【文章摘要】

与一般发电不同，风力发电具有较为明显的特性，包括：间歇性、波动性等，这些特性的存在，致使风电并网时会对整个电力系统的系统稳定、安全及继电保护造成一定的影响。本文针对风电并网的一些特性进行分析，重点讨论风电并网对系统的一些特性，以及风电并网对继电保护所产生的一些影响。

【关键词】

风电并网；继电保护；电力系统

0 引言

随着社会的快速发展，人们的生活水平在不断地得到提高，人们对能源的耗用量也在不断地增加，能源与发展的问题变得越来越突出。风力发电作为一种绿色可再生能源，在很大程度上解决了发电方面的能源耗用问题。随着风力发电技术也在不断地改进、提升，并逐渐走向成熟，使得风电在电网中的应用比例不断扩大，但在风电不断扩大的同时，由于风力发电自身的特殊性，也给整个电力供应系统带来了一些新的问题。

1 风电并网的特点

1.1 稳定性差

相比于一般的发电方式，风力发电具有其自身独有的特性，其中表现最为明显的就是间歇性与波动性，这在很大程度上决定了风力发电的稳定性。在风力发电的过程中，风的速度与方向决定了其产生电的质量，其中风速是随时都在发生变化的不可测资源，这就给风力发电带来了很大的不确定因素，使得整个供电系统的稳定性较差。

1.2 能量密度小

与其他类型的发电装置不同，风力发电装置要产生相同容量的电，发电设备的尺寸要比其他发电装置的设备大出许多。相同尺寸的情况下，风力发电设备所产生的发电容量则显得相对较小，由此可以看出，风力发电所产生的能量密度较小。

1.3 发电效率不高

风力发电的主要装置是风轮，在发电的过程中，风轮所产生的效率从理论上来说是59.3%，但在实际的发电过程中，其产生的效率远远达不到59.3%，这就使得整个风力发电的效率较低。

1.4 能量储备困难

在进行风力发电的时候，如果是单独地运行发电机，进行连续的供电，就需要发电机要储备一定的能量，这就需要用于风力发电的发电机必需要具备能量储备的装置，这样才能在风力较小的时候及时供能，以防由于风力不足而造成的供电中断等现象的发生。此外，针对风力发电所具有的间歇性的问题，在风电并网容量较大时，还需要发电装置将其储备的电力供应出来，进而保证整个电网系统功率稳定，使整个系统安全稳定地运行。可是由于技术方面还存在一定的不足，在能量存储发面还存在困难。

1.5 成本较高

由于风力发电的间歇性与不稳定性，使得风电并网时会在一定程度上增加系统的负荷，这就需要增加相应的设施来对其进行调节，这在很大程度上增加了发电的成本。

2 风电并网对电力稳定性的影响

由于风力发电自身特殊性的存在，使得风电并网后整个电力系统的特性也会产生相应的变化，其中较为明显的就是风电并网对电力系统稳定性的影响。根据系统的了解，可以从以下几个方面来分析风电并网对电力系统稳定性的影响：

2.1 对电压稳定性的影响

目前，大多数用于风力发电的发电机都是异步发电机，这种发电机在发出有用功率的时候要从整个电网系统吸收一定的无功功率。在风电并网的情况下，这部分无功的功率将会在一定程度上降低电压的稳定性，在风力发电的电容量较大的时候，这部分无功的功率会产生一定程度上的增大，此时，电网系统对其的控制力就相对下降，进而使得电压的稳定性降低。

2.2 对频率稳定性的影响

为了使电网运行的安全性得到一定的保障，一般会让电网保留百分之二到三的机组运转备用容量，进而应对并网所造成的频率不稳定现象。而风力发电具有不稳定及波动性等特点，产生的电力会因风力的大小而不断变化，为了保证电网的供电能够正常进行，就需要按照风电并网的容量来对机组运转备用的容量进行确定，通常情况下，并网机组的运转备用容量与电网风电并入的容量成正相关关系。另外，就大型的电网而言，由于其自身具有一定的备用容量，并拥有一定的自动调节功能，因此，一般很少考虑频率稳定性的问题；而对于小型的电网，由于其自身能力的欠缺，则应对风电并网对其电网频率的稳定性的影响进行充分的考虑。

