分散式风电并网对电网继电保护的影响

分散式风电并网对电网继电保护的影响

王羽祥，白洋，张鹏

辽宁邮电规划设计院有限公司   辽宁省 沈阳市110179

摘要：随着可再生能源的迅速发展，分散式风电系统逐渐成为电力系统中重要的组成部分。分散式风电并网对于电网继电保护系统的运行和性能产生了诸多影响。本论文通过研究已有的文献资料及实际案例，深入探讨了分散式风电并网对电网继电保护的影响。首先，介绍了电网继电保护的基本概念和功能；然后，分析了分散式风电并网对电网继电保护的挑战和影响因素；接着，详细探讨了分散式风电并网对电网继电保护系统的保护方式、保护装置和保护策略的影响；最后，总结了当前存在的问题，并提出了相应的解决方案。

关键词：分散式风电；电网继电保护；保护方式；保护装置；保护策略

第一章 引言

1.1 研究背景和意义

随着世界范围内对可再生能源的需求不断增加以应对气候变化和能源可持续发展的挑战，分散式风电系统作为一种清洁能源发电方式迅速发展，并逐渐成为电力系统中的重要组成部分。分散式风电系统的并网对电网继电保护产生了深远的影响，这是因为分散式风电的特性和运行方式与传统大型风电场存在显著的差异[1]。因此，深入研究分散式风电并网对电网继电保护的影响非常必要，可以帮助改进继电保护系统的设计和运行，确保电力系统的安全、稳定和可靠运行。

1.2 研究目的和内容

本论文的研究目的是探讨分散式风电并网对电网继电保护的影响，旨在提供实际有效的解决方案，以应对分散式风电对电网继电保护系统带来的挑战。具体而言，本研究将从以下几个方面展开研究：

- 分析分散式风电对电网继电保护系统的挑战和影响因素；

- 探讨分散式风电的并网方式对电网继电保护的影响；

- 研究分散式风电对电网继电保护装置和策略的影响；

- 提出相应的改进和优化方案，以确保电网继电保护系统与分散式风电的协调运行。

第二章 电网继电保护的基本概念和功能

2.1 电网继电保护的基本概念

电网继电保护是一种重要的电力系统安全保护装置，其主要功能是在电力系统中发生异常情况时，通过检测故障信号并迅速采取措施来保护系统设备，维护电力系统的稳定和可靠运行。电网继电保护设备通常由传感器、测量元件、判别装置、执行器等组成，能够根据事先设定的触发条件对系统进行自动切断或者重新配置。

2.2 电网继电保护的功能

电网继电保护具有多项重要功能：

（1）故障检测与切除功能：能够及时检测到电力系统中的各类故障事件，并根据预先设定的保护逻辑和规则进行自动切除，以避免故障蔓延和进一步损坏设备。

（2）电压和频率监测功能：能够实时监测电力系统中的电压和频率变化情况，当电压或频率超出设定范围时，能够采取相应的保护措施，以保证电力系统的安全运行。

（3）设备保护功能：能够对电力系统中的各类设备进行保护，包括变压器、断路器、发电机等，在设备发生故障时，及时切除故障设备，以避免进一步损坏。

（4）系统稳定控制功能：能够根据电力系统的负荷情况和运行状态，对系统的稳定性进行监测和控制，并实施必要的措施来维持系统的平衡和稳定运行。

2.3 电网继电保护的分类

电网继电保护根据不同的功能和应用场景，可分为多种类型，常见的分类方式包括以下几种：

（1）按照保护的对象：可分为发电机保护、变压器保护、线路保护等。

（2）按照保护的原理：可分为电流保护、电压保护、差动保护、过电流保护、过载保护等。

（3）按照保护的范围：可分为局部保护、全程保护等。

（4）按照保护的级别：可分为主保护、后备保护等。

第三章 分散式风电并网对电网继电保护的挑战

3.1 变电站保护系统

随着分散式风电并网规模的不断扩大，变电站面临着更多复杂的保护问题。例如，由于风电发电机组在功率输出过程中存在强烈的不确定性和波动性，传统的继电保护设备难以适应其特殊的运行特点，可能导致误判和滞后响应。此外，分散式风电并网还引入了新的保护策略和装置，例如电压抑制器、电流陷波器等，这也对变电站保护系统的设计和运行提出了新的挑战[2]。

