新能源接入系統(tǒng)暫態(tài)過電壓產(chǎn)生機(jī)理及主要影響因素

楊大業(yè)，項(xiàng)祖濤，馬世英，晁武杰，宋瑞華，呂思琦

（1.中國電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100192；2.國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院，福州 350007）

0 引言

目前，我國已投運(yùn)的風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越改造已經(jīng)全部完成，高電壓穿越改造尚在進(jìn)行中，現(xiàn)行風(fēng)電機(jī)組故障穿越測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)起到引導(dǎo)及規(guī)范作用，使得風(fēng)電機(jī)組及風(fēng)電場(chǎng)用動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的高、低電壓穿越能力均得到加強(qiáng)；另外，風(fēng)電送出形式多數(shù)為分布式接入主網(wǎng)或通過風(fēng)火打捆送出，風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故明顯減少。但隨著局部風(fēng)電規(guī)模的進(jìn)一步增大以及新技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了多種形式的大規(guī)模全新能源送出系統(tǒng)，如張北柔直電網(wǎng)送端系統(tǒng)、張北至雄安特高壓交流電網(wǎng)送端系統(tǒng)、集中形式送出的海上風(fēng)電送端系統(tǒng)[1]。上述送出系統(tǒng)主要特點(diǎn)為：全新能源；高比例電力電子裝置；規(guī)模大。這些特點(diǎn)使得送端系統(tǒng)內(nèi)部缺乏足夠的慣性，電壓敏感性較強(qiáng)。海上風(fēng)電接入系統(tǒng)中海纜單位長度充電功率約為同電壓等級(jí)架空線路的10~15 倍，電壓敏感性更強(qiáng)[2]；電網(wǎng)發(fā)生短路、斷路、合閘空載大容量變壓器等大擾動(dòng)后，海上風(fēng)電送出系統(tǒng)易出現(xiàn)較高的暫態(tài)過電壓，引起主要運(yùn)行設(shè)備因高電壓脫網(wǎng)，甚至造成系統(tǒng)電壓失穩(wěn)，引發(fā)電網(wǎng)事故[3-4]。

針對(duì)新能源送出系統(tǒng)，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)電網(wǎng)暫態(tài)過電壓問題展開了許多研究。多數(shù)文獻(xiàn)主要從無功平衡及無功電壓關(guān)系角度分析交直流送端風(fēng)電匯集系統(tǒng)的暫態(tài)過電壓形成原因[5-13]，另外，有功功率恢復(fù)也是影響暫態(tài)過電壓的一個(gè)因素[7，14]。文獻(xiàn)[15]提出用阻抗比來表征節(jié)點(diǎn)的暫態(tài)過電壓程度。文獻(xiàn)[16]提出基于多二元表的局部和全局暫態(tài)壓升嚴(yán)重性指標(biāo)，用于快速量化評(píng)估。針對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)送出系統(tǒng)，暫時(shí)過電壓大小與線路潮流大?。o功及有功）、風(fēng)機(jī)類型、線路無功補(bǔ)償配置、線路長度等因素有關(guān)[17-18]。風(fēng)電機(jī)組控制器參數(shù)及控制保護(hù)策略、柔直換流器控制策略也是影響新能源送出系統(tǒng)暫態(tài)過電壓的主要因素[19-22]。另外，部分文獻(xiàn)針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)35 kV 集電線路開展研究，指出集電線路不對(duì)稱故障過程中的暫態(tài)過電壓與接地系數(shù)、風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況等因素有關(guān)[23-25]。

上述研究工作主要針對(duì)傳統(tǒng)直流送端新能源送出系統(tǒng)因無功過剩引起的暫態(tài)過電壓開展研究，且對(duì)系統(tǒng)中最常見的不對(duì)稱故障研究較少，影響因素分析不夠全面，解決方案主要從無功角度考慮，手段單一。本文考慮直流閉鎖、換相失敗、交流系統(tǒng)對(duì)稱及不對(duì)稱故障、合空變等不同形式的擾動(dòng)，全面分析其機(jī)理，并結(jié)合機(jī)理，基于實(shí)際風(fēng)電接入系統(tǒng)參數(shù)仿真研究暫態(tài)過電壓影響因素，為從多角度認(rèn)識(shí)和解決暫態(tài)過電壓問題提供思路。

