（福建省福能新能源有限责任公司 福建省莆田市 351146）
摘要：风电场运行安全与否对电网的稳定和电力的供应都有重要的影响，因此，做好中大型风电场集电线路继电保护，对于保障风电场的稳定运行，降低和消除由于运行故障导致的各类问题，保证涉网运行安全具有举足轻重的作用。本文通过对某风电场实际状况及运行参数进行模拟分析，以此来实现对继电保护进行分析和研究。
关键字：风电场、集电线路、继电保护、风力发电机
1 风电场的基础建设
1.1 风电机组的特征
现阶段，我国现行的风力发电机组型号众多，但按是否存在齿轮箱可以归为两类：一类是直接驱动风力发电机，另一类是双馈式风力发电机。在实际应用过程中，直接驱动风力发电机因结构简单，运行维护方便，性能优越，因此成为现阶段我国风力发电机组采用的主要机型之一。直接驱动风力发电机，由于没有齿轮箱部分，因此，风机自身中重量比较轻，减少了机械传动，在一定程度上，降低了传递过程中的能量损失从而实现高转化率，低损失率。同时机械传动设备的减少还使得风扇叶片在运行中惯性的降低，对于风速的适应和调节大大的增加，从而使得风机叶片的控制更加有效。
1.2 风电场的建设
风电场的建设要在设计、施工都过程中进行严格的评估，通过对风电场建设的可行性、可利用风资源、地质条件等进行严格的评估，才能在立项时，保障项目建设的可行性。同时，通过设计院等专业部门，对风电机组、电气系统、继电保护等进行严密的计算和选型，才能保证风电机组和设备的连续性和可靠性。
1.3 继电保护设置
随着风电机组单机容量和风电场装机规模的不断扩大，其电路控制也不断复杂化，加上风能资源的不稳定，因此在风电机组运行过程中，各设备存在一个动态的管理过程，潮流也经常处于一种不稳定的状态，因此，实现电气量的各类保护对于风电机组的良好运行有着重要的意义。一般来说，通过利用三段式电流保护和零序方向综合保护配置可实现对风电机组的保护控制。
当经过保护装置的电流超过额定的短路电流值时，断路器及时断开实现动作的保护称为电流速断保护；在速断保护的基础上，对保护进行设置，将速断效果进行改动设置，将动作执行时间进行设置，当短路电流超过额定持续一段时间内不进行处理，当超过时间后，才触发保护即为限时电流速断保护；当线路故障导致本线路速断保护与邻线路限时电流速断保护发生拒动时，通过设置定时限过流保护，实现对两线路的后备补充启动，成为定时限过流保护。零序方向保护主要是考虑单相接地燃弧电压对电缆危害，通过和母线上小电流接地保护装置的配套使用，起到快速切除故障线路的作用。
2 风电场集电线路继电保护的配置
2.1 当前风电场继电保护配置
当前我国风电场在保护方法和手段上有较大的提升，保护配置方面也正在不断的完善，目前以单风电机组和升压变的保护配置、风电场内集电线路、主变低压侧母线路以及线变组的进行综合保护配置为主。
2.1.1 风电场单风电机组保护
单风电机组的保护组主要是通过在风机的箱式变压器到塔基柜连接线缆部分以及风机风机箱高压侧部分加设熔断器，或配置无源式简易变压器保护装置作为短路时对故障设备的电流保护。同时，在设备部分加设避雷针，防止雷电等外来高压电流的干扰。
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2.1.2 风电场集电线路保护
在集电线路中，将35KV中压接入线路，采取分散T接，在电网侧设置三段式过流保护和零序方向等馈线保护装置。通过合理的设置额定电流，消除箱变高压侧短路电流的影响，实现对集电线路的保护充分保护。
2.1.3 风电场集电母线保护
集电母线是风电场与电网之间联络的重要设备，其运行的稳定行和持续性，其保护装置的准确性和及时性极大的影响着风电场的设备安全、稳定运行，并对电网有着重大影响。因此，从各方面综合考虑，集电母线保护必不可少。同时，在风电场的建设、管理和经营角度上考虑，为降低建设、安装和运行各方面条件和成本的影响，一般情况下，除配置中压母线差动保护外，并采用将变电站主变压器的后备过流保护，以此实现其投资经济性。
2.1.4 风电场主变保护
风电场主变是确保电力稳定配变供给的重要设备，是风电场实现电力供应的重要环节。因此，对主变的保护在整套系统运行过程中，都极其重要。通常采用纵联插动保护，通过采用非电量保护、后备保护、零序电流保护、零序电压保护等手段，实现对主变的稳定保护，防止其在接地故障、相间故障等造成的主变运行故障。
2.2 短路电流计算模型
只有通过建立适适当的风电场集电线路短路电流计算模型，通过对多种因素进行考虑、分析、计算和选择性的忽略，才能保障模型模拟效果的真实以及通用性。才能保障计算效果。
2.2.1 模型的构建
当前电网下，供电模式已经转变成为多电源模式供电，因此其电流和短路等现象的管理发生了根本变化。而由于机组的不同，风电场的故障类型、继电保护等各不相同。在实际模拟管理运行中，这些因素予以忽略，利用常规方法进行计算和判定。通过忽略风机控制机构及系统硬件设备下，降低细节影响，构建通用性模型，实现短路电流的计算。
2.2.2 影响因素
一方面，风电场不同于其它类型的供电机构，由于风力的不稳定，导致风电供电的特殊性，随机、间歇等不稳定性，因此在进行模型计算过程中，结合实际情况，降低电流误动造成的影响，以此满足各类情况，保计算的合理性和有效性。另一方面，随着并网工作的大规模开展，大容量的随之增加，风电场对接入电网的容量和位置的要求也相应的增加。例如，当风电场介入容量增大时，必然导致风电场对电流的保护作用加剧，因此在进行计算时应对接入容量进行考虑。
3 区域稳控系统在风电场中的应用
风电场安全稳定的运行对于企业本身、社会供应等方面都有重要的影响，因此，采取继电保护手段实现对风电场的保障有着重要意义。随着技术水平的提高，自动化技术的推广和应用，综合继电保护技术取得了巨大成就。通过对自动解列装置、低频减载装置、自动重合闸装置、备用电源自动投切装置等自动化设备的利用，各类通信网络的建立和完善、对管理系统的布设，构建综合作用的区域稳控系统，实现对电网实现不同级别和防线的防护，确保对于各类单一故障、综合故障乃至重大故障的及时监控和自动化保护和处理。同时，通过利用系统后台对数据的存储和分析功能，对风电场的运行进行数据化分析，以完善和提高继电保护效果和质量，以确保风电场的安全运行。
4 总结
随着风电技术的不断采用和推广，风电场运行的稳定性的影响面也不断扩大，因此，落实风电场集电线路继电保护对于确保我国风电场的稳定运行、电力的持续供应至关重要，加强各方面影响因素和继电保护的研究对于风电场的手段和技术的不断提要有着重要的意义。
参考文献
[1]孟钰娟. 某风电场集电线路继电保护的研究[D].新疆大学,2013.
论文作者:李灿庆
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/23
标签：风电场论文; 电流论文; 风电论文; 继电保护论文; 机组论文; 电线论文; 故障论文; 《电力设备》2016年第2期论文;