风电经柔直送出系统送端交流故障低电压穿越策略

ZHONG Shuwei; CHE Yanbo; SU Jianbo; CHEN Yijing; LI Chunhua

doi:10.7500/AEPS20240401007

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风电经柔直送出系统送端交流故障低电压穿越策略

Special Topic on Stable Operation and DC Transmission Technology for Large-Scale Renewable Energy Bases | 更新时间：2025-06-16

- 风电经柔直送出系统送端交流故障低电压穿越策略
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 8, Pages: 87-96(2025)
- 作者机构：
  
  1.智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市300072
  2.中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，北京市102209
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program China(2023YFB4204701)
- DOI：10.7500/AEPS20240401007
  CLC：
- Received：01 April 2024，
  
  Revised：2024-10-18，
  
  Published Online：17 January 2025，
  
  Published：25 April 2025
- 稿件说明：
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钟术威,车延博,苏鉴博等.风电经柔直送出系统送端交流故障低电压穿越策略[J].电力系统自动化,2025,49(8):87-96.

ZHONG Shuwei,CHE Yanbo,SU Jianbo,et al.Low Voltage Ride-through Strategy for Sending-end AC Faults in Flexible DC System for Wind Power Transmission[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):87-96.
钟术威,车延博,苏鉴博等.风电经柔直送出系统送端交流故障低电压穿越策略[J].电力系统自动化,2025,49(8):87-96. DOI： 10.7500/AEPS20240401007.

ZHONG Shuwei,CHE Yanbo,SU Jianbo,et al.Low Voltage Ride-through Strategy for Sending-end AC Faults in Flexible DC System for Wind Power Transmission[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):87-96. DOI： 10.7500/AEPS20240401007.

摘要

风电经柔直送出系统送端交流汇集线路两端均为电力电子换流器，在送端发生交流故障时可能出现非故障相过电压和恢复过电压等问题，容易导致系统低电压穿越失败。为此，首先，分析了风电经柔直送出系统送端发生交流故障时系统产生非故障相过电压和恢复过电压的原因。然后，通过推导系统负序分量与非故障相电压之间的关系，并结合降压控制、闭锁控制和负序限幅优化等方法，提出了适用于送端对称和不对称交流故障等场景的低电压穿越策略。最后，在PSCAD/EMTDC中建立风电经柔直送出系统的电磁暂态仿真模型，通过在送端设置4种不同的交流故障类型，验证了所提策略的有效性和可行性。

Abstract

Both ends of the AC collection line at the sending end of flexible DC systems for wind power transmission are power electronics converters. When an AC fault occurs at the sending end

the problems such as non-fault phase overvoltage and recovery overvoltage may occur

which easily causes low voltage ride-through of system to fail. Therefore

firstly

the reasons causing non-fault phase overvoltage and recovery overvoltage when AC faults occur at the sending end of the flexible DC system for wind power transmission are analyzed. Then

by deducing the relationship between the negative sequence component of the system and the non-fault phase voltage

and combining methods such as voltage reduction control

block control

and negative sequence limiting optimization

a low voltage ride-through strategy suitable for symmetrical and asymmetrical AC faults scenarios at the sending end is proposed. Finally

an electromagnetic transient simulation model of the flexible DC system for wind power transmission is established on PSCAD/EMTDC

and the effectiveness and feasibility of the proposed strategy are verified by setting four different types of AC faults at the sending end.

关键词

Keywords

references

陈国平，梁志峰，董昱 . 基于能源转型的中国特色电力市场建设的分析与思考［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 2 ）： 369 - 378 .

CHEN Guoping ， LIANG Zhifeng ， DONG Yu . Analysis and reflection on the marketization construction of electric power with Chinese characteristics based on energy transformation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 2 ）： 369 - 378 .

习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话［EB/OL］.［ 2024-04-08 ］. http：//www.gov.cn/xinwen/2020-09/22/content_5546168.htm？gov http://www.gov.cn/xinwen/2020-09/22/content_5546168.htm?gov .

Xi Jinping delivers an important speech at the general debate of the 75th session of the United Nations General Assembly ［EB/OL］. ［ 2024-04-08 ］. http：//www.gov.cn/xinwen/2020-09/22/content_5546168.htm？gov http://www.gov.cn/xinwen/2020-09/22/content_5546168.htm?gov .

国家发展改革委，国家能源局 . “十四五”可再生能源发展规划［EB/OL］.（ 2022-06-01 ）［ 2024-04-08 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/ghwb/202206/t20220601_1326719.html？code=&state=123 https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/ghwb/202206/t20220601_1326719.html?code=&state=123 .

National Development and Reform Commission ， National Energy Administration . “ The 14th Five-Year Plan” for renewable energy development plan ［EB/OL］. （ 2022-06-01 ）［ 2024-04-08 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/ghwb/202206/t20220601_1326719.html？code=&state=123 https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/ghwb/202206/t20220601_1326719.html?code=&state=123 .

刘文韬，黄莹，王国腾，等 . 新能源基地柔直送出系统单极闭锁场景下交流电压序贯波动机理与抑制策略［J/OL］. 电网技术［ 2024-03-30 ］. https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2023.2048 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2023.2048 .

LIU Wentao ， HUANG Ying ， WANG Guoteng ， et al . Mechanism and suppression strategy of AC voltage sequential fluctuation in renewable energy base transmitted by VSC-HVDC during mono-polar blocking process ［J/OL］. Power System Technology ［ 2024-03-30 ］. https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2023.2048 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2023.2048 .