1 暫態(tài)過電壓產(chǎn)生的機(jī)理

1.1 功率變化引起的過電壓

功率變化引起的過電壓產(chǎn)生機(jī)理為成熟理論，且在多數(shù)文獻(xiàn)中有所闡述，這里簡要給出其要點(diǎn)及實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用情況。為便于闡述及理解暫態(tài)過電壓形成機(jī)理，以典型風(fēng)火打捆直流外送系統(tǒng)的兩機(jī)等值系統(tǒng)為例簡要說明，圖1 所示為兩機(jī)等值系統(tǒng)，其中下標(biāo)d、w、s分別表示換流站、風(fēng)電場(chǎng)側(cè)、系統(tǒng)側(cè)電氣量。

圖1 兩機(jī)等值系統(tǒng)Fig.1 Equivalent system with two generators

根據(jù)線路電壓損耗公式，兩機(jī)等值系統(tǒng)換流站、風(fēng)電場(chǎng)側(cè)的電壓可分別表示為

針對(duì)上述系統(tǒng)中3 種典型故障分析系統(tǒng)暫態(tài)過電壓變化過程：

直流閉鎖故障：直流發(fā)生閉鎖故障，在濾波器被切除之前的短時(shí)間內(nèi)，濾波器發(fā)出的大量盈余無功功率，假設(shè)在此期間風(fēng)機(jī)輸出有功、無功功率不變，交流系統(tǒng)有功功率Ps、無功功率Qs均增大，但無功功率Qs變化引起的電壓縱分量起主要作用，會(huì)造成換流站及近區(qū)暫態(tài)過電壓。

直流換相失?。褐绷靼l(fā)生換相失敗，直流電流和觸發(fā)角同時(shí)增大，換流器無功消耗激增，造成換流站及近區(qū)暫態(tài)低電壓，隨著觸發(fā)角持續(xù)拉大使得直流電流迅速減小至零，換流器無功消耗也隨之降為零，換流站無功過剩，又將造成換流站及近區(qū)暫態(tài)過電壓。

近區(qū)交流故障：送端換流站近區(qū)發(fā)生短路故障，換流站及近區(qū)電壓迅速降低，直流電流迅速減小；短路故障清除之后，直流電流恢復(fù)受限于低壓限流環(huán)節(jié)，濾波器發(fā)出的大量盈余無功功率可能造成換流站及近區(qū)暫態(tài)過電壓。

另外，直流換相失敗及近區(qū)交流故障引發(fā)系統(tǒng)低電壓過程中，風(fēng)電機(jī)組及動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置會(huì)向系統(tǒng)發(fā)出更多無功功率以支持電壓恢復(fù)，同時(shí)會(huì)進(jìn)一步增加故障恢復(fù)后的系統(tǒng)過剩無功功率，使得換流站及近區(qū)暫態(tài)過電壓水平更高。

1.2 不對(duì)稱故障引起的電壓升高

系統(tǒng)在不對(duì)稱故障工況下，由于零序分量的作用會(huì)使健全相出現(xiàn)工頻電壓升高。重點(diǎn)分析兩類主要不對(duì)稱故障形式：發(fā)生于單相重合閘過程中的單相接地故障和單相斷線故障。

1）單相接地故障。

考慮系統(tǒng)正序阻抗等于零序阻抗，且忽略各序阻抗中的電阻分量，單相接地故障的接地系數(shù)為

對(duì)于110 kV 及以上系統(tǒng)多為中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，一般有X0X1≤3，系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地時(shí)，得到的健全相電壓不大于0.8 倍額定電壓。因此，單相接地故障期間，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)健全相不存在穩(wěn)態(tài)過電壓問題。

2）單相斷線故障。

這里指線路一相兩端斷路器開斷狀態(tài)。三相系統(tǒng)的序網(wǎng)圖見圖2，其中q、k 表示線路斷開點(diǎn)。

圖2 系統(tǒng)單相斷線序網(wǎng)圖Fig.2 Sequence network diagram at single?phase disconnection

