【摘要】：分布式接入和集中式接入本身也在風(fēng)電井網(wǎng)中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。本文有效地分析兩種接入方式，并有效地研究風(fēng)電接入對之后電網(wǎng)繼電保護產(chǎn)生的影響。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電接入；電網(wǎng)建設；繼電保護；影響策略
1研究背景
風(fēng)力發(fā)電能夠在調整電源結構的同時(shí)減少污染氣體的排放，并在之后有效地降低能源進(jìn)口方面的壓力，并更好地提升我國能源供應的安全性。但由于風(fēng)力發(fā)電成本較高，所以沒(méi)有辦法和火力發(fā)電一樣取得好的效果。風(fēng)力發(fā)電在我國電網(wǎng)中占據的比例將越來(lái)越高。但風(fēng)力發(fā)電本身的隨機性和不可控性給電網(wǎng)的運行和管理帶來(lái)了很大的影響[1]。為了能夠更好地提高電網(wǎng)接納風(fēng)電的能力，有效地研究風(fēng)電接入對電網(wǎng)繼電保護的影響顯得尤為重要。
2我國風(fēng)電接入概況
我國風(fēng)電裝機居于世界風(fēng)電裝機總量第一位，包括甘肅、內蒙古、河北和新疆等7個(gè)省市在內超過(guò)8個(gè)千萬(wàn)瓦級別的風(fēng)電機構都已經(jīng)通過(guò)了國家的審查，并隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展在不斷地發(fā)展。從我國全部的風(fēng)電裝機容量統計的數據來(lái)看，這超過(guò)八千萬(wàn)千瓦的風(fēng)電總裝機容量就已經(jīng)占據到了五分之四。
隨著(zhù)風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)本身的容量變得越來(lái)越大，整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)都會(huì )對電網(wǎng)的運行產(chǎn)生重要的影響。越來(lái)越多的專(zhuān)家也開(kāi)始重視研究風(fēng)電系統內部的功率、電壓和電能等其他多個(gè)方面的內容，最終也會(huì )對整個(gè)系統的穩定性有重要的影響。風(fēng)電場(chǎng)接入系統內部的繼電保護在使用的過(guò)程中還是會(huì )出現諸多的問(wèn)題，必要時(shí)需要先分析內部存在的問(wèn)題，并選擇正確的設置方式。
3風(fēng)電并網(wǎng)的主要方式
3.1分布式接入
分布式接入可將風(fēng)電機組接入到就近配電網(wǎng)絡(luò )內部的負荷中心，這是出現的最早的一種傳統的并網(wǎng)方式。分布式接入經(jīng)常被運用于風(fēng)電場(chǎng)容量比較小的場(chǎng)合[2]。目前，丹麥超過(guò)80%的風(fēng)電都是在20kV以下的配電網(wǎng)內部進(jìn)行接入的。而德國超過(guò)70%的配電網(wǎng)絡(luò )都是在110kV規模以下的電網(wǎng)中接入的。分布式的接入方式如圖1所示。
圖1風(fēng)電分布式接入
3.2集中式接入
集中式接入也在電網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。距離較遠的高電壓都會(huì )直接被并入高壓輸電網(wǎng)內部。目前，我國的風(fēng)能資源主要集中在包括新疆、內蒙古和青藏高原等偏遠的西部地區和北部地區。不僅風(fēng)能資源本身的用電負荷分布非常不平衡，且多數區域將會(huì )承受較小的電力負荷，并有較小的消納能力。在實(shí)際操作的過(guò)程中，采用“大規模、高集中、高電壓、遠距離”的發(fā)展模式才能將較大規模的風(fēng)能集中在長(cháng)距離的電網(wǎng)遠距離運輸的過(guò)程中。
數百臺的風(fēng)力發(fā)電機有效地分布在大型的風(fēng)場(chǎng)內部，其裝機容量可有數百兆之多。在規劃風(fēng)場(chǎng)的過(guò)程中，需同時(shí)將風(fēng)場(chǎng)內部風(fēng)力發(fā)電機本身的布局、單臺風(fēng)力發(fā)電機的容量和內部地形等因素有效地考慮在內。并將7臺左右的風(fēng)力發(fā)電機組合成一組[3]，風(fēng)場(chǎng)內部輸出的電能就會(huì )直接經(jīng)過(guò)風(fēng)場(chǎng)輸送到風(fēng)電場(chǎng)的低壓母線(xiàn)內部。圖2顯示在經(jīng)風(fēng)電場(chǎng)升壓變送入輸電網(wǎng)的主要結構。
圖2風(fēng)電集中式接入方式
4配電網(wǎng)繼電保護的原則
限時(shí)電流速斷保護。這是一種具有延時(shí)性的快速保護手段。一般都應通過(guò)限制電流迅速切斷的故障來(lái)保證整個(gè)線(xiàn)路的安全。當前扮演保護角色的線(xiàn)路電流1段也能夠表現出一定的保護作用，為的就是切斷范圍以外的故障。
定時(shí)限過(guò)電流保護。在裝置啟動(dòng)后就會(huì )出現限保護的動(dòng)作。流動(dòng)的電流可通過(guò)規避最大承受限度內的電流來(lái)有效設定保護模式，這本身也屬于三級電流段保護方式。在一般情況下，不僅電網(wǎng)保護動(dòng)作較小，而且還能有效維持整個(gè)線(xiàn)路的長(cháng)度，并在之后維護好隔壁線(xiàn)路的全部長(cháng)度，即使在整個(gè)電網(wǎng)系統中都能夠發(fā)揮很好的保護作用。
