Sub-synchronous Oscillation Control Strategy Based on Impedance Identification for Wind Power Grid-connected System in Guyuan Area of China

XUE Feng; WU Jialong; CUI Xiaodan; FENG Jiaqi; XU Jianbing; XU Haibo

doi:10.7500/AEPS20220615002

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Sub-synchronous Oscillation Control Strategy Based on Impedance Identification for Wind Power Grid-connected System in Guyuan Area of China

Engineering Application | 更新时间：2025-06-16

- Sub-synchronous Oscillation Control Strategy Based on Impedance Identification for Wind Power Grid-connected System in Guyuan Area of China
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 5, Pages: 200-207(2023)
- 作者机构：
  
  1.南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司),江苏省南京市 211106
  2.智能电网保护和运行控制国家重点实验室,江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5100-202155295A-0-0-00)
- DOI：10.7500/AEPS20220615002
  CLC：
- Received：15 June 2022，
  
  Revised：2022-08-30，
  
  Published Online：31 January 2023，
  
  Published：10 March 2023
- 稿件说明：
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薛峰,吴家龙,崔晓丹等.基于阻抗辨识的沽源地区风电并网系统次同步振荡控制策略[J].电力系统自动化,2023,47(5):200-207.

XUE Feng,WU Jialong,CUI Xiaodan,et al.Sub-synchronous Oscillation Control Strategy Based on Impedance Identification for Wind Power Grid-connected System in Guyuan Area of China[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(5):200-207.
薛峰,吴家龙,崔晓丹等.基于阻抗辨识的沽源地区风电并网系统次同步振荡控制策略[J].电力系统自动化,2023,47(5):200-207. DOI： 10.7500/AEPS20220615002.

XUE Feng,WU Jialong,CUI Xiaodan,et al.Sub-synchronous Oscillation Control Strategy Based on Impedance Identification for Wind Power Grid-connected System in Guyuan Area of China[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(5):200-207. DOI： 10.7500/AEPS20220615002.

摘要

大规模风电集群与系统交互作用引发的次同步振荡严重威胁电网运行安全。文中提出一种基于系统阻抗辨识的次同步振荡控制实现框架及计算方法。通过辨识电网侧和风场支路阻抗得到系统序阻抗，基于系统序阻抗实部值的变化来判定稳控系统切除不同风场馈线的有效性，考虑不同风场对系统阻抗的影响大小并基于最小切除量原则制定次同步振荡控制策略。针对实际电网中电网侧阻抗及风场支路阻抗难以辨识的难点，提出电网侧阻抗极限值预估和风场支路阻抗在线测量方法。基于PSCAD/EMTDC仿真平台构建沽源地区实际风场群并网系统模型，验证了所提次同步振荡控制策略的有效性。

Abstract

Sub-synchronous oscillations caused by the interaction between large-scale wind power clusters and the power system seriously threaten the safety of power grid operation. This paper proposes an implementation framework and calculation method for sub-synchronous oscillation control based on system impedance identification. The system impedance is obtained by identifying the grid-side impedance and the impedance of wind farm branches. Based on the change of the real part of the system impedance

the effectiveness of the stability control system in cutting different wind farm branches is determined. Considering the influence of different wind farms on the system impedance

the control strategy for the sub-synchronous oscillation is formulated based on the principle of minimizing cut-off quantity. Aiming at the difficulty in identifying the grid-side impedance and the impedance of wind farm branches in the actual power grid

the methods for predicting the limit value of grid-side impedance and online measurement for the impedance of wind farm branches are proposed. Based on the PSCAD/EMTDC simulation platform

the actual power grid model in Guyuan area of China is constructed

which verifies the effectiveness of the proposed control strategy for sub-synchronous oscillation.

关键词

Keywords

references

董晓亮，田旭，张勇，等 . 沽源风电场串补输电系统次同步谐振典型事件及影响因素分析［J］. 高电压技术， 2017 ， 43 （ 1 ）： 321 - 328 .