設(shè)系統(tǒng)正序阻抗等于負(fù)序阻抗，且忽略三序電阻，根據(jù)一相斷線故障處邊界條件可得到故障線路三序電流為

三序電壓為

發(fā)生斷線故障線路首末段端壓差為

由式（4）-（6）聯(lián)立可得到斷開相（A 相）兩端母線壓差為

若q 點(diǎn)為系統(tǒng)側(cè)，k 點(diǎn)為風(fēng)電場(chǎng)側(cè)，則可設(shè)q 點(diǎn)電壓在斷線故障中不變，則根據(jù)上述3 式，可求得k點(diǎn)三相電壓。以IEEE 14 Bus 系統(tǒng)為例，設(shè)Bus 7、Bus 8 節(jié)點(diǎn)分別為q、k 節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)綜合零序阻抗為正序阻抗的1.74 倍，負(fù)序阻抗等于正序阻抗。假設(shè)線路長度可變，q 點(diǎn)電壓不變。故障線路不同阻抗條件下，k 點(diǎn)故障相和非故障相電壓見圖3。從圖中可以看出，一相斷線期間，k 點(diǎn)故障相和非故障相電壓隨故障線路阻抗變而增大，且k 點(diǎn)故障相電壓增幅最大。

圖3 單相斷線故障期間系統(tǒng)斷開點(diǎn)電壓Fig.3 Voltage of system break point during single?phase disconnection

1.3 故障清除引起的過電壓

故障清除分閘過電壓主要是在線路發(fā)生接地或短路故障后，故障線路的斷路器切除故障電流在故障線路的健全相和相鄰健全線路上出現(xiàn)的過電壓。

對(duì)產(chǎn)生此類過電壓的原因可作如下解釋：1）發(fā)生故障或切除故障時(shí)，設(shè)備和線路對(duì)地等值電容上的初始電壓與其強(qiáng)制電壓不相等，會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓。2）斷路器開斷故障電流，相當(dāng)于在斷路器上加一個(gè)與故障電流反向的電流源，其電流波在相鄰的健全線路上流動(dòng)和折反射而形成瞬態(tài)過電壓。

顯然，此類過電壓大小與故障清除前的初始電壓及故障清除后的強(qiáng)制電壓、故障前電流大小及性質(zhì)存在直接關(guān)系，其持續(xù)時(shí)間長短則與系統(tǒng)的阻尼大小直接相關(guān)。

1.4 甩負(fù)荷過程中，風(fēng)電機(jī)組對(duì)電壓的控制能力

文獻(xiàn)[21]指出永磁型風(fēng)電機(jī)組控制保護(hù)系統(tǒng)中直流母線電壓額定值、網(wǎng)側(cè)變流器調(diào)制比、直流母線過電壓保護(hù)定值和風(fēng)電機(jī)組過電壓保護(hù)定值及其動(dòng)作策略為系統(tǒng)暫時(shí)過電壓主要影響因素，在風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)及暫態(tài)過電壓計(jì)算中需全面考慮。光伏發(fā)電與永磁型風(fēng)電機(jī)組類似，這里不再贅述。雙饋型風(fēng)電機(jī)組尚待研究。

1.5 控制參數(shù)諧振過電壓、控制參數(shù)魯棒性差

系統(tǒng)因故障或操作會(huì)引起系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變化，系統(tǒng)參數(shù)與控制器參數(shù)間相互耦合存在諧振和控制穩(wěn)定性差的可能性，此類過電壓已經(jīng)有很多相關(guān)研究。部分專家認(rèn)為，英國8.19 大停電事故過程中該類過電壓導(dǎo)致了風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)。本文不重點(diǎn)分析該類過電壓。

1.6 勵(lì)磁涌流引起的過電壓

由于變壓器鐵芯勵(lì)磁特性的非線性，在勵(lì)磁涌流波形中將產(chǎn)生奇次諧波，由于飽和，勵(lì)磁電感也呈現(xiàn)周期性變化，電感變化的頻率是電源頻率的偶數(shù)倍，電流波形中也將含有偶次諧波，從而使得變壓器勵(lì)磁涌流波形畸變嚴(yán)重，其中既包括基波分量，還包括非周期分量和各次諧波分量，并且以二次諧波為主。對(duì)于三相交流變壓器來說，各相勵(lì)磁涌流幅值、方向存在差別，并且由于其高頻含量多，其通過系統(tǒng)阻抗也在交流母線電壓上引起電壓畸變和三相電壓不平衡。其交流母線電壓畸變程度與變壓器接入點(diǎn)系統(tǒng)強(qiáng)度，交流母線距合空變操作變電站的電氣距離、交流母線所在電網(wǎng)強(qiáng)度相關(guān)。另外，特定網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下，存在參數(shù)諧振風(fēng)險(xiǎn)。