5集中式接入對配電網(wǎng)保護的影響
當風(fēng)電接入到配電網(wǎng)絡(luò )內部時(shí)，最初設定的操作在電流保護設置的基礎上都會(huì )產(chǎn)生不一樣范圍的影響。在實(shí)際操作的過(guò)程中，如果風(fēng)電接入的位置不一樣，則就會(huì )產(chǎn)生不一樣的故障問(wèn)題，在之后也會(huì )對電網(wǎng)產(chǎn)生不一樣的影響。如圖3所示，分析如果將假定的風(fēng)電接在10kV母線(xiàn)B處時(shí)，風(fēng)電接入對配電網(wǎng)絡(luò )內部電流保護產(chǎn)生的影響。
圖3風(fēng)電分析式接入對保護影響示意
5.1故障點(diǎn)出現在風(fēng)電接入下游位置
保護1。由于風(fēng)電會(huì )產(chǎn)生分流影響，被保護1流經(jīng)的故障電流會(huì )因此減小，風(fēng)電容量越大則電流也會(huì )減小，電流保護的靈敏度也會(huì )因此降低。
保護2。由于風(fēng)電助增產(chǎn)生影響，保護2如果流經(jīng)故障處則電流將會(huì )因此增大。風(fēng)電容量增大，則流經(jīng)的電流也會(huì )因此增大。之后可讓故障電流在短時(shí)間內就大于電流速斷保護的定值，此時(shí)電流速斷的保護將會(huì )在使用的過(guò)程中出現問(wèn)題。
保護3。風(fēng)電助增會(huì )產(chǎn)生影響，保護3也就會(huì )流經(jīng)故障之處，從而使得電流有所增大，風(fēng)電容量也會(huì )隨之增大。整個(gè)裝置的保護靈敏度會(huì )進(jìn)一步增大。
保護4。正是因為沒(méi)有受到風(fēng)電故障內部電流的影響，其保護動(dòng)作也不會(huì )因此產(chǎn)生影響。
5.2故障點(diǎn)在風(fēng)電接入上游的位置
保護1。正是因為受到了風(fēng)電分流的影響，所以流過(guò)保護1的故障相電流會(huì )因此減小。風(fēng)電容量如果在增大，其流經(jīng)的電流會(huì )因此減少，最終會(huì )使得保護1處的限時(shí)電流出現保護拒動(dòng)的現象。
保護2、保護3和保護4的位置將不會(huì )受到風(fēng)電故障時(shí)產(chǎn)生電流的影響，從而對其保護動(dòng)作也不會(huì )很大的影響。
6風(fēng)電接入容量對配電網(wǎng)保護的影響
在分析已接入風(fēng)電存在的配電網(wǎng)絡(luò )系統時(shí)，也需分析風(fēng)電接入容量對配電網(wǎng)保護所產(chǎn)生的影響。如風(fēng)電容量在系統內所占數額較小，那么繼電保護系統的保護程度就幾乎不會(huì )產(chǎn)生較大的變動(dòng)，必須要將容量控制在較小的范圍內再進(jìn)行研究。但如果電網(wǎng)容量本身的數量較大，此時(shí)再將風(fēng)電接入到電網(wǎng)內部時(shí)系統就不能夠忽略中間可能會(huì )產(chǎn)生的故障電流[4]。一旦當故障出現時(shí)，在不一樣位置的保護點(diǎn)就能夠感受到不一樣的短路電流，本身輸出的容量也會(huì )因此不斷地改變，需根據實(shí)際情況探討不同容量的風(fēng)機對整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響。
運用系統內部電源來(lái)衡量整個(gè)短路電流，并不會(huì )和后續風(fēng)電的接入產(chǎn)生很大的影響。在實(shí)際操作的過(guò)程中，可依靠風(fēng)電接入來(lái)產(chǎn)生保護2短路電流。本身是隨著(zhù)容量的不斷增大，并增加到一定的值域之后，才能夠讓保護2出現誤動(dòng)。
7線(xiàn)路長(cháng)度對配電網(wǎng)保護的影響
還是假設線(xiàn)路中各點(diǎn)為ABCD，保護點(diǎn)為1、2、3，線(xiàn)路長(cháng)度的不同就會(huì )對配電網(wǎng)產(chǎn)生影響。
上游線(xiàn)路長(cháng)度的變化。先確定系統內部容量的大小和風(fēng)電接入量的大小，并將大小值更好地確定下來(lái)。此時(shí)BC段的線(xiàn)路長(cháng)度會(huì )發(fā)生變化，保護3的設定量和短路的電流量都會(huì )因此發(fā)生變化。如此時(shí)長(cháng)度又增加，保護3處速斷保護的設定范圍則會(huì )不斷地降低，通過(guò)保護3的短路電流會(huì )隨之減少。如果BC段的長(cháng)度再持續增加，在風(fēng)電接入的狀況下，所引發(fā)的故障電流值將會(huì )維持在原本的數值水平。保護3設定的值如果進(jìn)一步減小，則會(huì )使得線(xiàn)路系統出現誤動(dòng)。從以上的情況可以看出，如果線(xiàn)路的長(cháng)度一直變長(cháng)，保護誤動(dòng)的程度也會(huì )因此變得更加明顯。
下游線(xiàn)路長(cháng)度的改變。如果CD段的線(xiàn)路長(cháng)度發(fā)生了變化，位于保護3處的速斷設定值也就會(huì )縮小。如在使用過(guò)程中出現故障，風(fēng)電接入后的短路電流將會(huì )進(jìn)一步減少。如CD處線(xiàn)路長(cháng)度逐步增加，通過(guò)保護3處的故障電流就會(huì )小于本身的快速切斷故障設定值。在這樣的情況下，保護的過(guò)程會(huì )使得系統線(xiàn)路避免出現誤動(dòng)。
