基于关键事件的高比例新能源电力系统故障连锁演化规律分析

沈政委，孙华东，仲悟之，王安斯，赵 兵，徐式蕴

（电网安全与节能国家重点实验室（中国电力科学研究院有限公司）,北京市 100192）

0 引言

近年来中国风电、光伏等新能源得到跨越式发展,已形成世界上规模最大、结构最复杂的高比例新能源电力系统。截至2021 年底,中国电源装机容量达2.38 TW·h,其中非化石能源装机容量占比达到47%,水电、风电、太阳能发电装机容量均居世界首位,高比例新能源逐渐成为中国电源结构的重要特征,电网运行特性呈现新格局［1-2］。作为构建新型电力系统的重要一环,如何保障高比例新能源电力系统的安全稳定运行至关重要。

梳理国内外典型大停电事故发现,几乎所有的大停电事故都是由一系列复杂故障连锁作用后引发安全自动装置不合理动作等导致的,而非单一故障造成的［3-5］。构建系统、科学的连锁故障风险评估体系,提供高效、精准的事故链条搜索方法成为预防、控制甚至阻断连锁故障导致大停电事故的重要手段,而掌握故障连锁演化规律则是以上相关研究的基础。过去数年,已有多位学者就传统电网连锁故障的演化问题进行了深入研究:文献［6］针对传统电网连锁故障问题,通过分析连锁故障演化进程中的相关特征阐述连锁反应机理,并结合博弈论提出了连锁故障对弈防御模型。文献［7］总结并归纳了传统电网连锁故障的一般物理过程及各阶段的特点,提出了连锁故障快速搜索与风险评估方法。文献［8］基于小世界网络模型分析了故障传播特性,深入研究了电网的小世界特性与连锁故障之间的关系。文献［9］分析了保护隐性故障对电力系统连锁故障的影响。文献［10］探讨了引发大规模风电机组连锁脱网的机理,提出了相应的风险评估方法。

相较于传统电网,高比例新能源电力系统在演化规律、事故发生概率、电气特性等方面呈现出许多新的特性,原有相关研究成果适用性有待商榷。近年来,随着新型电力系统的构建与发展,针对高比例新能源电力系统连锁故障的相关研究成果开始见诸报道:文献［11］分析了高比例新能源电力系统连锁故障的4 类主要诱因,并提出相应的关键技术以快速辨识连锁演化路径。文献［12］详细剖析了电网电压骤降恢复阶段对连锁脱网中高电压穿越过程的影响。文献［13］阐述了过载主导型连锁故障的传播过程,并分析了该类型连锁故障的传播路径与阻断控制策略间的交互影响。

以上相关研究成果虽或多或少地分析了高比例新能源电力系统连锁故障的演化过程,但多局限于特定的某一类问题,未从系统层面展开全面的研究。鉴于此,本文在梳理典型大停电事故的基础之上,提炼推动故障连锁演化、具有因果关系和时序性特征的关键事件。围绕关键事件深入分析了短路故障、直流换相失败故障、直流闭锁故障、新能源机端电压变化、新能源脱网等事件连锁反应关联关系,系统性地探讨了高比例新能源电力系统连锁故障的演化规律,并基于IEEE 39 节点系统以及某区域A 电网数据构建了多个高比例新能源场景下的连锁故障算例,仿真验证了关于高比例新能源电力系统故障连锁演化规律分析的正确性。

1 高比例新能源电力系统故障连锁演化中的关键事件释义

通过梳理澳大利亚“9·28”大停电事故以及英国“8·9”大停电事故发现,在事故过程中,或多或少存在一些重要的、具有前后因果关系和时序特征且推动故障连锁演化的关键性事件［14-15］:如频频出现的短路故障成为引发线路跳闸造成潮流大规模无序转移的重要推手；潮流的大幅变化除造成部分线路因过载跳闸外,还造成近区电压变化,可能触发风电场低电压穿越保护动作使得风机脱网,甚至连续换相失败引发直流闭锁；部分发电机因控制保护动作跳闸造成系统振荡,功率的不平衡引起频率快速变化进而触发高频切机、低频减载等动作。