2 主要影響因素仿真分析

2.1 仿真模型

本文以圖4 所示的規(guī)劃中的某海上風(fēng)電場(chǎng)送出系統(tǒng)為基礎(chǔ)開展分析。風(fēng)電場(chǎng)總?cè)萘繛?00 MW，采用永磁型風(fēng)機(jī)，在海上升壓站升壓至220 kV，經(jīng)單回海纜送至陸上集控中心，陸上集控中心升壓至500 kV，經(jīng)單回架空線路輸送至主網(wǎng)。海纜線路長度約88 km，采用截面為1 000 mm2的三芯交流電纜，線路中間及陸上端共配置有195 Mvar 并聯(lián)高壓電抗器。陸上集控中心配置有3 臺(tái)容量為±60 Mvar 的SVG，架空線路長度約為24.9 km，其中，海纜序參數(shù)見表1。遠(yuǎn)期陸上集控中心考慮并入多個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)。并網(wǎng)點(diǎn)500 kV 母線三相短路電流為30.5 kA，單相短路電流為29.1 kA。采用PSCAD/EMTDC 電磁暫態(tài)軟件仿真平臺(tái)建立風(fēng)電場(chǎng)的仿真模型。220 kV 海纜采用多段PI 模型。

圖4 海上風(fēng)電場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Structural schematic diagram of offshore wind farm

表1 截面為1000 mm2 的220 kV三芯交流電纜序參數(shù)Table 1 220 kV AC cable sequence impedance with sectional area of 1 000 mm2

2.2 不考慮新能源作用

不考慮新能源時(shí)，結(jié)合第1 章機(jī)理分析，系統(tǒng)中影響暫態(tài)過電壓的主要影響因素包括：無功配置、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置控制策略及動(dòng)態(tài)特性、故障位置及清除時(shí)刻。

考慮陸上集控中心至主網(wǎng)500 kV 架空線路發(fā)生單相接地故障。其時(shí)序：0.05 s 故障側(cè)A 相接地故障（持續(xù)時(shí)間100 ms），0.14 s 故障側(cè)A 相斷路器跳開，0.15 s 非故障側(cè)A 相斷路器跳開，1.04 s 故障側(cè)A相斷路器重合，1.05 s 非故障側(cè)A 相斷路器重合。

2.2.1 單相接地故障暫態(tài)電壓特性

設(shè)置線路主網(wǎng)側(cè)故障。故障過程中集控中心500 kV 母線電壓見圖5。

圖5 集控中心側(cè)母線電壓Fig.5 Bus voltage of integrated control center side

由圖5 可知，故障清除后系統(tǒng)存在較高的暫時(shí)過電壓，其中暫時(shí)過電壓主要出現(xiàn)在故障相上，產(chǎn)生的機(jī)理包含故障清除引起的過電壓和不對(duì)稱故障引起的過電壓。其中故障清除引起的過電壓僅在故障清除后的瞬間出現(xiàn)達(dá)到最大值，然后逐步衰減，約持續(xù)幾百毫秒內(nèi)；不對(duì)稱故障引起的過電壓則存在于整個(gè)系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行過程中。

故障過程中主網(wǎng)500 kV 母線電壓見圖6。由圖6 可知，故障清除后，系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行過程中主網(wǎng)側(cè)三相電壓變化較小，1.2 節(jié)中假設(shè)q 點(diǎn)電壓不變具有合理性。

圖6 主網(wǎng)側(cè)母線電壓Fig.6 Bus voltage of primary grid side

故障過程中風(fēng)機(jī)箱變低壓側(cè)690 V 母線電壓見圖7（風(fēng)電機(jī)組未并網(wǎng)運(yùn)行）。由圖7 可知，故障清除后，系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行過程中風(fēng)機(jī)機(jī)端將出現(xiàn)較高的相電壓，對(duì)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行造成威脅，需要給予重視。

圖7 風(fēng)機(jī)箱變低壓側(cè)電壓Fig.7 Secondary side voltages of wind turbine transformer

2.2.2 主要影響因素

1）線路長度及高抗補(bǔ)償度。

由1.3 節(jié)的理論分析及2.2.1 節(jié)暫態(tài)電壓特性分析可知，暫態(tài)過電壓的恒定過電壓水平較低，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備無威脅，對(duì)系統(tǒng)造成威脅的是可變過電壓大小及持續(xù)時(shí)間。因此影響因素分析時(shí)重點(diǎn)關(guān)注各因素對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)電壓的最大值及持續(xù)時(shí)間的影響。

