規(guī)模化新能源送出線路保護新原理研究

Summary：新能源需要以場站匯集經(jīng)過送出線路后成為我國新能源的主要利用的一種形式。送出線路中主要以距離保護與比例動式差作為主要保護方式。但是新能源中弱饋作用會對過渡電阻影響較大，因此會產(chǎn)生較大的拒動風(fēng)險。此外，新能源電源具有出口慣性低的特點，且在發(fā)生內(nèi)部故障后兩側(cè)的故障電流會等導(dǎo)致工頻量誤差較大，所以就會出現(xiàn)保護工頻量的保護靈敏性降低的問題。基于此次，本文將簡要分析在規(guī)?；癄顟B(tài)下新能源送出線路保護新原理。Keys：規(guī)模化；新能源；送出線路保護；新原理規(guī)?；_發(fā)與利用風(fēng)能等新能源轉(zhuǎn)化為電力成為未來社會發(fā)展趨勢。由于我國近幾年來對新能源開發(fā)有諸多政策，且隨著新能源開發(fā)技術(shù)進步，中國新能源裝機容量已躍居世界第一的位置，且在未來仍然以高速發(fā)展模式行進。但是由于我國資源分布不均勻，且存在明顯的地域差異性，風(fēng)能以及太陽能這些新能源都與負(fù)荷中心距離較遠(yuǎn)，因此進行規(guī)模化新能源送出線路成為新能源電力并網(wǎng)發(fā)電的主要形式。新能源電源是利用簡接或者直接形式裝置并網(wǎng)，故障性高低與低電壓穿越控制策略相關(guān)，和傳統(tǒng)同步發(fā)電機具有明顯差異性。相關(guān)電網(wǎng)規(guī)程明確要求，新能源故障時必須要輸出一定功率以此支持電網(wǎng)電壓，但由于電力電子裝置耐受性能較差，故障電流表現(xiàn)明顯，都會影響新能源送出線路保護的正確的動作一．線路與輸電的種類線路的種類輸電是通過變壓器將發(fā)電機發(fā)出的電能升壓，再通過斷路器等設(shè)備進行控制設(shè)備接入輸電線來實現(xiàn)。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式是，輸電線路分為架空輸入線路和電力電纜輸出電路。輸電的種類根據(jù)輸送電流性質(zhì)分為交流輸出電流和直接輸電。3.線路有主保護和后備保護線路主保護包括兩種縱差保護和三段式電流保護，在超高壓系統(tǒng)中主要采用高頻波阿虎。后備保護保護距離保護零序保護和方向保護。二．規(guī)?；履茉此统鼍€路保護新原理的研究現(xiàn)狀規(guī)模化新能源對送出線路對距離保護的影響主要表現(xiàn)在以下幾點，第一，是新能源的弱饋作用，逆變性電源大的弱饋作用會導(dǎo)致過渡電阻影響放大，導(dǎo)致新能源場站側(cè)距離保護拒動，但弱饋系統(tǒng)距離保護不會受到影響。對于新能源送出線路保護保護的研究，國內(nèi)外對此都進行較為全面的研究，首先針對于其大的弱饋作用，會確保場站側(cè)距離保護形成延時作用，促使系統(tǒng)能夠做出正確的保護動作，但該保護方式會增加故障隔離時間。此外，也有相關(guān)學(xué)者提出弱通過撬棒投入工作后會嚴(yán)重影響阻抗變化，導(dǎo)致距離保護可靠性受到影響，并且工頻距離保護作用也會降低[1]。三．規(guī)模化新能源送出線路保護距離保護新能源送出線路中距離保護是反應(yīng)故障點到保護安裝地點間的距離，又稱為阻抗。此時只需要通過距離遠(yuǎn)近明確動作時間的一種保護裝置，該保護裝置的主要元件是距離繼電器，該元件是根據(jù)電子端增加的電壓與電流測來保護安裝部位到短路部位的阻抗值，該阻抗值又稱為繼電器測量阻抗。如若將短路距離保護安裝在較近位置時測抗量數(shù)值就會較低，動作時間則短而快，從而確保距離保護能夠有效減少故障線路。通過電壓和電流的阻抗形成繼電保護，又稱為阻抗保護，阻抗元件的阻抗值是電壓與電流的合成比值：U/I=Z.也可以理解為是短路點到保護安裝點的阻抗值。但由于線路阻抗值和距離保護是正比，因此也稱為距離保護。距離保護主要分為相間距離保護和接地距離保護。距離保護動作行為主要反映保護安裝短路的距離遠(yuǎn)近，和電流保護電壓保護相比之下距離保護性能系統(tǒng)受到運行影響較小。四．規(guī)?；履茉此统鼍€路基于電路負(fù)值的縱連保護（一）縱聯(lián)保護思路由于距離保護無法滿足全線速動，為確保新能源系統(tǒng)具有較高的運行狀態(tài)，就需要加強線路的縱聯(lián)保護。對于規(guī)?；履茉此统鼍€路在短路情況靈敏性降低以及出現(xiàn)拒動問題，筆者提出以電流幅值比的縱聯(lián)保護方式。對于逆變性電源在靜態(tài)后依然可以進行穩(wěn)定的工頻電流輸出，且輸出值最大是2倍以上大的額定電源，同一系統(tǒng)的短路電流能夠高出額定電流的幾十倍，為此，在進行故障解決時要明確電流兩側(cè)的幅值差異性，通過該特性形成可靠度較高的縱聯(lián)保護。同時明確該方式在新能源送出電路的動作性能。（二）電流幅值縱聯(lián)保護的原理新能源送出線路主線圖如下，逆變型電源需要在通過匯集系統(tǒng)將送出線路傳送到同步系統(tǒng)，下圖所示送出線路發(fā)生區(qū)中故障等效電路圖，當(dāng)發(fā)生故障后新能源就無法恒定內(nèi)電勢和內(nèi)阻抗力[2]。