2.3 对谐波稳定性的影响

风电并网也会对电网系统中的谐波产生一定的影响，影响谐波的稳定性。电网系统中的谐波来源主要可分为两方面：一是发电机本身的电子设备引起的，不同的发电机产生的谐波都不一样，风电并网对其影响较大的是变速风力发电机，只要发电机的设备切换频率处于谐波产生的范围，则会产生谐波问题，有的问题还较为严重；另外一种谐波的来源是发电机并联补偿电容器和系统线路电抗而发生的谐振及由此引起的谐波，在并网系统发电机连接的太熟较多，并且都是变速恒频的时候，就极易使电网局部电压过高，进而产生较高的电压，这在一定程度上严重影响了电压的稳定性。

3 继电保护配置

3.1 风电场中的继电保护配置

在风电发电场中，风力发电所采用的机组主要配置的继电保护装置有：高低频保护装置、超负荷保护装置、欠压与过压保护装置以及电网故障保护装置等。这些保护装置开始运行后，便会发出相应的信号，对系统所产生的故障进行分析，再据故障的性质对其进行切除，在遇到保护装置不能处理的故障时，便使整个机组停止运行。对于箱式变压器而言，可在其高压侧配备插入式全范围保护熔断器，在低压侧配备过电流断路器，这样就使得高压侧的装置可以保护变压器的过载及短路，而低压侧的装置保护风机出口到箱变低压侧的过载与短路。

3.2 并网线路中的继电保护配置

风电并网330KV 的线路，并不一定要满足N-1，因此风电并网线路为但线路。线路两侧还配有对整个线路速冻进行保护的装置，这主要是高频保护、零序保护、距离保护、光纤纵差以及重合闸投单相。330KV 的系统配置独立于双套保护，因此，单线与单升压变以及电网单侧距离的保护就可以深入到升压变的内部，并在此基础上配置失灵远跳及相应的就地判别装置。并网线路中的继电保护装置都是按标准进行配置的，并且全部都是双套完全独立的配置，整个系统的性能较为完善。

4 风电并网对继电保护装置的影响

风电并网的实施，会产生一定的逆向潮流，这会在一定程度上影响电力保护系统的运行。在电力系统出现故障的时候，就会使风电发电机产生的电流变得较为有限，如果产生的电流达不到继电保护装置的启动电流要求，继电保护装置就不能启动，也不能正常发挥其保护作用。而当电网系统的风电接入达到一定的规模的时候，就会改变并重新分配整个电网电路中的电流分布，这里的电流主要指的是短路电流，这种电流的改变会在很大程度上影响继电保护设备的灵敏度，也会影响保护设备的保护范围，使得保护设备发失灵的情况。另外，风电并网的系统中，还存在有速度保护的死区，当风电并网所处的点位于这个区域内的时候，整个线路的故障便难以排除，在不改变已有系统的原则下，就只能使用后备过流保护措施来进行故障的排除，这就使得继电保护设备的自动性得不到有效地发挥，继而加大了线路故障对整个电力系统的影响。

5 结束语

随着人们生产生活的需要以及科学技术的不断进步，风电并网的应用得到了很大发展，这是值得肯定的。但是风电并网的实施过程中，也存在不少的问题，风电并网在节约能源等方面取得了一定的效果，但也给电网系统带来了一定的问题，给电网的几点保护带来了一定的影响。这就给电网的运行、保护等方面提出了新的要求。在电网运行过程中，应加强科技技术的运用，积极探索、寻找新型的电力电子器件，最大程度地降低风电并网对继电保护及真个电网系统带来的影响。

【参考文献】

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