3.2 配电网保护系统

在分散式风电并网中，配电网的保护系统面临着诸多挑战。一方面，分布式风电发电机组的接入导致了配电线路负荷的增加，可能引起配电线路过载和短路等故障，要求配电网保护系统能够准确快速地检测到这些异常情况，并及时采取切除措施。另一方面，风电发电机组的功率波动性使得配电网的电压和频率出现较大变化，传统的配电网保护系统可能无法适应这种变化，需要进行相应的改进和优化。

3.3 网络保护系统

分散式风电并网对电力系统的网络保护系统也带来了新的挑战。由于分散式风电发电机组的接入，电力系统的结构和特性发生了较大变化，给传统的网络保护系统带来了不确定性和复杂性。例如，风电发电机组通过电网进行接入时，会对电网的电压和频率等参数产生一定的影响，网络保护系统需要能够及时检测到这些变化，并做出相应的保护动作。此外，风电并网还可能引起电流、电压等方面的谐波问题，对网络保护系统的性能和稳定性提出了更高的要求。

第四章：分散式风电并网对电网继电保护的影响

4.1 电网继电保护方式的调整

随着分散式风电系统的大规模并网，传统的电网继电保护方式需要进行相应的调整。传统的继电保护是基于集中控制和保护的思想，但分散式风电系统的接入导致电网拓扑结构变得复杂多样化，传统的继电保护方式无法满足对分布式发电装置的准确控制和保护需求。因此，在分散式风电并网的情况下，需要对电网继电保护方式进行调整，以适应不同类型的分散式风电系统，并确保电网的稳定运行和操作的安全性。

4.2 电网继电保护装置的改进

为了实现对分散式风电系统可靠保护的要求，对传统的电网继电保护装置也需要进行相应的改进[3]。一方面，传统的继电保护装置需要具备较高的可靠性、灵敏度和稳定性，以便及时检测和切除异常条件。另一方面，面对分散式风电系统的并网接入，继电保护装置需要具备对复杂电网拓扑结构和分布式发电装置的准确感知和识别能力。因此，需要开发新型的继电保护装置，通过采用先进的感知技术和智能化的算法，提高继电保护装置的适应性和准确性。

第五章：结论

在分散式风电系统大规模并网的背景下，对电网继电保护方式、装置和策略进行了相应的调整和改进，从而适应了分散式风电与电网的协同运行。通过对电网继电保护方式的调整，可以提供更准确、灵活和可靠的保护措施，确保分散式风电系统在电网中的稳定运行。同时，通过对电网继电保护装置的改进，能够适应复杂的电网拓扑结构和分布式发电装置的要求，提高继电保护装置的智能化和准确性。此外，通过优化电网继电保护策略，可以针对分散式风电系统的特点，制定相应的保护措施，提高电网的可靠性和灵活性，减少因分散式风电并网造成的故障和事故。

总之，分散式风电并网对电网继电保护产生了各个方面的影响，需要对继电保护方式、装置和策略进行相应的调整、改进和优化，以保证电网的安全稳定运行。这些措施的实施将为分散式风电与传统电网的协同发展提供保障，并为未来可再生能源的大规模接入电网奠定基础。

参考文献

[1] 夏晓东.风电并网对系统继电保护的影响研究[J].电子制作, 2013(21):1.DOI:CNKI:SUN:DZZZ.0.2013-21-032.

[2] 魏浩.分布式风电并网对配电网继电保护的影响[D].上海机电学院[2023-11-18].

[3] 秦恒.风电并网对系统继电保护的影响[J].经营管理者, 2016(09):311-311.DOI:CNKI:SUN:GLZJ.0.2016-09-263.