浅析风电场继电保护合理配置

浅析风电场继电保护合理配置

杨彦龙

新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局 新疆 阿勒泰 836500

摘要：近几年，随着经济社会的快速发展，社会上对电力的需求也在不断增加，为了满足这一要求同时做到节能环保，我国对风电场的建设给予了高度重视，这使得风电场的规模以及数量正在持续扩增。而随着风电容量份额在整个电力系统当中的占比不断加大，相应的短路电流也在不断增加，容易导致电力系统运行不稳定的问题出现，所以对风电场继电保护的合理配置显得极为关键。基于此，文章便针对风电场继电保护合理配置做出分析和探讨。

关键词：风电场；社会发展；继电保护；配置

前言：对于风力发电来讲，属于我国电力系统当中的一个重要组成内容。风力发电是否可以稳定运行能够对电力系统运行的安全性、稳定性以及相关用户的用电安全等产生直接影响。所以在实际发展建设风电场过程中，针对其继电保护问题成为了人们广泛关注的话题。这使得在实际运营管理过程中，如何科学合理地配置继电保护，同时进一步提升供电安全性以及稳定性，成为了现阶段风电场需要着重思考的问题。

1. 风电场继电保护分析

对于风电场继电保护来讲，主要可以分为以下几个重点内容：

一是，区域保护。对于此类保护而言，主要指的是借助风轮机塔底部存在的断路器装置来对电力系统的电缆装置以及发电机设备等进行继电保护。对于从风力机变压器设备一直到塔基柜装置的相应连接电缆，主要由断路器装置来对其提供有效保护。通常情况下，变压器装置还有周边端部区域都需要对变压器装置的电流做出充分考量，以此来保证具备相对较高的灵敏度。如果存在大故障电流，应该借助负荷为35KV的开关装置进行切除。而针对风电场当中存在的低电压段，一旦出现故障，一般能够产生一系列相对较小的故障电流，对此通常不能借助保险丝开展切除工作，需要借助分段开关装置来对其开展切断处理^[1]。

二是，风电场以及电网之间的连接保护。在实际运行过程中，如果风电场本身与35KV的电网系统进行了连接，同时没有设置一个主变压器装置，在这种情况下，可以借助与公用电网容量相同的相应的变压器作为继电保护措施，也就是借助35kv变压器装置开展继电保护工作。而在实际操作当中，由于35KV的开关保险丝装置实际数量相对较少，所以想要针对系统当中整体故障电流开展保护处理仍然存在着相对较大的技术难度，特别是针对低电压端产生的单项接地故障，往往无法达到良好的保护效果，针对这一问题，作为技术人员应该应用综合保护措施开展处理工作。

2. 风电场继电保护的影响概述

1. 对安全自动装置以及电网继电保护产生的影响

对于风电场来讲，其在电网系统当中有效接入电源之后，此时升压变电器装置方面的接地处理能够引发系统当中的零序网络产生一定的变化，这就会导致联络线方面的保护检测系统出现灵敏度降低的问题，从而对系统内部的自动重合闸方面的性能发挥产生不利影响。现阶段风电场实际建设规模正在持续扩张，如果系统出现跳开动作，那么风电机组的实际运行状态将能够转变为一种动态变化运行，这样便无法有效保证检同期成功率，甚至还非常有能促使检同期重合闸装置方面的重合动作失败，这样便会导致风电拖网故障现象出现。一旦风电场无法持续给电网有效提供短路电流，那么保护系统方面的性能便会遭到一定的影响，出现装置误动以及装置拒动等相应问题。对此需要借助保护手段来达到系统灵敏度方面的优化处理^[2]。

2. 能够对线路距离保护造成影响

对于风电场而言，其在接入电网之后，能够对线路距离保护造成的影响往往需要受到多种因素的干扰，所以想要保证距离保护系统可以正常启动以及运行，应该高度重视以下几点：

一是，应该重视系统当中启动元件方面的保护配置问题。一般对启动元件实施的运行保护措施，能够分为静稳条件下开展的故障判定还有保护启动判定等。

二是，对于系统方面的距离元件来讲，一般情况下风电场线路方面的接地距离还有每段线路的实际间隔距离都应该保持独立，对于距离元件来讲，其主要功能便是有效测试故障点彼此之间的间隔距离，并且对其开展精准测算，一旦故障出现，要能够先有效判断故障的对称性，在此基础上结合实际分析结果合理设置距离保护系统方面的开启以及关闭。