为进一步明确相关关键性事件在大停电事故中所扮演的角色,本文对近年来发生的10 次典型大停电事故做了进一步梳理,并罗列出其主要连锁演化进程中的事件,具体见附录A 图A1［5,16-17］。统计图A1 中的相关连锁事件发现,短路故障、线路跳闸、直流换相失败、直流闭锁、新能源脱网、安全自动装置动作切机/切负荷、低频减载、解列等在连锁大停电事故中频频出现,如在所梳理的10 次大停电事故中,涉及线路短路、跳开等故障问题9 次、频率问题8 次、电网解列等问题7 次。统计结果表明,前述在大停电事故中频频出现的故障对于大停电的发生、发展起到极其重要的推动作用。基于此,本文将此类故障定义为关键事件,对关键事件的抓取有助于快速掌握连锁故障的演化进程,大幅降低参考性较低的海量数据的处理工作,提升连锁链条的搜索效率。

2 故障连锁演化规律分析

综合考虑高比例新能源电力系统的主要特性,将相关送端近区电网简化等值为附录A 图A2 所示模型。本章基于第1 章定义的关键事件,围绕直流换相失败、直流闭锁、新能源侧电压变化以及新能源脱网等事件展开关联关系分析,梳理其连锁反应过程及演化规律。

2.1 直流换相失败与直流闭锁

梳理国内外与新能源相关的大停电事故发现,直流换相失败故障的发生概率较大,对整个大停电的推动作用不容忽视。本节在附录A 图A2 简化模型的基础上,分析与换相失败故障相关的关键参数。

在直流系统正常运行时,换相角μ、关断角γ、直流电流Id、直流系统母线电压Udc及越前触发角β之间的关系可以描述为:

式中:K为变压器变比；Xc为等效换相电抗。

当交流系统发生诸如短路等故障致使系统潮流发生大规模转移,造成Udc下降时,直流电流Id增大,由式（1）可知,此时关断角γ减小,系统尝试通过增大β以维持γ的恒定,当γ小于最小限定值时换流站将发生换相失败故障,直流系统暂停运行后会再行启动,在特定情况下,直流换相失败故障可自行恢复。一旦再启动失败致使发生2 次及以上的多次连续换相失败,则会发生直流闭锁。

2.2 新能源脱网

基于附录A 图A2 中的简化模型,考虑线路电压损耗,故障后新能源系统、直流系统与交流系统的电压矢量关系如附录A 图A3 所示。

1）换相失败故障

结合2.1 节内容可知,在直流系统发生换相失败故障初期,原先与之相匹配的换流站无功补偿出力无法满足直流系统的无功消耗,原有无功平衡状态被打破。直流系统尝试从近区系统吸收无功功率,导致近区电压降低,新能源系统母线电压Une跌落进入低电压穿越控制阶段。结合新能源系统低电压穿越控制运行特性可知,此阶段新能源机组的有功出力大幅减小（故障后新能源出力的有功变化量ΔPneg<0）,输出无功功率大幅增加（故障后新能源出力的无功变化量ΔQneg>0）。综合附录A 式（A1）—式（A8）分析可知,故障后新能源系统母线电压Ufne、直流系统母线电压Ufdc逐步恢复,但该阶段的新能源有功出力上升缓慢,而无功需求不足,加之无功补偿装置的滞后响应以及新能源机组低电压穿越期间的无功出力回退不及时等导致出现大量的无功盈余。直流电流Id逐渐减小,换流站的无功消耗也迅速降低,接近为零,即ΔQd=-Qd、ΔPd=-Pd（其中ΔQd和ΔPd分别为故障后直流系统的无功与有功变化量,Pd与Qd分别为直流系统送出的有功功率与消耗的无功功率）,无法快速切除的滤波器使得直流系统无功功率同样出现短时过剩［18］。新能源系统与直流系统过剩的无功功率造成送端近区出现暂态过电压问题。

整个换相失败期间,新能源机端电压伴随着直流系统无功消耗的增加与降低呈现出先低后高的形态,当新能源机端电压值超过高/低电压穿越控制保护系统限值时则会造成部分新能源机组脱网,有功输出Pneg减小。待换相失败结束直流功率恢复后,脱网的新能源机组造成功率缺额,可能引发频率等问题,如此循环往复,易引发新能源机组连锁脱网,严重的电压、频率等问题可能造成大停电事故。

2）直流闭锁故障

当发生直流闭锁故障时,直流功率输送中断,ΔQd=-Qd、ΔPd=-Pd,此时因安全自动装置动作存在延迟导致滤波器无法被及时切除,短时间内直流系统出现大量无功功率盈余,综合附录A 式（A3）—式（A8）可知,过剩的无功功率造成送端近区新能源系统母线电压Ufne、直流系统母线电压Ufdc升高。可能出现高于新能源机组高压保护阈值而引发新能源脱网,进而出现不可控的连锁脱网甚至造成大停电事故。