圖1.新能源場站接線圖（三）針對不同場景下的分析當(dāng)新能源送出線路進行保護動作跳閘后，會對一側(cè)電壓進行無壓重合，當(dāng)重合后會將另外一側(cè)的電壓進行重合。如果重合后出現(xiàn)永久性故障需要在跳閘后立即跳開斷路器。這一原理是基于相似度類型保護原理。在發(fā)生永久性重合故障后就會出現(xiàn)0/0情況，在此時要確保跳閘動作不會發(fā)生。五．斯皮爾曼等級的縱聯(lián)保護電流幅值比的縱聯(lián)保護不適宜在雙饋風(fēng)場和水磁混合風(fēng)電場應(yīng)用。但為改善雙饋風(fēng)電機故障電流偏移導(dǎo)致的差動保護靈敏性降低的問題，就需要通過斯皮爾曼等級的縱聯(lián)保護進行。該保護方式是通過變型電源的雙饋風(fēng)機特征與電機差異大大的特征來傳遞數(shù)據(jù)[3]，并通過計算方式對兩側(cè)系數(shù)進行驗算，從而對電路中的故障區(qū)域進行區(qū)分。此外，該方式系統(tǒng)側(cè)重于重合永久性故障和新能源送出線路的正確動作，且該方式具有較強的耐受噪聲和過渡電阻。該方式的保護原理如圖2所示是新能源送出線路的拓?fù)鋱D，當(dāng)新能源電路經(jīng)過匯集系統(tǒng)后會利用變電壓輸送，在新能源送出線路上具有的不同位置設(shè)立K1和K2以及K3和K4??/K5五大故障位置，線路電流正方向是母線指向線路。

圖2.新能源送出線路母線示意圖當(dāng)K1與K5出現(xiàn)故障后經(jīng)過送出線路的電流都是穿越性電流，電壓兩側(cè)波形完全不同，處于相反狀態(tài)。當(dāng)P=-1時新能源送出線路K2以及K4和K4出現(xiàn)短路故障后兩側(cè)短路電流波形差異增大后負(fù)相關(guān)程度降低，由此可見，可以通過劃分區(qū)內(nèi)外故障作為判斷依據(jù)。六．結(jié)束語對規(guī)?；履茉此统鼍€路進行正確的保護動作是維護新能源電路系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要途徑。然而由于新能源與傳統(tǒng)同步電源具有一定差異，因此以往的保護動作面臨一定挑戰(zhàn)?；诖耍疚膶\要分析新能源送出線路距離與縱聯(lián)保護的新原理，希望能夠保證新能源送出線路電路電壓穩(wěn)定。Reference：[1]薛澳宇,馬速良,馬可欣,何可欣.規(guī)?；履茉?儲能技術(shù)控制策略及商業(yè)模式研究[J].電氣應(yīng)用,2022,41(08):52-60+9.[2]陳羅.含規(guī)?；履茉吹膮^(qū)域網(wǎng)頻率穩(wěn)定性分析及控制優(yōu)化策略研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2019.[3]王璟.規(guī)?；履茉淳徒{與電網(wǎng)中長期協(xié)同發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用.河南省,國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院,2016-02-24.2李迪（1982