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摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，风电场建设越来越多。本文介绍了风电场故障特性，分析了风电场站内整定配置方案。探讨了风力发电对继电保护影响，给出实际运行时需要注意情况，最后，分析了风电场站内零序保护动作故障排查。
关键词：零序电流；风电场；继电保护；励磁涌流
引言
随着能源与环境问题的日益严峻，采用新能源发电已经成为电力系统发展的重要趋势。风能作为一种清洁的可再生能源，具有良好的经济效益和环境效益，而我国土地广阔，风能资源丰富，适宜建设大容量大规模的风电场，加之近些年来，风能发电技术日趋完善，国家产业政策上大力支持，电网输电结构不断优化，风能发电取得了快速发展。而继电保护是风电场安全稳定运行的一道重要防线，在故障发生的第一时间，能够进行可靠识别并有效隔离，对维持机组以及电网的安全稳定，保障电能的高效传输，具有重要的意义。
1故障特性
继电保护是基于系统故障特征分析与设计得来的。风电机组与风电场的故障分析是其中的重要环节，同步发电机电源与三项对称系统是传统意义上继电保护的基础内容。传统意义上的继电保护系统存在一定的缺点，系统发生问题前后，同步发电机的运行数据与状态并不会发生变化。而现阶段使用的异步发电机由风电机组组成，相较于传统意义上的同步发电机，系统故障的出现是由于自身结构引起的。当系统中出现短路时，传统的异步发电机短时间内会出现大电流，然后迅速衰减为零，该过程持续时间较短，并不能为系统提供短路电流。双馈式发电机相较于传统的异步发电机，可为短路系统提供短路电流，同时其电流衰减时间较长。
2风电场站内整定配置方案
2.1集电线零序保护
风电场站内零序保护按照短路电流计算方法获得的零序电流。考虑系统最小运行方式下，集电线最远处具有足够灵敏度。首先确认集电线零序保护定值。这里需要考虑集电线共有线路及电缆和架空线相连接的情况，如果实际条件允许可以实测集电线路的实际零序阻抗用于短路电流计算。目前不同的集电保护装置对于集电线零序配置的不相同，一些保护装置采用了两段是保护，一些采用一段保护。在定值设置需要估计集电系统电容电流，避免系统零序电流动作值过小造成保护勿动跳闸，同时要避免定值过大而导致集电线系统产生间歇性弧光接地。
2.2风机箱变保护
风电机组通过箱式升压变将机端690V电压升压到35kV以便于远距离输送电能，箱变配置过电流、过载、低电压等电量保护，动作于箱变高压侧断路器的跳闸及发信。同时，箱变本体配置瓦斯保护、油温过高等非电量保护，同样动作于出口断路器的跳闸及发信。
2.3接地变及主变压器低压侧零序保护
接地变作为站内低压系统的零序后备保护，在设置是按照指导要求定值必须为集电线零序对应的保护多1.2倍。在实现上需要比对应保护段多一个实现配合。与主变低压侧一致的是跳闸出口依照变压器高压侧是否采用线变组接线方式，如果采用一段采用跳低压侧，二段跳变压器两侧，对于非线变组方式宜采用两段均跳双侧。
2.4 35kV母线保护
由于风电场升压站35kV母线上汇集了风机集电线路、SVG、场用变压器、以及主变压器等一系列重要设备，母线的继电保护需要格外重视，针对单母线结构，需配置母线差动保护。母线保护的功能集成在35kV母线保护柜中，35kV母线保护柜一般放置于二次设备室。
保护装置需要采集所有连接于35kV母线上的断路器电流信号，作为母线差动保护动作的判据，当母线保护装置判断母线区域内发生短路故障，即动作于切断所有与35kV母线相连的断路器。
3风力发电对继电保护影响
（1）和传统意义上的通过单一用户供电方式不同，风力发电组在有风的过程发电均与电网的实际情况有关，风力发电中产生的电流是双向的，该电流有可能来源于电网系统，也有可能来源于风力发电厂。尤其是风力发电机组在开始运行时，该过程中若变化电流与电压的流向，极易引起继电保护装置反馈错误，进而使得系统负荷错误，导致风力发电机故障。传统意义上电网继电保护装置设计简单，大多使用三段式电流保护，中间缺少方向保护元件，故传统意义上的继电保护装置无法满足风力发电厂对风电场容量提升的要求。（2）影响继电保护的装置。在风力发电厂电网系统的实际运行过程中，系统将场内升压变压器进行接地处理，引发零序保护装置变化，最终使继电保护装置的灵敏度下降。（3）通过对现阶段风力发电厂实际运行过程中的短路现象进行分析得出，系统在发生短路时，故障电流是断续的，且无法准确地定位故障点。因此，当系统出现故障时，需根据系统发生故障的实际情况从整体与局部出发准确定位故障点，进行故障隔离，避免故障事故扩大。当系统出现故障时，可对整个系统进行继电保护，同时结合系统实际情况，从整体到局部分析问题解决问题。
4风电场站内零序保护动作故障排查
风电场站内零序保护动作故障排查对于风电场站内零序动作后，首先应观察故障录播装置的实际动作逻辑及动作时刻的电流和电压实际波形。对故障原因进行实际分析。逐步确定故障的原因及位置。如果集电线保护设备零序保护动作，结合保护动作记录排查保护动作状况、风机运行状况以及箱变状况，进而对故障点的位置和实际情况进行合理的分析和判断。零序保护首先将故障切除，经由消弧线圈接地，首先查看线路的布置是否正确，其次再接线，最后再查看单相故障转化为三相故障的状况。对风机和箱变运行的故障的排查，需要查看风机监控系统是否发出故障报告，如风机变流器的故障信号，以此作为风机和变速箱故障评定依据。对于直接接地故障，首先通过采用测量绝缘电阻方式检验，测量时，使断路设备与整个系统明显隔离，做好验电工作，检测完成以后再合理放电。对即将拆卸的电缆进行检测时，做好标记，避免因接线错误引发安全事故。对于非直接接地故障，对电缆进行分段检测，一般故障位置基本都是接头处，需要注意电缆分接头的检查，在接地位置做好标记。如果发生越级动作，需要检查各级动作设置的定值是否合理。以及故障位置是否发生在集电线路保护区域之外。如果是低压母线单项接地保护动作的话。进行合理排查消除故障。如果是集电线保护范围之内的故障需要对具体发生原因，逐步排查一次设备、二次设备等具体问题，进行逐一排查。
结语
综上所述，随着风电场装机容量的日益增加，风电场站内继电保护作为设备装置故障时的保护起到了重要的作用。对于区域电网大规模集中风电场区域来说风场内的继电保护尤为重要。为防止风电场短路故障越级跳闸事故的发生。微机继电保护必须合理的设置定值。在风电场站内对于单项接地故障的切除，主要采用的零序电流保护方式。零序保护电流的合理配置及时限整定决定了保护是否能起到预定效果。
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