借助图2阐述风电机组状态切换与弱电网功率-电压特性相互作用引起电压反复波动的机理：

1）风电有功功率逐渐增加，系统电压沿PV曲线 下降， 时刻系统电压 低于风电机组低电压穿越阈值，风电机组进入低电压穿越。目前绝大多数风电机组进入低电压穿越后会降低新能源有功出力，使得系统运行点由运行点A:（ ， ）跃迁到运行点B:（ ， ），运行点轨迹在趋势上沿PV曲线跃迁，移动轨迹由机组低电压穿越期间有功、无功变化特性决定，有 。

2）风电有功出力降低且无功增加，电压随之升高，若 高于风电机组退出低电压穿越的阈值，经过一定延时（一般为10ms左右）， 时刻风电机组退出低电压穿越状态。

3）风电机组退出低电压穿越后有功、无功恢复，系统运行点由B回到A，移动轨迹由机组退出低穿的有功、无功变化特性决定。大部分机组退出低电压穿越后无功立刻恢复，有功同时恢复或以一定斜率在秒级时间以内恢复，对于后者，系统运行点先由B移动至 :（ ， ），有 ，再沿PV曲线 回到A。

4）当 时刻风电机组机端电压再次低于进入低电压穿越的阈值，风电机组会再次进入穿越，重复上述过程，造成系统电压反复波动。

⬆ 图3  某风电场并网点电压和功率波动曲线

⬆ 图4  电压反复波动期间风电场并网点PV曲线

搭建冀北电网某风电汇集地区仿真模型，逐渐增加风电出力，观察系统末端风电场电压波动情况。该风电场风电机组模型参数设置为：进入低电压穿越阈值为0.89pu，退出低电压穿越阈值为0.9pu，穿越期间有功功率被限制到进入穿越前有功功率的30%，无功比例系数，退出后无功立刻恢复，有功根据指定斜率恢复。仿真结果与分析结论相符。

⬆ 图5  不同退出穿越阈值下电压波动曲线

⬆ 图6  改进前后电压浅度跌落的风机有功特性

电压反复波动现象与风电机组故障穿越期间功率响应特性密切相关，从风电机组故障穿越特性优化角度改善这一现象具有操作简单、改造成本低等优点，方便应用于存量风电场和新建风电场，推荐的具体优化方案包括：

1► 提升风电机组进出低电压穿越的阈值；

2► 改变穿越期间机组有功控制策略。

若提高退出低电压穿越阈值，使得图2中小于风电机组退出低穿的阈值，可抑制机组退出低穿，从而改善电压反复波动。图5给出了退出穿越阈值分别为0.9pu、0.92pu、0.95pu时的电压波动曲线，可见，随风电机组退出穿越阈值增大，电压反复波动幅度逐渐减弱。优化风电机组在低电压穿越期间的有功策略，使风电机组进入低电压穿越状态后，由传统的“定有功”或“定有功电流”的方式改为“维持故障前有功功率”的控制模式，在保障机组故障期间的无功电流支撑能力基础上，尽量增加有功电流，维持故障前有功功率，如图6所示。穿越期间保持有功出力可以减小运行点在PV曲线上的位移，从而降低电压升高幅度，抑制机组退出低电压穿越及后续的反复低电压穿越过程。