Fast Assessment Method for Overvoltage in Multiple Renewable Energy Station System During Fault Recovery Process

LIU Xinyu; SHI Xinghua; XIN Huanhai; ZHENG Di; GAO Huisheng; NI Qiulong

doi:10.7500/AEPS20221219001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Fast Assessment Method for Overvoltage in Multiple Renewable Energy Station System During Fault Recovery Process

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Fast Assessment Method for Overvoltage in Multiple Renewable Energy Station System During Fault Recovery Process
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 13, Pages: 168-175(2023)
- 作者机构：
  
  1. 浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市 310027
  2. 国网浙江省电力有限公司,浙江省杭州市 310007
  3. 中国计量大学机电工程学院,浙江省杭州市 310018
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5108-202218280A-2-436-XG)
- DOI：10.7500/AEPS20221219001
  CLC：
- Received：19 December 2022，
  
  Revised：2023-03-28，
  
  Published Online：29 May 2023，
  
  Published：10 July 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
刘昕宇,史兴华,辛焕海等.故障恢复期间新能源多场站系统过电压快速评估方法[J].电力系统自动化,2023,47(13):168-175.

LIU Xinyu,SHI Xinghua,XIN Huanhai,et al.Fast Assessment Method for Overvoltage in Multiple Renewable Energy Station System During Fault Recovery Process[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(13):168-175.
刘昕宇,史兴华,辛焕海等.故障恢复期间新能源多场站系统过电压快速评估方法[J].电力系统自动化,2023,47(13):168-175. DOI： 10.7500/AEPS20221219001.

LIU Xinyu,SHI Xinghua,XIN Huanhai,et al.Fast Assessment Method for Overvoltage in Multiple Renewable Energy Station System During Fault Recovery Process[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(13):168-175. DOI： 10.7500/AEPS20221219001.

摘要

新能源多场站系统故障恢复期间的过电压问题严重制约了新能源的消纳和发展，然而，现有研究难以高效评估大规模系统的过电压风险。为此，从新能源场站过电压机理出发，提出了一种考虑换流器过流能力限制的过电压风险快速量化方法。首先，基于新能源多场站系统的过电压机理

建立了故障恢复期间的新能源场站等效模型。在充分考虑故障后变流器限流环节的影响及新能源机组间相互作用后，推导出了新能源多场站系统过电压的评估方法。针对大规模系统最严重过电压工况难以确定的问题，提出了网络薄弱环节快速搜索方法。算例结果表明，所提方法可有效评估新能源多场站系统过电压风险及系统的安全裕度。

Abstract

The overvoltage problem during fault recovery process of the multiple renewable energy station system (MRESS) seriously restricts the consumption and development of the renewable energy. However

the existing research is difficult to efficiently evaluate the overvoltage risk of large-scale systems. Therefore

starting from the overvoltage mechanism of renewable energy stations

this paper proposes a method to fast quantify the overvoltage risk of the MRESS considering the limitation of overcurrent capability of converters. Firstly

based on the overvoltage mechanism of the MRESS

an equivalent model of renewable energy stations during fault recovery is established. After fully considering the influence of current limiting link for converters after fault and the interaction between renewable energy generators

an evaluation method for overvoltage of the MRESS is derived. To solve the problem that it is difficult to determine the most serious overvoltage condition of large-scale power systems

a fast searching method for weak nodes of the network is proposed. Simulation results show that the proposed method can effectively evaluate the overvoltage risk and safety margin of the MRESS.

关键词

Keywords

references

2022年全国电力工业统计数据［EB/OL］.［ 2023-03-01 ］. http：//www.nea.gov.cn/2023-01/18/c_1310691509.htm http://www.nea.gov.cn/2023-01/18/c_1310691509.htm .

National electric power industry statistics in 2020 ［EB/OL］. ［ 2023-03-01 ］. http：//www.nea.gov.cn/2023-01/18/c_13106915 http://www.nea.gov.cn/2023-01/18/c_13106915

htm .

王波，朱晓杰，李振垚，等 . 基于单调系统理论的光伏并网系统暂态电压稳定性分析［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 3 ）： 19 - 29 .

WANG Bo ， ZHU Xiaojie ， LI Zhenyao ， et al . Analysis on transient voltage stability of power system with photovoltaic based on monotone system theory ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 3 ）： 19 - 29 .

