基于谐波注入信息传递的海上风电柔直并网故障穿越方法

武文强; 贾科; 陈金锋; 秦继朔; 毕天姝; 宣振文

doi:10.7500/AEPS20200925001

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基于谐波注入信息传递的海上风电柔直并网故障穿越方法

大规模海上风电系统关键技术研究与应用 | 更新时间：2025-06-16

- 基于谐波注入信息传递的海上风电柔直并网故障穿越方法
- Fault Ride-through Method Based on Information Transmission by Harmonic Injection for Flexible DC Integration of Offshore Wind Power
- 电力系统自动化 2021年45卷第21期页码：112-119
- 作者机构：
  
  1.新能源电力系统国家重点实验室，华北电力大学，北京市 102206
  2.国网北京市电力公司电力科学研究院，北京市 100075
- 作者简介：
  
  武文强(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：海上风电柔性直流并网故障穿越。E-mail：bjwuwenqiang@163.com
  贾科(1986—)，男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：配电网保护和故障定位。E-mail：ke.jia@ncepu.edu.cn
  陈金锋(1996—)，男，硕士研究生，主要研究方向：光伏直流升压控制与稳定。E-mail：chan_jinfeng@126.com
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2018YFB0904104);国家电网公司科技项目(SGLNDK00KJJS1900253)
- DOI：10.7500/AEPS20200925001
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-09-25，
  
  修回日期：2021-02-21，
  
  网络出版日期：2021-04-09，
  
  纸质出版日期：2021-11-10
- 稿件说明：
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武文强,贾科,陈金锋等.基于谐波注入信息传递的海上风电柔直并网故障穿越方法[J].电力系统自动化,2021,45(21):112-119.

WU Wenqiang,JIA Ke,CHEN Jinfeng,et al.Fault Ride-through Method Based on Information Transmission by Harmonic Injection for Flexible DC Integration of Offshore Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(21):112-119.
武文强,贾科,陈金锋等.基于谐波注入信息传递的海上风电柔直并网故障穿越方法[J].电力系统自动化,2021,45(21):112-119. DOI： 10.7500/AEPS20200925001.

WU Wenqiang,JIA Ke,CHEN Jinfeng,et al.Fault Ride-through Method Based on Information Transmission by Harmonic Injection for Flexible DC Integration of Offshore Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(21):112-119. DOI： 10.7500/AEPS20200925001.

摘要

海上风电柔直送出系统在交流电网发生故障时应该具备故障穿越能力。然而，风电场和柔直系统中的多类型换流设备在没有高速通信的情况下，很难协同控制实现系统低电压穿越过程中的直流电压稳定。因此，提出基于谐波注入信息传递的海上风电柔直送出系统故障穿越协调控制方法。在故障期间，风电场侧换流器检测到直流电压超过阈值后降低风电场交流电压幅值，并向系统注入谐波，使得风电机组换流器根据不同谐波阈值协同限制注入电网的功率，实现无通信条件下系统多换流设备协同的故障穿越。通过与常规的只由风电场侧换流器单独降功率的方法进行比较，在电网的各种故障类型下，所提方法可以更快速地将柔直直流电压限定在允许范围之内，系统可实现安全、可靠的故障穿越。

Abstract

Flexible DC integration systems of offshore wind power should have the ability of fault ride-through (FRT) when AC grid faults occur. However

without high-speed communication

the multi-type converter devices in the wind farm and flexible DC system are difficult to be coordinately controlled to achieve DC voltage stability during the low voltage ride-through process of the system. Therefore

a coordinated control method for FRT based on the information transmission by harmonic injection is proposed for flexible DC integration systems of offshore wind power. During the fault process

the converter on the wind farm side detects that the DC voltage exceeds the threshold

and then injects harmonics into the system

which makes the wind power converters cooperatively limit the power injected into the grid according to different harmonic thresholds

so as to realize the coordinated FRT of multiple converter devices in the system without communication. It is also compared with the conventional method of reducing the power only by the converter on the wind farm side. For various fault types of the power grids

the proposed method can limit the voltage of flexible DC within the allowable range more quickly

and the system can realize safe and reliable FRT.

