常大的。我国是风力资源十分丰富的国家，可开发的风能大约10亿KW，其中陆地上风能储存量为2.53亿KW，海上可开发利用的风能达到7.5亿KW,我国海上风能资源丰富，国家开发了不少海上风电项目，到2015年年底，已经有2个项目建设并投产。风能必将成为我国未来发电的动力能源，但是目前风能发电还遇到不少问题，这就对我们的继电保护工作提出了新的挑战。需要电力企业在工作中不断总结经验，改进技术，促进风电事业的发展。
参考文献
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