刘其辉，闫佳颖，吴勇，等 . 计及锁相误差的双馈风电并网系统暂态过电压特性与抑制［J/OL］. 电力系统自动化［ 2023-03-27 ］. https：//kns.cnki.net/kcms2/article/abstract？v=3uoqIhG8C45S0n9fL2suRadTyEVl2pW9UrhTDCdPD67SbvYknw0U2EtngNXXRK8r-kHVtQhc0l6H1l10_doLEfeULcBoc2De&uniplatform=NZKPT https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C45S0n9fL2suRadTyEVl2pW9UrhTDCdPD67SbvYknw0U2EtngNXXRK8r-kHVtQhc0l6H1l10_doLEfeULcBoc2De&uniplatform=NZKPT .

LIU Qihui ， YAN Jiaying ， WU Yong ， et al . Characteristics and suppression of transient overvoltage for dfig wind power grid-connected system considering phase locking error ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ［ 2023-03-27 ］. https：//kns.cnki.net/kcms2/article/abstract？v=3uoqIhG8C45S0n9fL2suRadTyEVl2pW9UrhTDCdPD67SbvYknw0U2EtngNXXRK8r-kHVtQhc0l6H1l10_doLEfeULcBoc2De&uniplatform=NZKPT https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C45S0n9fL2suRadTyEVl2pW9UrhTDCdPD67SbvYknw0U2EtngNXXRK8r-kHVtQhc0l6H1l10_doLEfeULcBoc2De&uniplatform=NZKPT .

卓振宇，张宁，谢小荣，等 . 高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

ZHUO Zhenyu ， ZHANG Ning ， XIE Xiaorong ， et al . Key technologies and developing challenges of power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

孙华东，张振宇，林伟芳，等 . 2011年西北电网风机脱网事故分析及启示［J］. 电网技术， 2012 ， 36 （ 10 ）： 76 - 80 .

SUN Huadong ， ZHANG Zhenyu ， LIN Weifang ， et al . Analysis on serious wind turbine generators tripping accident in Northwest China power grid in 2011 and its lessons ［J］. Power System Technology ， 2012 ， 36 （ 10 ）： 76 - 80 .

杜维柱，罗亚洲，李蕴红，等 . 风电汇集系统无功盈余导致暂态过电压问题的研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 9 ）： 3224 - 3238 .

DU Weizhu ， LUO Yazhou ， LI Yunhong ， et al . Summary of research on transient overvoltage caused by reactive power surplus in wind power collection system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 9 ）： 3224 - 3238 .

赵宏博，姚良忠，王伟胜，等 . 大规模风电高压脱网分析及协调预防控制策略［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 23 ）： 43 - 65 .

ZHAO Hongbo ， YAO Liangzhong ， WANG Weisheng ， et al . Outage analysis of large scale wind power under high voltage condition and coordinated prevention and control strategy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 23 ）： 43 - 65 .

贺静波，庄伟，许涛，等 . 暂态过电压引起风电机组连锁脱网风险分析及对策［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 6 ）： 1844 - 1849 .

HE Jingbo ， ZHUANG Wei ， XU Tao ， et al . Risk analysis and countermeasures of wind turbine cascade off-grid caused by transient overvoltage ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 6 ）： 1844 - 1849 .

国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 . 风电场接入电力系统技术规定： GB/T 19963—2011 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2012 .

General Administration of Quality Supervision ， Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Technical rule for connecting wind farm to power system ： GB/T 19963—2011 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2012 .

Joint NERC and WECC Staff . 900 MW fault induced solar photovoltaic resource interruption disturbance report： Southern California event： Oct. 9， 2017 ［R］. Atlanta，USA ： NERC ， 2018 .

FAN L L ， MIAO Z X ， ZHANG M . Subcycle overvoltage dynamics in solar PVs ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2021 ， 36 （ 3 ）： 1847 - 1858 .

曹生顺，张文朝，王蒙，等 . 大容量直流发生功率大扰动时送端风机暂态过电压快速分析方法研究［J］. 高电压技术， 2017 ， 43 （ 10 ）： 3300 - 3306 .

CAO Shengshun ， ZHANG Wenchao ， WANG Meng ， et al . Study on fast analysis method transient fundamental frequency overvoltage of wind turbine generators in sending system when serious power disturbances occur in large-capacity UHVDC ［J］. High Voltage Engineering ， 2017 ， 43 （ 10 ）： 3300 - 3306 .

何国庆，王伟胜，刘纯，等 . 风电基地经特高压直流送出系统换相失败故障（一）：送端风电机组暂态无功电压建模［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 12 ）： 4391 - 4404 .

HE Guoqing ， WANG Weisheng ， LIU Chun ， et al . Commutation failure of UHVDC system for wind farm integration（part Ⅰ）： transient reactive power and voltage modeling of wind powers in sending terminal grid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 12 ）： 4391 - 4404 .