关键词

Keywords

references

迟永宁，梁伟，张占奎，等 . 大规模海上风电输电与并网关键技术研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 14 ）： 3758 - 3771 .

CHI Yongning ， LIANG Wei ， ZHANG Zhankui ， et al . An overview on key technologies regarding power transmission and integration of large scale offshore wind power ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 14 ）： 3758 - 3771 .

刘卫东，李奇南，王轩，等 . 大规模海上风电柔性直流输电技术应用现状和展望［J］. 中国电力， 2020 ， 53 （ 7 ）： 55 - 71 .

LIU Weidong ， LI Qinan ， WANG Xuan ， et al . Application status and prospect of VSC-HVDC technology for large-scale offshore wind farms ［J］. Electric Power ， 2020 ， 53 （ 7 ）： 55 - 71 .

汤广福，贺之渊，庞辉 . 柔性直流输电工程技术研究、应用及发展［J］. 电力系统自动化， 2013 ， 37 （ 15 ）： 3 - 14 .

TANG Guangfu ， HE Zhiyuan ， PANG Hui . Research， application and development of VSC-HVDC engineering technology ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2013 ， 37 （ 15 ）： 3 - 14 .

马为民，吴方劼，杨一鸣，等 . 柔性直流输电技术的现状及应用前景分析［J］. 高电压技术， 2014 ， 40 （ 8 ）： 2429 - 2439 .

MA Weimin ， WU Fangjie ， YANG Yiming ， et al . Flexible HVDC transmission technology's today and tomorrow ［J］. High Voltage Engineering ， 2014 ， 40 （ 8 ）： 2429 - 2439 .

江道灼，谷泓杰，尹瑞，等 . 海上直流风电场研究现状及发展前景［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 9 ）： 2424 - 2431 .

JIANG Daozhuo ， GU Hongjie ， YIN Rui ， et al . Research status and developing prospect of offshore wind farm with pure DC systems ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 9 ）： 2424 - 2431 .

国家电网有限公司 . 风电场接入电网技术规定： Q/GDW 1392—2015 ［S］. 2016 .

State Grid Corporation of China . Technical rule for connecting wind farm into power grid ： Q/GDW 1392—2015 ［S］. 2016 .

NANOU S ， PAPATHANASSIOU S . Evaluation of a communication-based fault ride-through scheme for offshore wind farms connected through high-voltage DC links based on voltage source converter ［J］. IET Renewable Power Generation ， 2015 ， 9 （ 8 ）： 882 - 891 .

EGEA A A ， JUNYENT-FERRE A ， GOMIS-BELLMUNT O ， et al . Operation and control of VSC-HVDC multiterminal grids for offshore wind ［C］// 14th European Conference on Power Electronics and Applications， August 30-September 1 ， 2011 ， Birmingham， UK ： 1 - 9 .

陈鹏远，黎灿兵，周斌，等 . 异步互联电网柔性直流输电紧急功率支援与动态区域控制偏差协调控制策略［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 14 ）： 3025 - 3034 .

CHEN Pengyuan ， LI Canbing ， ZHOU Bin ， et al . VSC-HVDC emergency power support and dynamic area control error coordinated control strategy for improving the stability of asynchronous interconnected power grids ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 14 ）： 3025 - 3034 .

曹帅，向往，林卫星，等 . 含风电的真双极混合型MMC-MTDC系统故障穿越及能量耗散控制［J］. 电力系统保护与控制， 2019 ， 47 （ 7 ）： 39 - 48 .

CAO Shuai ， XIANG Wang ， LIN Weixing ， et al . Fault ride-through and energy dissipation control of bipolar hybrid MMC-MTDC integrating wind farms ［J］. Power System Protection and Control ， 2019 ， 47 （ 7 ）： 39 - 48 .

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 .

ERLICH I ， FELTES C ， SHEWAREGA F . Enhanced voltage drop control by VSC-HVDC systems for improving wind farm fault ride through capability ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2014 ， 29 （ 1 ）： 378 - 385 .

