Calculation Method for Fault Response Characteristics of Renewable Energy Sending-end Flexible DC Grid-forming Transmission System

HE Jiawei; ZHOU Bohao; LI Bin; YAN Xu; LI Yan; CAO Runbin

doi:10.7500/AEPS20240523004

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Calculation Method for Fault Response Characteristics of Renewable Energy Sending-end Flexible DC Grid-forming Transmission System

Grid-forming Technology | 更新时间：2025-06-16

- Calculation Method for Fault Response Characteristics of Renewable Energy Sending-end Flexible DC Grid-forming Transmission System
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 1, Pages: 69-79(2025)
- 作者机构：
  
  1.电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室，江苏省南京市 211106
  2.智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
  3.直流输电技术国家重点实验室（中国南方电网科学研究院有限责任公司），广东省广州市 510080
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Joint Funds of National Natural Science Foundation of China(U23B20112);State Key Laboratory of Smart Grid Protection and Operation Control(SGTYHT/20-JS-221);National Natural Science Foundation of China(52025071)
- DOI：10.7500/AEPS20240523004
  CLC：
- Received：23 May 2024，
  
  Revised：2024-10-08，
  
  Published Online：27 November 2024，
  
  Published：10 January 2025
- 稿件说明：
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何佳伟,周博昊,李斌等.柔直构网新能源送端系统故障响应特性计算方法[J].电力系统自动化,2025,49(1):69-79.

HE Jiawei,ZHOU Bohao,LI Bin,et al.Calculation Method for Fault Response Characteristics of Renewable Energy Sending-end Flexible DC Grid-forming Transmission System[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(1):69-79.
何佳伟,周博昊,李斌等.柔直构网新能源送端系统故障响应特性计算方法[J].电力系统自动化,2025,49(1):69-79. DOI： 10.7500/AEPS20240523004.

HE Jiawei,ZHOU Bohao,LI Bin,et al.Calculation Method for Fault Response Characteristics of Renewable Energy Sending-end Flexible DC Grid-forming Transmission System[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(1):69-79. DOI： 10.7500/AEPS20240523004.

摘要

故障等值建模是系统级响应特性计算的基础。然而，现有研究较少涉及构网型换流器的故障等值建模。传统针对跟网型电力电子设备接入交流电网的短路电流计算方法，在柔直构网系统中容易出现结果失稳发散的问题。因此，文中考虑构网型柔直换流器的电压-频率构网控制策略、主动降压策略以及跟网型新能源的低压穿越控制策略，建立了不同类型电力电子设备的故障等值模型。基于此，考虑不同电力电子设备电压源、电流源等值模型的频繁切换，提出了一种适用于柔直构网新能源送端系统的全网链式迭代故障响应特性计算方法，实现了短路电流计算的快速可靠收敛。基于PSCAD/EMTDC仿真平台，搭建了柔直构网新能源送端系统仿真模型，以进行多种故障类型和影响因素的大量仿真测试，充分验证了所提计算方法的可行性、精确性和优越性。

Abstract

Fault equivalent modeling is the basis of system-level response characteristic calculation. However

there are few studies on fault equivalent modeling of grid-forming converters. The traditional short-circuit current calculation method for grid-following power electronic devices connected to AC network is prone to the problem of instability divergence in the flexible DC grid-forming system. Therefore

considering the voltage-frequency grid-forming control strategy and the active voltage reduction strategy of grid-forming flexible DC converters and the low voltage ride-through control strategy of grid-following renewable energy

this paper establishes the fault equivalence model of different types of power electronic devices. On this basis

considering the frequent switching of equivalent models of voltage source and current source for different power electronic devices

a network-wide chain iterative calculation method for fault response characteristics of renewable energy sending-end flexible DC grid-forming transmission system is proposed to realize the fast and reliable convergence of short-circuit current calculation. Based on the PSCAD/EMTDC simulation platform

a simulation model of the renewable energy sending-end flexible DC grid-forming transmission system is built to carry out a large number of simulation tests of various fault types and influencing factors

which fully verify the feasibility

accuracy and superiority of the proposed calculation method.

关键词

Keywords

references

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