1. 课程导入与故障穿越概述

风电场故障穿越（Fault Ride Through，FRT）是指当电网发生短路、电压跌落、频率偏移等扰动时，风电场在规定的电压—时间包络线内保持并网运行，并在扰动清除后按导则要求恢复有功、无功输出的能力。它解决的核心问题不是“风机能不能扛住一次故障”，而是“风电场作为一座并网电源，在电网最脆弱的几百毫秒到几秒内，是否仍然表现为一个可控、可预期、不脱网的电源”。理解这一点，是后续所有控制策略、参数整定与现场测试工作的出发点。

一、从“脱网”到“穿越”：工程价值的转变

早期风电场容量小、接入点弱，电网故障时允许风机脱网，调度侧把风电当作“可切负荷”处理。随着风电装机占比上升，这一逻辑不再成立。以某区域电网为例，若风电渗透率达到 20%，一次三相短路导致 30% 的风机同时脱网，会瞬间损失大量有功，引发频率二次跌落，甚至扩大事故范围。故障穿越的工程价值正体现在三个层面：

• 系统安全：避免因风电集中脱网造成有功缺额和频率崩溃，维持电网稳定。
• 场站收益：减少非计划停机次数，降低因脱网导致的发电量损失和考核费用。
• 并网准入：FRT 能力是风电场通过并网检测、取得发电业务许可证的前置条件。

因此，故障穿越不是“可选项”，而是风电场必须具备的并网性能。它把风电场从“被动受扰”推向“主动支撑”，这也是本课程贯穿始终的主线。

二、并网导则对故障穿越的基本要求

我国现行标准以 GB/T 19963《风电场接入电力系统技术规定》为核心，配合 NB/T 31051 等文件，对故障穿越提出量化要求。其核心可归纳为“一条曲线、两个区间、三类响应”。

一条曲线指电压—时间包络线。以常见的低电压穿越（LVRT）要求为例：当并网点电压跌落至 20% 额定电压时，风电场应保持并网至少 625 ms；电压在 2 s 内恢复到 90% 额定电压后，风电场应能继续正常运行。包络线以上的区域为“必须穿越区”，以下为“允许脱网区”。

两个区间指低电压穿越与高电压穿越。低电压穿越关注电压跌落期间的持续并网与无功支撑；高电压穿越关注电压骤升时的有功控制与过压抑制。两者在控制目标上方向相反，但都要求风电场在扰动期间保持可控。

三类响应指有功恢复、无功注入和频率适应性。故障清除后，有功应按一定斜率恢复，避免二次冲击；电压跌落期间应注入无功电流支撑电压；频率偏离时，风电场应具备一定的一次调频能力。

三、故障穿越的控制链路与关键对象

要理解故障穿越如何实现，需要先看清从电网扰动到风电场响应的信号与能量路径。下图给出了一条典型双馈风电场故障穿越的控制链路示意：电网电压跌落被检测后，依次经过场站级协调、机组级控制、变流器执行，最终体现为并网点电压与电流的响应。

从图中可以看到，故障穿越不是单一控制器的工作，而是“检测—协调—执行—响应”的闭环。检测环节决定风电场是否“知道”故障发生；场站级协调决定多台机组如何分配无功和有功；机组级控制决定变流器和桨距系统如何动作；并网点响应则是最终判据。任何一个环节延迟或误判，都可能导致脱网。

四、本课程知识地图

围绕上述链路，本课程将内容组织为四个层次，形成从认识到实操的完整路径：

后续章节将沿着这条主线逐步展开：先建立导则与判据的量化认识，再深入控制策略与执行机构，最后落到现场测试与故障分析。学习时建议始终把“并网点电压—电流波形”作为最终检验对象，任何控制策略的效果，都要回到波形上判断是否满足包络线要求。