厉璇，宋强，刘文华，等 . 风电场柔性直流输电的故障穿越方法对风电机组的影响［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 11 ）： 31 - 36 .

LI Xuan ， SONG Qiang ， LIU Wenhua ， et al . Impact of fault ride-through methods on wind power generators in a VSC-HVDC system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 11 ）： 31 - 36 .

MOAWWAD A ， EL MOURSI M S ， XIAO Weidong . Advanced fault ride-through management scheme for VSC-HVDC connecting offshore wind farms ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 6 ）： 4923 - 4934 .

LI Weixing ， ZHU Meng ， CHAO Pupu ， et al . Enhanced FRT and postfault recovery control for MMC-HVDC connected offshore wind farms ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 2 ）： 1606 - 1617 .

李琦，宋强，刘文华，等 . 基于柔性直流输电的风电场并网故障穿越协调控制策略［J］. 电网技术， 2014 ， 38 （ 7 ）： 1739 - 1745 .

LI Qi ， SONG Qiang ， LIU Wenhua ， et al . A coordinated control strategy for fault ride-through of wind farm integration based on VSC-HVDC ［J］. Power System Technology ， 2014 ， 38 （ 7 ）： 1739 - 1745 .

洪敏，辛焕海，徐晨博，等 . 海上风电场与柔性直流输电系统的新型协调控制策略［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 21 ）： 53 - 58 .

HONG Min ， XIN Huanhai ， XU Chenbo ， et al . Coordinated control strategy of offshore wind farms and VSC-based HVDC transmission systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 21 ）： 53 - 58 .

刘英培，解赛，梁海平，等 . 计及换流站间电压误差的VSC-MTDC系统自适应下垂控制［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 15 ）： 3270 - 3280 .

LIU Yingpei ， XIE Sai ， LIANG Haiping ， et al . Adaptive droop control strategy for VSC-MTDC system considering DC voltage errors among converter stations ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 15 ）： 3270 - 3280 .

徐进，金逸，胡从川，等 . 适用于海上风电并网的多端柔性直流系统自适应下垂控制研究［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 4 ）： 78 - 85 .

XU Jin ， JIN Yi ， HU Congchuan ， et al . DC voltage adaptive droop control of multi-terminal VSC-HVDC system for offshore wind farms integration ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 4 ）： 78 - 85 .

VRIONIS T D ， KOUTIVA X I ， VOVOS N A ， et al . Control of an HVDC link connecting a wind farm to the grid for fault ride-through enhancement ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2007 ， 22 （ 4 ）： 2039 - 2047 .

徐政，肖晃庆，张哲任，等 . 柔性直流输电系统［M］. 北京：机械工业出版社， 2013 .

XU Zheng ， XIAO Huangqing ， ZHANG Zheren ， et al . Flexible HVDC transmission system ［M］. Beijing ： China Machine Press ， 2013 .

姚骏，夏先锋，陈西寅，等 . 风电并网用全功率变流器谐波电流抑制研究［J］. 中国电机工程学报， 2012 ， 32 （ 16 ）： 17 - 25 .

YAO Jun ， XIA Xianfeng ， CHEN Xiyin ， et al . Harmonic currents suppression for full size power grid-connection converter used for wind power generation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2012 ， 32 （ 16 ）： 17 - 25 .

毕天姝，李彦宾，贾科，等 . 基于暂态电流波形相关性的新能源场站送出线路纵联保护［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 7 ）： 2012 - 2019 .

BI Tianshu ， LI Yanbin ， JIA Ke ， et al . Transient current waveform similarity based pilot protection for transmission lines connected to renewable energy power plants ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 7 ）： 2012 - 2019 .

贾科，宣振文，朱正轩，等 . 光伏直流升压接入系统故障穿越协同控保方法［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 10 ）： 3249 - 3257 .

JIA Ke ， XUAN Zhenwen ， ZHU Zhengxuan ， et al . A coordinated control and active protection for PV DC boosting integration system during FRT ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 10 ）： 3249 - 3257 .

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