DONG Xiaoliang ， TIAN Xu ， ZHANG Yong ， et al . Practical SSR incidence and influencing factor analysis of DFIG-based series-compensated transmission system in Guyuan farms ［J］. High Voltage Engineering ， 2017 ， 43 （ 1 ）： 321 - 328 .

XIE X R ， ZHANG X ， LIU H K ， et al . Characteristic analysis of subsynchronous resonance in practical wind farms connected to series-compensated transmissions ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2017 ， 32 （ 3 ）： 1117 - 1126 .

董晓亮，谢小荣，田旭 . 双馈风机定子侧变流器的附加阻尼抑制次同步振荡方法［J］. 高电压技术， 2016 ， 42 （ 9 ）： 2785 - 2791 .

DONG Xiaoliang ， XIE Xiaorong ， TIAN Xu . Sub-synchronous resonance mitigation scheme by stator side converter in doubly fed induction generator ［J］. High Voltage Engineering ， 2016 ， 42 （ 9 ）： 2785 - 2791 .

王伟胜，张冲，何国庆，等 . 大规模风电场并网系统次同步振荡研究综述［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 4 ）： 1050 - 1060 .

WANG Weisheng ， ZHANG Chong ， HE Guoqing ， et al . Overview of research on subsynchronous oscillations in large-scale wind farm integrated system ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 4 ）： 1050 - 1060 .

李明节，于钊，许涛，等 . 新能源并网系统引发的复杂振荡问题及其对策研究［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 4 ）： 1035 - 1042 .

LI Mingjie ， YU Zhao ， XU Tao ， et al . Study of complex oscillation caused by renewable energy integration and its solution ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 4 ）： 1035 - 1042 .

尹梦雪，刘辉，李蕴红，等 . 风电-串补输电系统次同步谐振特性与风电机组数量及线路参数关系研究［J］. 太阳能学报， 2021 ， 42 （ 1 ）： 174 - 179 .

YIN Mengxue ， LIU Hui ， LI Yunhong ， et al . Research on impact on sub-synchronous resonance risk from DFIG number and grid structure in Guyuan area ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2021 ， 42 （ 1 ）： 174 - 179 .

王杨，宋子宏，占颖，等 . 风电并网系统次同步振荡监测装置优化配置方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 13 ）： 141 - 150 .

WANG Yang ， SONG Zihong ， ZHAN Ying ， et al . Optimal placement method for subsynchronous oscillation monitoring devices in grid-connected wind power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 13 ）： 141 - 150 .

马宁宁，谢小荣，亢朋朋，等 . 高比例风电并网系统次同步振荡的广域监测与分析［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 1 ）： 65 - 74 .

MA Ningning ， XIE Xiaorong ， KANG Pengpeng ， et al . Wide-area monitoring and analysis of subsynchronous oscillation in power systems with high-penetration of wind power ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 1 ）： 65 - 74 .

吴熙，陈曦，吕万，等 . 电力系统次同步振荡检测与在线定位技术综述［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 9 ）： 129 - 141 .

WU Xi ， CHEN Xi ， LÜ Wan ， et al . Review of detection and online localization technology of sub-synchronous oscillation in power system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 9 ）： 129 - 141 .

刘树伟，姚秀萍，王海云，等 . 基于多维度功率振幅寻优的次同步振荡控制策略研究［J］. 水力发电， 2018 ， 44 （ 6 ）： 98 - 102 .

LIU Shuwei ， YAO Xiuping ， WANG Haiyun ， et al . Research of sub-synchronous oscillation control strategy based on multi-dimension power amplitude optimization ［J］. Water Power ， 2018 ， 44 （ 6 ）： 98 - 102 .

LIU H K ， XIE X R ， ZHANG C Y ， et al . Quantitative SSR analysis of series-compensated DFIG-based wind farms using aggregated RLC circuit model ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 1 ）： 474 - 483 .

武相强，王赟程，陈新，等 . 考虑频率耦合效应的三相并网逆变器序阻抗模型及其交互稳定性研究［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 5 ）： 1605 - 1617 .