3）送端近区交流故障

送端近区发生短路故障后,交流系统电压Uac、直流系统母线电压Udc、新能源系统母线电压Une迅速降低,直流电流Id减小,可能导致新能源机组进入低电压穿越。待故障清除后,直流电流不能即刻恢复,由滤波器发出的大量无功盈余可能造成换流站及近区暂态过电压问题,后续连锁过程同换相失败故障。

综合前述分析可知,故障后新能源与直流系统之间相互影响,大量的有功/无功波动可能引发电压、频率等问题,新能源与直流系统间的关联关系如图1 所示。若控制保护措施不到位极易诱发多重故障的连锁反应,导致高比例新能源电力系统的大停电事故。

图1 新能源与直流系统相互影响Fig.1 Interaction between renewable energy and DC system

2.3 演化规律分析

基于前文分析,本节将高比例新能源电力系统故障演化过程划分为附录A 图A4 所示的初始阶段（长周期）、发展阶段（中长周期）、恶化阶段（短周期）,分段式阐述其演化规律。

1）初始阶段

初始阶段电网故障多为一般性线路故障,或是电网结构性矛盾和交直流设备缺陷共同作用下的某个偶然事件。整个过程周期性长,如极端天气造成的线路故障,其他事故造成的线路意外断线、短路等。通常情况下N-1 故障是难以对各项参数均在合理范围内的电网运行造成较大影响的,而发生大停电事故的电网在初始故障发生前大多存在运行规划不合理现象,包括部分线路潮流负载过重、局部电压过低、剩余裕度较低等问题,如美加“8·14”与印度“7·30”大停电事故发生前电网负荷过高。电网强度偏弱,部分元件的运行状态或多或少接近临界状态,此时N-1 故障更易引发连锁反应。

2）发展阶段

初始故障发生后,故障线路上的潮流转移至周边近区,引发近区部分线路潮流过载、周边电压变化等问题。该阶段近区各项指标剩余裕度、安全自动装置动作等因素都会影响到故障的连锁演化。若近区线路潮流剩余裕度较低,或故障线路所承载的潮流相对其他线路过重,抑或发生故障线路是区域电网联络线,则极大概率造成临近线路因短时间内潮流激增超过阈值而跳闸,连锁故障进入发展阶段。例如:美加“8·14”大停电事故中,在初始故障后潮流向近区转移,先后造成12 条138 kV 输电线因过载跳闸；而巴西“3·21”大停电事故进入发展阶段则是由于安全自动装置未正确动作造成的,在分段断路器因过流保护跳闸的情况下,未向美丽山水电站发电机组发出切机信号而使其继续运行,潮流转移带来连锁反应。连锁故障发展阶段的主要特点是故障连锁反应较为缓和,属中长周期,以潮流、电压为主,若该阶段安全自动装置能够正确动作、控制措施合理是可以防止连锁反应进一步演化的。

3）恶化阶段

连锁故障演化至该阶段开始涉及包括直流换流站、发电机等核心电网元件以及第三道防线。例如故障造成近区电压降低后换流站逆变侧因关断角超过限制而发生换相失败,新能源机组进入低电压穿越过程。换相失败结束后,无功盈余问题造成近区暂态过电压。适当提高新能源机组抗扰能力,在直流换相失败发生后快速切除滤波器以降低无功盈余的冲击,或者合理规划新能源机组并网方式以降低滤波器无功盈余的影响等措施都能在一定程度上减少脱网事故的发生。

高比例新能源电力系统中传统机组较少,而新能源又不具备惯量支撑能力,当新能源脱网量达到一定阈值后易引发系统频率问题,低频减载启动。不合理的控制保护策略或安全自动装置失灵等问题又进一步引发切机、切负荷甚至解列等。例如,英国“8·9”大停电中预设的事故备用容量为1 000 MW,但小巴福德发电机的意外跳闸使得损失量超过预设值,引发频率问题。

在系统出现电压或频率稳定问题后,控制保护措施的合理性与安全自动装置能否正确动作就显得至关重要。一旦发生稳定问题时措施量无法满足需求抑或安全自动装置失灵,解列往往成为最后一道避免大停电的防线。若解列动作不合理,出现孤岛无法维持功率平衡,则可能造成电网崩溃,引发大停电事故。

