近年来各地大停电事故的发生给社会带来很大的负面影响,英国大停电事故中一个突出特点是发电机故障后引起系统振荡导致新能源连锁脱网,从而加剧系统功率缺额。因此加强含可再生能源系统电网运行安全和响应对策分析具有重要意义。为了保证新能源系统单一元件故障后不出现连锁脱网响应,维持最大供电能力,本文进行广域新能源系统源侧N-1故障穿越控制研究。首先,介绍新能源系统广域分层控制框架。其中底层为本地控制层,分析了光伏和储能单元的拓扑结构、输出特性及控制策略。光伏系统有功侧采用最大功率点跟踪控制,无功侧采用交流电压控制;储能单元采用恒功率控制,有功功率参考为调度时间内可连续释放的能量。顶层采用集中式能量管理策略,执行优化减载和广域控制算法并将调度结果发送到本地控制器,实现系统的能量管理和安全经济运行。其次,就国际大电网会议提出的110k V/20k V中压配电网进行安全域实时动态分析研究。以储能荷电状态和调度时间计算实时储能容量,对光伏发电和负荷进行短时预测,并计算系统各线路的最大传输容量,代入安全域数学模型中得到不同光伏出力情况下的安全域动态变化过程;还给出了同一光伏出力、不同源故障下的安全域对比结果。针对由于光伏接入和故障可能引发的电压越限问题,分析了考虑电压安全的实时安全域变化。然后,基于N-1安全域进行故障穿越控制研究。引入安全距离的概念对系统进行安全性评估,对不安全工作点通过优化减载和广域电压控制协同实现故障穿越。采用改进的粒子群算法切除非关键负荷,防止大面积停电事故的发生;广域无功-电压控制使系统整体电压偏差最小,无需有功削减,提高供电可靠性。最后,搭建MATLAB集中控制下基于RTDS的硬件在环实验平台,验证了所提故障穿越控制方案的有效性。MATLAB执行顶层控制中优化算法的运算,通过与RTDS的联合仿真将调度指令发送给本地控制器,在RTDS中进行底层系统及变换器仿真,其中光伏逆变器的控制部分通过硬件在环实现。