金一丁，贺静波，李光辉，等 . 风电基地经特高压直流送出系统换相失败故障（二）：送端风电机组暂态无功电压特性与作用机理分析［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 13 ）： 4738 - 4748 .

JIN Yiding ， HE Jingbo ， LI Guanghui ， et al . Commutation failure of UHVDC system for wind farm integration（part Ⅱ）： characteristics and mechanism analysis of transient reactive power and voltage of wind powers in sending terminal grid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 13 ）： 4738 - 4748 .

KIM J ， MULJADI E ， PARK J W ， et al . Adaptive hierarchical voltage control of a DFIG-based wind power plant for a grid fault ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 6 ）： 2980 - 2990 .

LI Y B ， GUO J B ， ZHANG X ， et al . Over-voltage suppression methods for the MMC-VSC-HVDC wind farm integration system ［J］. IEEE Transactions on Circuits and Systems Ⅱ： Express Briefs ， 2020 ， 67 （ 2 ）： 355 - 359 .

XIAO H ， DUAN X Z ， ZHANG Y ， et al . Analytically assessing the effect of strength on temporary overvoltage in hybrid multi-infeed HVDC systems ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2022 ， 37 （ 3 ）： 2480 - 2484 .

孙华东，于琳，赵兵 . 基于暂态过电压约束的新能源并网系统电压支撑强度量化分析方法［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2022-12-15 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220521.1741.002.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220521.1741.002.html .

SUN Huadong ， YU Lin ， ZHAO Bing ， et al ． Reviews of transient overvoltage problem cause by extra reactive power in large scale wind power systems ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2022-12-15 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220521.1741.002.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220521.1741.002.html .

付艳，周晓风，戴国安，等 . 海上风电直流耗能装置和保护配合策略研究［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 15 ）： 178 - 186 .

FU Yan ， ZHOU Xiaofeng ， DAI Guoan ， et al . Research on coordination strategy for an offshore wind power DC chopper device and protection ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 15 ）： 178 - 186

唐王倩云，张睿，胡家兵 . 用于系统暂态行为分析的双馈风机转子转速控制时间尺度暂态模型［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 9 ）： 3037 - 3045 .

TANG Wangqianyun ， ZHANG Rui ， HU Jiabing . Time scale transient model for rotor speed control of doubly-fed fan for system transient behavior analysis ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 9 ）： 3037 - 3045 .

LUND T ， WU H ， SOLTANI H ， et al . Operating wind power plants under weak grid conditions considering voltage stability constraints ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2022 ， 37 （ 12 ）： 15482 - 15492 .

EBRAHIMI F M ， KHAYATIYAN A ， FARJAH E . A novel optimizing power control strategy for centralized wind farm control system ［J］. Renewable Energy ， 2016 ， 86 ： 399 - 408 .

MA C ， GAO F ， HE G Q ， et al . A voltage detection method for the voltage ride-through operation of renewable energy generation systems under grid voltage distortion conditions ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2015 ， 6 （ 3 ）： 1131 - 1139 .

潘国清，曾德辉，王钢，等 . 含 PQ 控制逆变型分布式电源的配电网故障分析方法［J］. 中国电机工程学报， 2014 ， 34 （ 4 ）： 555 - 561 .

PAN Guoqing ， ZENG Dehui ， WANG Gang ， et al . Fault analysis on distribution network with inverter interfaced distributed generations based on PQ control strategy ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2014 ， 34 （ 4 ）： 555 - 561 .

黄林彬 . 高比例电力电子装备电力系统的同步稳定分析与控制设计［D］. 杭州：浙江大学， 2020 .

HUANG Linbin . Synchronous stability analysis and control design of power system with high proportion power electronic equipment ［D］. Hangzhou ： Zhejiang University ， 2020 .

PSCAD knowledge base IEEE 39 bus system ［EB/OL］. ［ 2023-01-03 ］. https：//www.pscad.com/knowledge-base/article/28 https://www.pscad.com/knowledge-base/article/28 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Fault Current Control Strategy and Its Application in High-voltage Direct Current Transmission Systems

Planning Method for Cyber-Physical Distribution System Considering Spatial-Temporal Flexibility Resource Collaboration

Related Author

LIU Xinyu

SHI Xinghua

XIN Huanhai

ZHENG Di

GAO Huisheng

NI Qiulong

LU Dongbin

YU Xiang

Related Institution

College of Mechanical and Electrical Engineering, China Jiliang University

State Grid Zhejiang Electric Power Co., Ltd.

College of Electrical Engineering, Zhejiang University

State Grid Electric Power Research Institute (NARI Group Corporation)

NR Electric Co., Ltd.

⁰