恶化阶段连锁反应周期短,演化进程推动更快,通常情况下该阶段对连锁故障进行阻断已存在一定的挑战,尤其是发生大规模新能源连锁脱网后,对系统的正常运行都会产生较大的影响。

综上分析,交流故障、直流换相失败故障、直流闭锁、新能源脱网等关键事件是推动高比例新能源电力系统连锁故障由初始阶段至发展阶段再到恶化阶段并最终导致电网崩溃的重要事件,其连锁反应关联关系见图2,其中Qneg为新能源机组发出的无功功率,Uneg为新能源机端电压。

图2 关键事件典型连锁路径Fig.2 Typical chain path of key events

3 算例分析

本章分别基于IEEE 39 节点系统及实际电网数据构建了多种场景下的高比例新能源电力系统连锁故障算例,仿真分析了直流故障、控制保护策略调整等因素对连锁故障演化进程的影响。

3.1 IEEE 39 节点系统算例

该算例基于IEEE 39 节点系统,通过等量替换相应同步机构造出含2 条直流线路的新能源占比达55.54%的高比例新能源电力系统,其中系统总出力为5 709.1 MW,直流DR1-DI1 的额定输送功率为1 000 MW,直流DR2-DI2 的额定输送功率为500 MW。考虑到系统规模较小,对新能源控制保护策略做一定的调整:设定风电低电压穿越失败脱网标准为电压跌落至0.85 p.u.且持续运行超过5 个周波（每周波为0.02 s）,高电压穿越失败脱网标准为过电压达到1.05 p.u.且持续运行超过5 个周波,或者电压达到1.20 p.u.且持续运行超过1 个周波；光伏电站低电压穿越失败脱网标准为电压跌落至0.90 p.u.时持续运行超过25 个周波,高电压穿越失败脱网标准为过电压达到1.10 p.u.且持续运行超过10 个周波。相关分析工作基于中国电力科学研究院所研发的PSD 电力系统分析软件。

1）算例A

该算例中分别将同步机组G33、G34、G35、G36、G38 替换为等容量的风电场,其线路拓扑结构见附录A 图A5。设定线路22-23 在1.0 s 时刻发生短路故障,1.10 s 时刻故障清除,仿真结果及连锁过程如附录A 图A6 所示。

短路故障发生后,近区母线电压降低。至短路故障清除时刻,风电场35 因低电压穿越失败脱网434 台风机,约650 MW；在1.12 s 时刻风电场38 因高电压穿越失败脱网830 MW,随后系统维持稳定。线路22-23 的短路故障所引发的连锁链条如附录A图A6（d）所示。

该算例中,由短路故障引发了风电场高/低压脱网的连锁事件。分析附录A 图A6（b）、（c）可知,2 条直流线路在短路故障清除后恢复正常,未发生换相失败等故障。

2）算例B

该算例中分别将同步机组G33、G35、G38 替换为等容量的风电场,G34、G36 替换为等容量的光伏电站。设定线路14-15 在1.0 s 时刻发生短路故障,1.10 s 时刻故障清除,仿真结果如附录A 图A7所示。

短路故障发生后,光伏电站34、36 进入低电压穿越状态,随后在故障清除时刻,光伏电站34、36 退出低电压穿越状态并随即进入高电压穿越状态。在1.12 s 时刻光伏电站36 退出高电压穿越后,风电场33、35、38 因高电压穿越失败于1.19 s 脱网,共计2 112 MW。由于3 个风电场脱网以及光伏电站34、36 反复进入高/低电压穿越状态,出现大幅功率波动,至2.30 s 时刻直流DR1-DI1 发生换相失败故障,2.31 s 时刻直流DR2-DI2 发生换相失败故障。2 条直流线路均在换相失败发生2 个周波后恢复,期间伴随着光伏电站34、36 的高/低电压穿越问题。此后至仿真结束,2 条直流线路多次发生换相失败故障并从中恢复,直流输送功率出现大幅波动。

该算例的连锁链条是由送端短路故障引发光伏电站反复进入高/低电压穿越状态,随后风电场33、35、38 因高电压穿越失败脱网,并造成2 条直流线路反复出现换相失败故障。文献［19-20］阐述了送端故障引发直流换相失败的机理,在此不再赘述。