海上風(fēng)電接入架空線路一般較短且從1.3 節(jié)可以看出，架空線路長短對(duì)過電壓幅值的增加影響較小，因此這里僅考慮海纜線路的影響。線路長度及高抗補(bǔ)償度變化時(shí)，暫態(tài)過電壓的最大值發(fā)生變化，其持續(xù)時(shí)間受系統(tǒng)整體參數(shù)的影響變化較小，不作為分析重點(diǎn)。

表2、表3 分別給出了風(fēng)機(jī)箱變低壓側(cè)暫態(tài)過電壓隨線路長度、高抗補(bǔ)償度變化而變化的情況。由表可知，電纜線路長度越長、高抗補(bǔ)償度越低，暫態(tài)過電壓越高。另外，可以得出，該暫態(tài)過電壓主要產(chǎn)生于故障清除操作引起系統(tǒng)的暫態(tài)過程，其產(chǎn)生原因與風(fēng)電機(jī)組及SVG 無直接關(guān)系。

表2 暫態(tài)過電壓隨海纜長度變化情況Table 2 Variation of transient over?voltage with length of submarine cable

表3 暫態(tài)過電壓隨海纜線路高抗補(bǔ)償度變化情況Table 3 Variation of transient over?voltage with compensation degree of high voltage shunt reactor of submarine cable

2）SVG 控制策略。

考慮兩種SVG 控制策略：控制策略1：系統(tǒng)不對(duì)稱接地故障期間，主控系統(tǒng)對(duì)SVG 發(fā)出無功功率容量進(jìn)行限制，不超過額定功率的25%；控制策略2：正序電壓低于0.9 p.u.時(shí)，SVG 發(fā)出無功，電流其標(biāo)幺值為（0.9-U）×1.5，正序電壓高于1.1 p.u.時(shí)，SVG 吸收無功，電流標(biāo)幺值為（U-1.1）×1.5）。

相同故障條件，SVG 采用不同控制策略時(shí)，風(fēng)機(jī)箱變低壓側(cè)三相暫態(tài)電壓最大值見表4 所示。

表4 不同SVG控制策略下暫態(tài)過電壓變化情況Table 4 Variation of transient over?voltage under different control strategy of SVG

3）故障點(diǎn)。

相同運(yùn)行方式，故障點(diǎn)分別選擇在架空線路的M、N 側(cè)，風(fēng)機(jī)箱變低壓側(cè)三相暫態(tài)電壓最大值見表5。

表5 故障點(diǎn)不同時(shí)暫態(tài)過電壓變化情況Table 5 Variation of transient over?voltage at different fault point

4）故障清除時(shí)刻。

相同運(yùn)行方式，故障點(diǎn)相同，由于斷路器分閘時(shí)刻不同時(shí)，風(fēng)機(jī)箱變低壓側(cè)三相暫態(tài)電壓最大值見表6?？梢钥闯?，暫態(tài)過電壓與故障清除時(shí)刻相關(guān)。因?yàn)殡娏饕粋€(gè)周波內(nèi)僅有2 個(gè)過零點(diǎn)，所以分閘指令僅需考慮兩類情況：即分閘點(diǎn)為電流正向過零點(diǎn)和反向過零點(diǎn)。

表6 故障清除時(shí)刻不同時(shí)暫態(tài)過電壓變化情況Table 6 Variation of different transient over?voltage at moment of fault clearance

2.3 新能源作用

本節(jié)分析了風(fēng)電組開機(jī)數(shù)量對(duì)暫態(tài)過電壓的影響，并重點(diǎn)分析送出線路發(fā)生無故障甩負(fù)荷和單相接地甩負(fù)荷過程中，孤島系統(tǒng)過電壓特點(diǎn)。

2.3.1 風(fēng)電機(jī)組開機(jī)

設(shè)置線路主網(wǎng)側(cè)故障。研究中考慮SVG 停運(yùn)，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)滿功率運(yùn)行，風(fēng)機(jī)開機(jī)臺(tái)數(shù)變化。分別使得風(fēng)電場(chǎng)輸出功率為300、150、30。

表7給出了風(fēng)機(jī)機(jī)端暫態(tài)過電壓隨風(fēng)機(jī)開機(jī)容量變化而變化的情況。由表7 可知，風(fēng)機(jī)開機(jī)容量越大，風(fēng)機(jī)機(jī)端暫態(tài)過電壓越低。

表7 暫態(tài)過電壓隨風(fēng)電功率變化情況Table 7 Variation of transient over?voltage with power of wind farm

