《Protection and Control of Modern Power Systems》：Multiple Coupling Characteristics Analysis of Multi-Paralleled Wind Farms During Asymmetrical Grid Faults
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随着风电并网规模持续扩大，双序列（dual-sequence）同步稳定性已成为不对称电网故障下风电场的关键问题；在多并联系统中，各类耦合效应使稳定性分析更加复杂。为应对该挑战，研究人员建立了双序列非线性动态模型，辨识并刻画三类耦合相互作用。通过引入等面积准则（
随着风电并网规模持续扩大，双序列（dual-sequence）同步稳定性已成为不对称电网故障下风电场的关键问题；在多并联系统中，各类耦合效应使稳定性分析更加复杂。为应对该挑战，研究人员建立了双序列非线性动态模型，辨识并刻画三类耦合相互作用。通过引入等面积准则（equal area criterion），分析不同场景下耦合效应对双序列同步稳定性的影响。在此基础上，依据并网导则（grid code）要求提出耦合临界点计算方法，可用于确定风电场适宜的电流注入水平。最后，仿真结果验证了理论分析与所提计算方法的有效性。
研究背景方面，随着全球能源转型推进，风电并网规模显著增加，但高比例风电接入带来同步稳定性挑战，尤其在并网系统中更为突出。为在不对称电网故障期间维持稳定，并网导则要求风电场保持同步，并主动提供正序（positive-sequence，PS）与负序（negative-sequence，NS）无功电流。风电场通常采用锁相环（phase-locked loop，PLL）跟踪端电压相位实现同步，但大规模风电会使端电压灵敏度上升，进而提高双序列同步失稳风险。现有研究在对称故障下的单/多并网系统同步稳定性方面已有较深入成果，而不对称故障下PS与NS分量天然耦合，须考虑双序列同步稳定性。单并网系统已有双序列大信号降阶模型、相平面分析等方法，但多并网系统中序间耦合与场间耦合共存，现有文献对无平衡点之外不同运行条件下耦合影响区分不足，因此亟需刻画多并联系统双序列同步中的多重耦合机制。
研究人员以永磁同步发电机（permanent magnet synchronous generator，PMSG）聚合风电场为对象，针对径向多并联拓扑，建立双序列非线性动态模型，辨识出三类关键耦合：风电场内部序间耦合、风电场间同序分量（PS-PS或NS-NS）互感耦合、风电场间交叉序分量（PS-NS）互感耦合；结合等面积准则，在不同电流注入场景下评估耦合对同步稳定的影响；并依并网导则给出两类耦合临界点计算方法，应用所得电流参考可中和故障期间耦合作用，提升同步稳定性。论文发表于《Protection and Control of Modern Power Systems》。
主要关键技术方法上，研究人员采用对称分量法建立双序列非线性动态模型；以带通滤波器（band-pass filters，BPFs）的同步旋转坐标系锁相环（synchronous reference frame PLL，SRF-PLL）同时跟踪PS与NS电压；将电流控制环快于PLL的风电场等效为PLL控制电流源；利用等面积准则并结合故障期间平衡点存在性分析耦合效应；依据并网导则推导耦合临界点与电流注入水平计算方法。本文未涉及试剂、培养或质粒构建操作。
研究结果部分保留原文小标题结构。SECTION II. System Modeling中，研究人员给出多并联风电场等效拓扑与SRF-PLL结构，推导第k个风电场的PS与共轭NS q轴电压表达式，表明风电场端电压同时依赖自身与其他风电场的PS、NS输出电流，由此形成场内序间耦合与场间同序、交叉序耦合；两并联系统下进一步写出风电场1的端电压方程与PLL动态，得到PS与NS非线性动态模型。SECTION III. Dual-Sequence Synchronization Stability Analysis中，研究人员基于非线性模型与等面积准则，在不同电流注入场景分析三类耦合对PS、NS平衡点与可达性的影响，明确序间耦合、同序互感耦合与交叉序互感耦合分别如何改变双序列同步稳定边界与失稳形态。SECTION IV. Calculation Method for Coupling Critical Points中，研究人员按并网导则要求建立两类耦合临界点计算框架，给出可抵消有害耦合的电流参考求解思路，使风电场在故障期间获得更优同步保持能力。SECTION V. Simulation Validation中，研究人员通过仿真复现不对称故障下多并联风电场动态，验证双序列非线性模型对耦合机制的刻画、等面积准则下的稳定判断以及耦合临界点计算方法均有效。SECTION VI. Conclusion中，研究人员总结多并联风电场不对称故障下存在序间、同序场间、交叉序场间三重耦合，所建模型可辨识其机理，所提临界点方法可指导电流注入以提升双序列同步稳定性。
讨论与结论翻译部分，研究人员指出，既有文献对多并网系统不对称故障下的多重耦合区分不足，本文贡献在于用双序列非线性动态模型统一刻画三种耦合，并用等面积准则跨场景评估其稳定影响；所提耦合临界点方法兼顾并网导则，具备工程可操作性。结论为：A dual-sequence nonlinear dynamic model is formulated to identify sequence coupling within wind farms, mutual coupling of identical-sequence components between wind farms, and mutual coupling of cross-sequence components between wind farms; the equal area criterion is used to evaluate coupling effects on dual-sequence synchronization stability under diverse current injection scenarios; two types of coupling critical points are calculated according to grid code requirements, and the derived current references can neutralize coupling interactions during asymmetrical faults, thereby significantly improving the synchronization stability of multi-paralleled wind farms.