3.2 实际电网算例

基于中国某区域A 电网的相关数据分别构建了含直流系统DC1（由区域A 电网外送至区域B 电网4 000 MW）、直流系统DC2（由区域C 电网外送至区域A 电网600 MW）的仿真算例,并在此基础上衍生出只含直流系统DC2、无直流系统以及控制保护策略调整3 个算例,算例线路拓扑结构见附录A图A8。基础算例中区域A 电网共有412 条交流线路,2 条直流线路,总出力共18 012 MW,其中新能源出力为12 667 MW,占比为70.33%,负荷为9 445 MW,设定的新能源主要类别为风电（类型为直驱风机和双馈风机）及光伏,下文将基于中国电力科学研究院所研发的电力系统分析综合程序（版本号PSASP 7.62.04.8062）展开相关分析。

1）算例1:含直流系统DC1、DC2

该算例采用的数据是基础算例,设定风电低电压穿越标准为电压跌落至0.2 p.u.时能够保持625 ms 的持续运行,并在2 s 内恢复到0.9 p.u.,电压保持不脱网,高电压穿越失败脱网标准为过电压达到1.1 p.u.且持续运行超过10 个周波；光伏电站高/低电压穿越标准同3.1 节。设定直流系统DC1 近区某750 kV 线路在1.0 s 时刻发生短路故障,因保护装置拒动致使1.10 s 时刻故障未能清除,至1.20 s 时刻后备保护装置动作将故障清除,仿真结果如图3所示。

1.0 s 时刻短路故障发生后,直流近区电压迅速降低,随即直流系统DC1、DC2 发生换相失败故障。短路故障初期,由图3（b）可知直流电流增大,控制系统尝试通过增大触发角以维持关断角的恒定来避免换相失败,此时换流站的无功消耗短幅增加,直流电压降低。换相失败发生后,原先的无功平衡状态被打破,此时直流系统尝试从近区系统吸收无功功率,叠加短路故障带来的冲击,导致近区电压降低,部分新能源机组进入低电压穿越控制阶段。结合新能源系统低电压穿越控制运行特性可知,此时新能源机组的有功出力减小,无功功率输出增加。

图3 含直流系统DC1、DC2 算例的仿真结果Fig.3 Simulation results of case with DC system DC1 and DC2

在1.20 s 故障清除时刻,新能源侧电压、直流系统母线电压逐步恢复,但该阶段的新能源有功出力上升缓慢,而无功需求不足,加之无功补偿装置的滞后响应以及新能源机组低电压穿越期间的无功出力回退不及时等导致出现大量的无功盈余,新能源机组进入高电压穿越阶段,并在1.21 s 时刻部分新能源机组因高电压穿越失败脱网9 606 MW。

大量新能源的脱网造成功率大幅缺额,随后新能源相继因高/低电压穿越失败发生连锁脱网,分别在1.43 s时刻因低电压穿越失败脱网100 MW,在1.71 s时刻因高电压穿越失败脱网220 MW,在2.34～2.77 s 期间因低电压穿越失败连锁脱网1 551 MW。值得关注的是,3.32～13.36 s 期间,直流系统DC2 发生多次换相失败故障并恢复,伴随着多次新能源高压脱网,共计939.5 MW,且部分同步机出现功角失稳。13.49～15.23 s 期间,直流系统DC2 发生6 次持续换相失败,并于15.24 s 时刻直流系统DC2 双极闭锁。整个连锁演化过程如图3（f）所示。

回顾整个事故过程,交流系统短路故障带来的短时冲击造成潮流大规模转移,所引发的直流系统故障进一步恶化了新能源电压情况,使得大量新能源因高/低电压穿越失败而连锁脱网,造成全网功率大幅缺额,引发功角失稳等问题,并最终导致频率失稳。全链条大体呈现出交流故障-直流故障-新能源脱网-直流故障-交流故障的演化特点,交直流群及新能源群交互影响。

2）算例2:仅含直流系统DC2

在3.2 节算例1 的基础上,本算例拓扑中去除直流系统DC1,只保留直流系统DC2,等比例调整区域A 电网中同步机组与新能源机组出力,整体保持新能源出力占比约70.33%,新能源控制保护策略等保持不变,所设定的初始故障与算例1 相同,仿真结果如图4 所示。

