Analysis on Coupling Path and Damping Characteristics of Sub-synchronous Oscillation Between Photovoltaic and LCC-HVDC System

GAO Benfeng; CHEN Shuping; LIU Yi

doi:10.7500/AEPS20220106002

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Analysis on Coupling Path and Damping Characteristics of Sub-synchronous Oscillation Between Photovoltaic and LCC-HVDC System

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Analysis on Coupling Path and Damping Characteristics of Sub-synchronous Oscillation Between Photovoltaic and LCC-HVDC System
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 24, Pages: 66-75(2022)
- 作者机构：
  
  1.河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学),河北省保定市 071003
  2.国网山东省电力公司枣庄供电公司,山东省枣庄市 277100
  3.国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司,江苏省苏州市 215000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2021YFB2400800)
- DOI：10.7500/AEPS20220106002
  CLC：
- Received：06 January 2022，
  
  Revised：2022-03-31，
  
  Published Online：28 October 2022，
  
  Published：25 December 2022
- 稿件说明：
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高本锋,陈淑平,刘毅.光伏与LCC-HVDC系统的次同步振荡耦合路径及阻尼特性分析[J].电力系统自动化,2022,46(24):66-75.

GAO Benfeng,CHEN Shuping,LIU Yi.Analysis on Coupling Path and Damping Characteristics of Sub-synchronous Oscillation Between Photovoltaic and LCC-HVDC System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):66-75.
高本锋,陈淑平,刘毅.光伏与LCC-HVDC系统的次同步振荡耦合路径及阻尼特性分析[J].电力系统自动化,2022,46(24):66-75. DOI： 10.7500/AEPS20220106002.

GAO Benfeng,CHEN Shuping,LIU Yi.Analysis on Coupling Path and Damping Characteristics of Sub-synchronous Oscillation Between Photovoltaic and LCC-HVDC System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):66-75. DOI： 10.7500/AEPS20220106002.

摘要

随着电网换相型高压直流(LCC-HVDC)系统送端近区光伏容量的增加，光伏经LCC-HVDC外送系统的振荡稳定性问题日益凸显。然而，光伏与LCC-HVDC系统的次同步交互作用尚不明确，相关研究较少。为此，首先建立光伏经LCC-HVDC外送系统的闭环传递函数框图，探明次同步分量在光伏与LCC-HVDC系统间传递时的耦合路径；然后，提出一种阻尼分离方法，评估交互作用对系统次同步振荡（SSO）阻尼的影响；最后，结合时域仿真进行影响因素分析。研究结果表明：光伏自身的闭合回路及光伏与LCC-HVDC系统、交流系统的耦合路径均经过与直流电容振荡模态相关的传递函数，导致各类交互作用阻尼特性共同决定系统SSO特性；对于所提算例，光伏与交流系统、光伏与LCC-HVDC系统的交互作用为SSO提供负阻尼；LCC-HVDC系统定电流控制器和光伏逆变器外环的比例系数减小、积分系数增大，或光照强度增大时，系统SSO风险增大。

Abstract

With the increase of photovoltaic capacity near the sending-end of line-commutated-converter based high voltage direct current (LCC-HVDC) system

the oscillation stability of photovoltaic transmission system via LCC-HVDC is prominent. However

sub-synchronous interaction between photovoltaic and LCC-HVDC system is still unclear

and there are few related studies. Thus

the closed-loop transfer function block diagram of photovoltaic stations via LCC-HVDC system is established. Based on this

the sub-synchronous component coupling path between photovoltaic and LCC-HVDC system is revealed. Then

a damping separation method is proposed to evaluate the effects of sub-synchronous interactions on the system damping. Finally

the influencing factors are analyzed by time domain simulation. The results show that the closed loop of photovoltaic

the coupling path between photovoltaic

LCC-HVDC system

and AC system all pass through the transfer function related to the subsynchronous oscillation mode dominated by DC capacitance

resulting in the damping characteristics of various interactions jointly determining the sub-synchronous oscillation (SSO) characteristics of the system. For the case in this paper

the interaction between photovoltaic and AC system as well as photovoltaic and LCC-HVDC system provides negative damping for SSO. When the proportional coefficient of the outer loop of the photovoltaic grid-connected inverter and the LCC-HVDC system rectifier decreases

the integral coefficient of the outer loop of the photovoltaic grid-connected inverter and the LCC-HVDC system rectifier increases

or illumination intensity increases

the risk of SSO increases.

关键词

Keywords

references

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