WU Xiangqiang ， WANG Yuncheng ， CHEN Xin ， et al . Sequence impedance model and interaction stability research of three-phase grid-connected inverters with considering coupling effects ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 5 ）： 1605 - 1617 .

XU Y Y ， NIAN H ， WANG T ， et al . Frequency coupling characteristic modeling and stability analysis of doubly fed induction generator ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2018 ， 33 （ 3 ）： 1475 - 1486 .

陈新，王赟程，龚春英，等 . 采用阻抗分析方法的并网逆变器稳定性研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 7 ）： 2082 - 2094 .

CHEN Xin ， WANG Yuncheng ， GONG Chunying ， et al . Overview of stability research for grid-connected inverters based on impedance analysis method ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 7 ）： 2082 - 2094 .

占颖，吴琛，谢小荣，等 . 风电并网系统次同步振荡的频域模式分析［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 18 ）： 90 - 97 .

ZHAN Ying ， WU Chen ， XIE Xiaorong ， et al . Frequency domain modal analysis of subsynchronous oscillation in grid-connected wind power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 18 ）： 90 - 97 .

谢小荣，刘华坤，贺静波，等 . 新能源发电并网系统的小信号阻抗/导纳网络建模方法［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 12 ）： 26 - 32 .

XIE Xiaorong ， LIU Huakun ， HE Jingbo ， et al . Small-signal impedance/admittance network modeling for grid-connected renewable energy generation systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 12 ）： 26 - 32 .

李光辉，王伟胜，刘纯，等 . 基于控制硬件在环的风电机组阻抗测量及影响因素分析［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1624 - 1631 .

LI Guanghui ， WANG Weisheng ， LIU Chun ， et al . Impedance measurement and influence factors analysis for wind turbines based on control-hardware-in-the-loop ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1624 - 1631 .

刘威，刘杰，吴小丹，等 . 风电场阻抗模型的现场测试［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （增刊1 ）： 91 - 97 .

LIU Wei ， LIU Jie ， WU Xiaodan ， et al . Identifying impedance models of wind farms with field tests ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ Supplement 1 ）： 91 - 97 .

叶杰，汤广福，赵成勇 . 基于电网阻抗识别的谐波控制器调度策略［J］. 华中科技大学学报（自然科学版）， 2021 ， 49 （ 5 ）： 26 - 31 .

YE Jie ， TANG Guangfu ， ZHAO Chengyong . Harmonic controller scheduling strategy based on power network impedance identification ［J］. Journal of Huazhong University of Science and Technology （Natural Science Edition）， 2021 ， 49 （ 5 ）： 26 - 31 .

沈林成，霍霄华，牛轶峰 . 离散粒子群优化算法研究现状综述［J］. 系统工程与电子技术， 2008 ， 30 （ 10 ）： 1986 - 1990 .

SHEN Lincheng ， HUO Xiaohua ， NIU Yifeng . Survey of discrete particle swarm optimization algorithm ［J］. Systems Engineering and Electronics ， 2008 ， 30 （ 10 ）： 1986 - 1990 .

XU Y Y ， NIAN H ， XU G D ， et al . Cross-coupling over frequency and sequence in impedance modelling of grid-connected inverter ［J］. The Journal of Engineering ， 2017 ， 2017（ 13 ）： 990 - 995 .

YANG H ， PIROTTE P ， ROBERT A . Harmonic emission levels of industrial loads statistical assessment ［C］// CIGRE Conference on Large High Voltage Electric Systems ， June 1996 ， Paris， France ： 36 - 306 .

韩平平，王欢，王希，等 . 基于指标降维及集电系统辨识的双馈风电场次同步振荡等值［J/OL］. 中国电机工程学报， 2022 ： 1 - 11 ［ 2022-01-28 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220127.1649.011.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220127.1649.011.html .

HAN Pingping ， WANG Huan ， WANG Xi ， et al . Subsynchronous oscillation equivalence of doubly-fed wind farms based on index dimension reduction and collector system identification ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ： 1 - 11 ［ 2022-01-28 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220127.1649.011.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220127.1649.011.html .

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