新能源接入对继电保护系统的影响

新能源接入对继电保护系统的影响

林桢

广西电网有限责任公司百色供电局

摘要：随着现代社会新能源技术发展速度加快，大规模接入电力系统已经成为必然发展趋势。该发展趋势引领社会新能源产业发展速度加快，同时对继电保护系统也有着更高的要求。新能源发电的间歇性和不确定性容易导致电力系统运行的特性发生改变，传统继电保护装置无法满足系统运行的需求，适应性比较差。因此，深入分析新能源接入对继电保护系统的影响，探索全新的新能源继电保护策略，对电力系统运行的安全性、稳定性产生积极作用。

关键词：新能源；继电保护系统；接入影响

引言

新能源发电技术以其清洁、可再生等特点在全球范围内得到了迅速推广。然而，新能源的接入不仅改变了电力系统的传统结构，也给电力系统的稳定运行带来了新的问题。其中，继电保护作为保障电力系统安全稳定运行的重要环节，其在新能源接入背景下的适应性和可靠性尤为关键。因此，研究新能源接入对电力系统继电保护的影响具有重要的现实意义。

1新能源电力系统

新能源电力系统具备较高的复杂性，同时也是高效的能源转换与分配网络，其包含如下几个部分：第一，新能源发电设备是整个系统的核心，如太阳能发电、风力发电、水力发电以及生物质发电等，这些发电方式形成系统、多元化的能源供应方式，满足现代社会的能源使用需求。第二，储能装置更加多样化，比如电池储能、污水蓄能、压缩空气储能等，使系统达到平衡供需、优化能源利用的效果，切实提高系统利用水平。

2 新能源接入对继电保护系统的影响

2.1 稳定性问题

新能源电力系统采用多电源接入的方式，对整个系统运行的稳定性、可靠性方面有更高的要求。因为新能源发电具备间歇性和不可预测性，特别是风能、太阳能等发电时系统的输出功率存在频繁波动的现象，这对电力系统运行的稳定性产生不利影响。传统单电源供电模式下的继电保护系统，无法应对复杂多变的系统稳定性问题。

2.2 电压问题

新能源发电具备多样性、不稳定性，导致电网在运行的过程中电压波动变化加剧。不同的新能源发电设备，如光伏发电和风力发电输出的电压、电流方面存在很大差异，并且随着时间的变化发生较大波动，这就导致电网的正常运行受到影响，也会给传统的电流继电保护方案产生干扰造成系统无法精准判断故障[1]。

2.3 频率问题

新能源电力系统的多个电源接入使系统频率变得更加复杂，这也对继电保护系统有更高要求。因为新能源发电系统的输出功率受到环境因素的影响比较大，并且出现频率波动变化较大的现象，这种频率波动导致电网的电力能源供应质量受到影响，而传统的继电保护装置容易存在误动、拒动等问题。

2.4 灵敏度问题

新能源发电具有不稳定性和间歇性，这就造成电力系统的运行参数出现较大的波动变化，对继电保护装置的灵敏度有更高要求。以往的继电保护装置运行中，一般都会选择固定的阈值和参数设置，这就无法满足新能源电力系统的参数频繁变化要求。

2.5 相间短路问题

新能源发电装置比较特殊，对比传统电力系统有很大差异，如风电和光伏发电等设备的电容效应造成系统存在短路、电流升高的现象，这种电流增大的情况导致电网系统出现严重的破坏，使原有的继电保护装置存在较大压力，无法在短路故障发生后及时切除故障。

2.6 过电压问题

新能源发电装置的电容特性造成系统的过电压风险升高，影响整个电力系统运行的可靠性、稳定性。因为新能源发电设备，比如光伏发电板运行的过程中极易存在电容效应，系统的电压急剧升高，进而引发过电压故障。该类型故障导致电网设备发生损坏，也会造成继电保护装置无法正常运行，不能精准判定故障问题并切断电源[2]。