2.3.2 送出線路甩負(fù)荷故障暫態(tài)過電壓特性

這里重點(diǎn)分析送出線路發(fā)生無故障甩負(fù)荷和單相接地甩負(fù)荷過程中，孤島系統(tǒng)過電壓特點(diǎn)。

圖8、圖9 分別給出了線路無故障、單相接地故障甩負(fù)荷過程中集控中心母線電壓。由圖可見，送出線路斷開后，孤島系統(tǒng)非故障相電壓在幾十毫秒內(nèi)升高至1.3 p.u.以上，且出現(xiàn)了1.5 p.u.以上的過電壓；風(fēng)電機(jī)組保護(hù)動(dòng)作切機(jī)后，系統(tǒng)電壓振蕩衰減。產(chǎn)生上述情況的原因解釋如下：送出線路斷開后，海纜和風(fēng)電場(chǎng)形成孤島系統(tǒng)，且該系統(tǒng)失去同步電源，風(fēng)電機(jī)組電壓控制能力弱且系統(tǒng)中存在大量剩余無功，孤島系統(tǒng)電壓迅速上升；風(fēng)電機(jī)組因過電壓或頻率保護(hù)動(dòng)作切機(jī)，系統(tǒng)電壓衰減。上述過電壓持續(xù)時(shí)間與風(fēng)電機(jī)組保護(hù)配置直接相關(guān)，時(shí)間長度介于工頻過電壓和操作過電壓之間，且幅值較高，威脅孤島系統(tǒng)中設(shè)備安全，尤其對(duì)于海上風(fēng)電場(chǎng)及大規(guī)模新能源送出系統(tǒng)，需要結(jié)合無功配置、新能源機(jī)組保護(hù)、設(shè)備耐壓能力等開展線路甩負(fù)荷后孤島系統(tǒng)暫態(tài)過電壓水平評(píng)估及抑制方法研究。

圖8 線路無故障甩負(fù)荷過電壓Fig.8 Load rejection over?voltage without fault of line

圖9 線路單相接地故障甩負(fù)荷過電壓Fig.9 Load rejection over?voltage with single?phase grounding fault of line

2.4 其他影響因素

新能源接入情況下，新能源機(jī)組在故障過程中的功率控制策略與SVG 無功控制策略對(duì)過電壓的影響機(jī)制相同。

3 結(jié)語

大規(guī)模新能源接入系統(tǒng)送端暫態(tài)過電壓問題突出，已對(duì)電網(wǎng)安全造成威脅。以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建還將進(jìn)一步惡化電網(wǎng)暫態(tài)特性，暫態(tài)過電壓問題將更加突出，需要在電網(wǎng)規(guī)劃及運(yùn)行階段給予重視。當(dāng)前國內(nèi)外針對(duì)暫態(tài)過電壓問題開展的研究主要集中在直流送端新能源接入系統(tǒng)，且主要從功率平衡角度分析對(duì)稱故障的影響。針對(duì)的場(chǎng)景較單一，影響因素不夠全面。本文從多個(gè)角度分析了新能源接入系統(tǒng)暫時(shí)過電壓產(chǎn)生機(jī)理，并以海上風(fēng)電接入系統(tǒng)為典型場(chǎng)景仿真分析了影響接入系統(tǒng)暫態(tài)過電壓幅值及持續(xù)時(shí)間的主要影響因素。得出以下結(jié)論：

1）新能源接入系統(tǒng)暫態(tài)過電壓產(chǎn)生原因：無功不平衡、不對(duì)稱故障、故障清除、風(fēng)電機(jī)組控制保護(hù)策略及參數(shù)和勵(lì)磁涌流等。

2）新能源接入系統(tǒng)暫態(tài)過電壓的主要影響因素有：無功配置、動(dòng)態(tài)無功源控制策略、不對(duì)稱故障形式、故障點(diǎn)及故障時(shí)刻、風(fēng)電機(jī)組開機(jī)情況、風(fēng)電機(jī)組在暫態(tài)過程的控制保護(hù)策略等。

研究工作對(duì)新能源接入系統(tǒng)暫態(tài)過電壓的產(chǎn)生機(jī)理及主要影響因素進(jìn)行了較全面的分析。但部分研究內(nèi)容深度尚不夠，如：新能源機(jī)組對(duì)系統(tǒng)電壓的控制能力、暫態(tài)過電壓在新能源接入系統(tǒng)中的傳播特性等。另外，新能源接入系統(tǒng)設(shè)備對(duì)特征復(fù)雜的暫態(tài)過電壓的耐受能力研究也待加強(qiáng)。