由图4 可知,该算例中由短路故障所引发的关键事件如下:在1.0 s 时刻发生短路故障,随后DC2系统发生换相失败故障,持续0.03 s；1.21 s 时刻部分新能源因高电压穿越失败脱网6 521 MW；1.43～1.55 s 期间,因二次压升导致新能源高电压穿越失败脱网645 MW；2.65～3.03 s 期间,新能源低压脱网1 176 MW,大量新能源脱网带来的全网功率缺额导致低频问题。

图4 含直流系统DC2 的仿真结果Fig.4 Simulation results with DC system DC2

该算例中,除在短路故障清除后因大规模潮流转移并叠加直流系统DC2 换相失败冲击所造成的新能源高压脱网外,后续的几次高/低电压穿越脱网问题可看作是1.21 s 时刻新能源脱网的余波,且相对第1 次的脱网事件而言其影响范围较小。相较于算例1,该算例中仅有直流系统DC2,其输送的功率较直流系统DC1 更小,且区域A 电网是直流系统DC2 的受端,再加之未出现算例1 中直流系统DC1换相失败所带来的冲击,故而没有发生多次换相失败和闭锁事件。对比算例1 相关结果,可分析出直流之间的故障冲击对高比例新能源电力系统连锁故障的演化影响不容忽视。

3）算例3:无直流系统

在算例1 的基础上将直流系统DC1、DC2 去除,等比例调整区域A 电网中同步机组与新能源机组出力,整体保持新能源出力占比约70.33%,新能源控制保护策略等保持不变,所设定的初始故障与算例1 相同,仿真结果如图5 所示。

由图5 可知,该算例中由初始故障所引发的连锁故障中的关键事件为:在短路故障清除后的1.21 s大量新能源因高电压穿越失败脱网6 523 MW；1.44～1.50 s 期间,新能源高电压穿越失败再次脱网528 MW；2.43～2.93 s 期间,低电压穿越失败脱网1 176 MW。整个事故演化链条如图5（d）所示。

4）算例4:控制保护策略影响分析

本算例在算例1 的基础之上,仅调整新能源控制保护策略以分析因控制保护策略变化所带来的连锁演化过程的差异,初始故障、潮流数据等与算例1 保持一致。本算例中新能源的控制保护策略见表1,仿真结果如附录A 图A9 所示。

表1 新能源控制保护策略对比Table 1 Comparison of control and protection strategies for renewable energy

由仿真结果可知,该算例仅在初始故障发生后直流系统DC1、DC2 各发生一次换相失败故障后恢复运行,随后系统保持稳定,并未发生新能源脱网、其他直流故障等关键事件。

相对于算例1 中的连锁演化进程而言,该算例仅有初始故障-换相失败故障这一简短的演化进程。由此可见控制保护策略对连锁故障链条演化的重要性。对于高比例新能源电力系统,新能源的低耐受能力导致其更易受扰动冲击而发生脱网事件,进而影响到整个系统的稳定运行,带来连锁性事件。提高新能源耐受能力,合理配置安控装置,优化控制保护策略,可在一定程度上防范连锁事件的发生。

4 结语

本文基于关键事件就高比例新能源电力系统故障连锁演化规律展开分析,深入探讨了短路故障、直流换相失败故障、直流闭锁故障、新能源机端电压变化、新能源脱网等事件连锁反应关联关系。基于IEEE 39 节点系统以及实际电网数据构建了由短路故障引发的多种场景下的故障连锁反应算例,验证了高比例新能源形态下故障连锁演化过程。

基于仿真分析发现,高比例新能源形态下的电力系统在发生交流N-1 故障时可引发新能源群、直流群之间巨大的有功、无功波动,交直流系统、直流与直流系统之间都能产生连锁反应,且算例中大容量直流系统会在一定程度上恶化整个连锁事件的演化进程。究其根本,主要是因为特高压直流输送容量高,直流系统在受到扰动冲击发生故障后会“反噬”系统,给系统带来较大的二次冲击,如发生直流换相失败期间其自身的无功盈余可能引发新能源连锁脱网,进而造成电网频率低等一系列问题。

本文虽基于关键事件分析了高比例新能源电力系统故障连锁演化规律,但更多的是从系统层面展开,未深入考虑系统内大量电力电子装备的自身特性,如电力电子装备的保护/动作逻辑等。后续研究将结合电力电子元件之间的耦合特性,深入分析故障后电气量的时空传播特性。

附录见本刊网络版（http：//www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx），扫英文摘要后二维码可以阅读网络全文。