孙银锋，路玉泽，刘宇晗，等 . 基于储能的风电柔直并网系统直流故障穿越协调控制策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 3 ）： 122 - 132 .

SUN Yinfeng ， LU Yuze ， LIU Yuhan ， et al . Coordinated control strategy of DC fault ride-through for flexible DC grid-connected system of wind power based on energy storage ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 3 ）： 122 - 132 .

XU B ， GAO H L ， PENG F . Adaptive current injecting strategy for VSC-HVDC connected offshore wind farms during symmetrical faults ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2024 ， 157 ： 109842 .

刘启建，杨美娟，行登江，等 . 风电场经柔性直流孤岛送出的交流故障联合穿越策略［J］. 全球能源互联网， 2020 ， 3 （ 2 ）： 132 - 141 .

LIU Qijian ， YANG Meijuan ， XING Dengjiang ， et al . Coordinated AC fault ride through strategy for wind farm connected to VSC-HVDC system by island ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2020 ， 3 （ 2 ）： 132 - 141 .

张钦智，王宾，李琰，等 . 风电场经柔性直流输电系统故障穿越协调控制研究［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 10 ）： 131 - 138 .

ZHANG Qinzhi ， WANG Bin ， LI Yan ， et al . Research on fault crossing coordination control of a wind farm via a flexible direct current transmission system ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 10 ）： 131 - 138 .

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 .

贾科，董学正，毕天姝，等 . 接入换流站的新能源交流汇集系统低电压穿越方法［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 6 ）： 2385 - 2393 .

JIA Ke ， DONG Xuezheng ， BI Tianshu ， et al . Fault ride-through method of AC collection system for renewable energy connected to converter station ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 6 ）： 2385 - 2393 .

郑黎明，贾科，毕天姝，等 . 海上风电接入柔直系统交流侧故障特征及对保护的影响分析［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 20 ）： 20 - 32 .

ZHENG Liming ， JIA Ke ， BI Tianshu ， et al . AC-side fault analysis of a VSC-HVDC transmission system connected to offshore wind farms and the impact on protection ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 20 ）： 20 - 32 .

CHAUDHARY S K ， TEODORESCU R ， RODRIGUEZ P ， et al . Negative sequence current control in wind power plants with VSC-HVDC connection ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2012 ， 3 （ 3 ）： 535 - 544 .

CHAO C X ， ZHENG X D ， WENG Y ， et al . High-sensitivity differential protection for offshore wind farms collection line with MMC-HVDC transmission ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2024 ， 39 （ 3 ）： 1428 - 1439 .

王霄鹤，杨林刚，林斌，等 . 海上风电柔直系统送端电网故障过电压机理分析及抑制策略［J］. 高电压技术， 2021 ， 47 （ 8 ）： 2688 - 2697 .

WANG Xiaohe ， YANG Lingang ， LIN Bin ， et al . Mechanism and restraining strategy of the sending-end grid overvoltage in offshore wind farm-flexible HVDC transmission system under grid faults ［J］. High Voltage Engineering ， 2021 ， 47 （ 8 ）： 2688 - 2697 .

SHI L ， ADAM G P ， LI R ， et al . Control of offshore MMC during asymmetric offshore AC faults for wind power transmission ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2020 ， 8 （ 2 ）： 1074 - 1083 .

YAN J N ， LIN L ， LI Y B ， et al . Overcurrent suppression method for multiple wind farms connected to MMC-HVDC ［J］. IEEE Transactions on Circuits and Systems Ⅱ： Express Briefs ， 2022 ， 69 （ 11 ）： 4473 - 4477 .

郑涛，庄心怡，吕文轩 . 海上风电柔直换流站负序电流参考值选取及保护适应性分析［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 3 ）： 133 - 141 .

ZHENG Tao ， ZHUANG Xinyi ， LYU Wenxuan . Negative sequence current reference selection and protection adaptability analysis of flexible DC converter station for offshore wind power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 3 ）： 133 - 141 .

晁晨栩，郑晓冬，叶海，等 . 针对海上风电场汇集线路单相接地故障的柔直侧新型距离保护方案［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 15 ）： 5899 - 5907 .

CHAO Chenxu ， ZHENG Xiaodong ， YE Hai ， et al . A novel MMC-side distance protection scheme for single-phase grounding fault of offshore wind farm collection line ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 15 ）： 5899 - 5907 .

齐金玲，李卫星，晁璞璞，等 . 直驱风机故障穿越全过程的通用电磁暂态建模方法［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 4 ）： 1428 - 1442 .

QI Jinling ， LI Weixing ， CHAO Pupu ， et al . Generic electromagnetic transient modeling method for complete fault ride-through processes of direct-driven wind turbine generators ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 4 ）： 1428 - 1442 .

PENG M L ， FENG L ， LIU H ， et al . An asymmetric control strategy for bipolar VSC-HVDC connected islanded new energy ［C］// 2022 IEEE International Conference on Energy Internet （ICEI）， December 28-29 ， 2022 ， Stavanger， Norway ： 141 - 146 .

WANG Y ， LI Y W ， WANG C ， et al . A lightweight hybrid modular multilevel converter topology for DC fault blocking ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2023 ， 11 （ 5 ）： 4945 - 4955 .

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