3针对不同新能源电网特点的保护方案

3.1针对光伏电站

新能源电力系统中光伏电站作为主要组成部分，其发电效率对于整个电网运行的整体效果有直接影响。因为光伏电站的发电特性极易受到光照、强度、温度等多方面因素影响，造成其输出功率存在较大的波动变化和间歇性特点，对继电保护装置有更高要求。因此，结合光伏电站的运行实际情况，加大力度进行电源和控制系统的继电保护。该策略使用的过程中，结合光伏电站直流侧和交流侧的实际情况分别设置合适的继电保护方案。对于直流侧来说，因为光伏电池板串联形成的电流、电压比较高，并且存在反向电流和短路故障的风险，所以该装置中设置直流断路器、直流熔断器等保护设备，一旦发生故障问题及时切断电源。在交流一侧，因为光伏电站采用逆变器将直流转变为交流再连接电网，逆变器工作状态、输出特性等对电网运行的可靠性有直接影响。因此，在交流一侧设置有交流断路器、过流保护、欠压保护等装置，随时监测逆变器的输出电流、电压等参数，并且在发生故障后及时切除故障逆变器确保电网运行稳定、可靠。

3.2针对风电场

风电场作为新能源电力系统中另一重要组成部分，其发电效率与风速、风向等自然因素密切相关，具有显著的不稳定性和间歇性。这种不稳定性不仅影响风电场的输出功率，也给电网的继电保护系统带来了挑战。为了应对风源的不稳定性，针对风电场应采用跨时间的继电保护方案。跨时间继电保护方案的核心在于利用时间序列分析和预测技术，对风电场的输出功率进行实时监测和预测。通过对历史风速、风向等数据的分析，结合当前的天气状况和气象预报信息，可以较为准确地预测风电场在未来一段时间内的输出功率。基于这些预测信息，继电保护系统可以提前调整保护定值，以适应风电场输出功率的变化

[3]。

3.3针对水电站

水电站作为新能源电力系统中一种重要的可再生能源发电方式，其运行特性与水流、水位、机组状态等多种因素密切相关。智能继电保护系统通过集成先进的传感器、通信技术和智能算法，能够实时监测水电站发电机组的运行状态和参数。这些参数包括电流、电压、频率、功率因数等，以及机组内部的温度、振动等关键信息。通过对这些信息的分析和处理，智能继电保护系统能够准确判断故障类型和位置，并在最短时间内采取保护措施，切除故障设备，防止故障扩大，保障水电站和电网的安全稳定运行。同时，智能继电保护系统具有较好的互操作性，能够与水电站的其他控制系统和监测设备实现无缝对接和数据共享。

4. 保护与运维策略优化

4.1 选用适合的保护装置

新能源电力系统择最佳的保护装置是确保其运行可靠、稳定的重要举措，保护装置选择时综合分析新能源电力系统的运行特性、电网结构、故障类型等方面，从而保证其保护效果达到要求。比如，对光伏电站和风电厂来说选择响应速度快、判断精准的保护装置，比如自适应能力较强的电流差动保护装置和基于故障录波数据的智能保护装置。

4.2 优化保护装置设置

根据新能源电力系统的继电保护装置要求，优化保护装置设计对提高系统运行的效果有直接影响。保护装置设置时综合分析新能源发电设备的接入位置、容量以及电网拓扑结构等因素，确定最佳的保护定值和保护范围。与此同时，结合新能源电力系统的运行特点、故障类型等采取精细化装置布置方式，比如设置不同保护段、延时或动作特性等。

4.3 加强运行维护

针对新能源电力系统的运行情况进行全面监测，落实运行维护工作提高其运行的稳定性。运行维护人员定期对新能源发电设备保护装置以及电网其他设备巡视检查，及时发现潜在故障隐患并且进行排除处理。与此同时，建设完善的运行维护管理机制和应急预案，在发生故障问题后立即作出响应防止事故扩大。

5 结语

新能源接入对继电保护系统运行产生较大影响，通过合理优化保护装置并落实各项运行维护措施提高新能源电力系统的运行稳定性。在今后发展中，特别是清洁能源逐步应用到人们日常生活中，新能源接入对继电保护系统的影响增大，需要不断优化改进才能使新能源电力系统运行更加的可靠、稳定。

参考文献：

[1]郑玉平,吕鹏飞,李斌,等.新型电力系统继电保护面临的问题与解决思路[J].电力系统自动化,2023,47(22):3-15.

[2]李凡,齐蓬勃,弋富国,等.5G技术对新能源接入配电网继电保护的影响及优化[J].制造业自动化,2023,45(08):77-80.

[3]张秋怡,李梦娜,胡珩.新能源电厂接入对电网继电保护的影响[J].农村电气化,2024,(01):41-44.