3. 风电场继电保护合理配置方案分析

1. 对于升压变电站方面的保护配置

对于变压器装置系统来讲，需要合理配置主保护功能装置以及后备保护功能装置。针对后备保护功能装置而言，其实际配置的目的主要是为了能够对变压器装置故障问题还有低压位置故障问题做出合理有效的后备保护。对于升压变电站装置当中的高压位置方面的母线究竟是否需要应用母差保护措施，应该根据系统的实际运行需求来开展灵活设置，一旦对母线故障方面有着迅速进行切除的需求，应该依照相应技术规范合理设置母差保护系统，否则技术人员可以对其不开展额外配置。而针对低压位置当中的母线一般不需要配置保护系统

^[3]。

2. 对于送出线路的保护配置

在实际运营过程中，如果风电场本身已经接入了220kv或者以上的电网系统，此时最好应该在系统线路两侧合理装设相应的分相电流差微机保护系统，对于这种保护措施来讲，通过合理应用，风电场侧存在的后备保护措施能够设置快速I段，此时该部分将不需要额外设置相应的时限保护系统，对于系统当中的相应侧后备保护应该依照正常方式来开展配置方案的制定工作。由于差动保护设备已经有效设置了差电流选相元件装置，所以出现故障的过程中能够实现正确选相，而对于风电场当中的送出线路部分来讲，两侧的重合闸这种设置方式能够有效选择单相模式，如此一来便能够尽可能地缩减故障出现过程中线路系统本身的具体停运时间。除此之外，针对T接多个风电场的相应风电联络线，需要在系统测合理配置距离I段以及零序I段还有其他带时限的相应后备保护。

对于风电机组而言，其内部有效配置了多重保护装置，如果系统实际运行过程中产生故障问题，结合故障发生原因、故障点具体所处位置以及故障属性等的不同，保护装置方面的时限动作往往也会存在明显的区别，而在风电机组与系统之间产生解列的过程中，从故障出现到解列期间可以有效提供一个短时间的故障电流。技术人员如果结合接入电网的相应风电机组设备实际发电容量做出考量，那么系统当中采用的继电保护设备应该需要充分考虑系统当中由于故障电流问题而产生的干扰。对于带时限的后备保护段一般并不需要对风电场当中的故障电流产生的影响做出考虑。对于升压变电站当中的设备还有送出线路需要配置相应的必要的继电保护装置，主要用来切除各种故障，以此来避免设备出现损坏问题。除此之外，现阶段各风电场普遍采用T接单回线路这种方式接入系统，结合当前的保护配置方案来看，在风电联络线当中的第一个T完成接点之后出现故障时，目前已有的故障测距手段，难以区分故障点具体在哪条分支线路当中，这使得故障点的查找方面存在着一定的困难，因此仍需要进一步研究相关解决方案^[4]。

结语：综上所述，为提高风电场运行安全性以及稳定性，文章针对风电场继电保护以及影响做出了简要分析，并基于此探讨了风电场继电保护的合理配置，以此来提高风电场运行水平，更好地发挥应有价值和作用。

参考文献：

1. 杨源,程劲松,汪少勇,等. 一种海上风电继电保护配置优化方案研究[J]. 南方能源建设,2019,6(1):36-41.

2. 卢智雪,刘天琪,丁媛媛. 海上风电场故障特性及保护配合的研究[J]. 电力系统保护与控制,2018,46(10):144-151.

3. 史卓鹏,孔祥敏,王亚臣. 基于波形相似度因子的双馈风电场送出线路单相接地保护[J]. 电机与控制应用,2021,48(6):108-113.

4. 成和祥. 基于双馈风机短路特性的风电场集电线路继电保护整定方法研究[J]. 电力系统保护与控制,2020,48(16):93-99.