Comprehensive Inertia Frequency Regulation Control of Variable-speed Pumped Storage Unit Considering Asymmetric Speed Boundary Constraints

CHENG Xinyu; WANG Dan; LI Wenhao; MAO Chengxiong

doi:10.7500/AEPS20230627004

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Comprehensive Inertia Frequency Regulation Control of Variable-speed Pumped Storage Unit Considering Asymmetric Speed Boundary Constraints

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Comprehensive Inertia Frequency Regulation Control of Variable-speed Pumped Storage Unit Considering Asymmetric Speed Boundary Constraints
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 16, Pages: 88-98(2024)
- 作者机构：
  
  1.强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学),湖北省武汉市 430074
  2.华中科技大学电气与电子工程学院,湖北省武汉市 430074
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5100-202419021A-1-1-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20230627004
  CLC：
- Received：27 June 2023，
  
  Revised：2023-12-06，
  
  Published Online：06 March 2024，
  
  Published：25 August 2024
- 稿件说明：
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成昕雨,王丹,李文浩等.考虑不对称转速边界约束的变速抽蓄机组综合惯量调频控制[J].电力系统自动化,2024,48(16):88-98.

CHENG Xinyu,WANG Dan,LI Wenhao,et al.Comprehensive Inertia Frequency Regulation Control of Variable-speed Pumped Storage Unit Considering Asymmetric Speed Boundary Constraints[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(16):88-98.
成昕雨,王丹,李文浩等.考虑不对称转速边界约束的变速抽蓄机组综合惯量调频控制[J].电力系统自动化,2024,48(16):88-98. DOI： 10.7500/AEPS20230627004.

CHENG Xinyu,WANG Dan,LI Wenhao,et al.Comprehensive Inertia Frequency Regulation Control of Variable-speed Pumped Storage Unit Considering Asymmetric Speed Boundary Constraints[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(16):88-98. DOI： 10.7500/AEPS20230627004.

摘要

当系统出现频率跌落时，变速抽蓄机组可大幅降低转速、迅速释放转子动能，从而为系统提供惯量支撑，但目前已有的调频方案未能有效发挥变速抽蓄机组的这一优势。为充分利用转子动能，提出一种考虑不对称转速边界约束的变速抽蓄机组综合惯量调频控制策略。首先，从变速抽蓄机组的有功支撑特性和不对称转速约束条件出发，得出适用于变速抽蓄机组的最优频率控制结构，该结构中包含两个时间常数不同的虚拟惯量控制环节。然后，分析各惯量控制环节的作用并整定相关参数。在此基础上，计及变速抽蓄机组运行特性与电力系统调频需求，设计了变速抽蓄机组不对称综合惯量控制策略，使得机组转速降低时可以为系统提供更大的惯量支撑。仿真结果表明，所提调频策略能够充分发挥变速抽蓄机组的优势，维持系统频率稳定。

Abstract

When the frequency of the power system drops

the variable-speed pumped storage (VSPS) unit can greatly reduce its speed and quickly release the rotor kinetic energy to provide inertia support for the system. However

the existing frequency regulation strategies fail to effectively take the advantage of the VSPS unit. In order to make full use of the rotor kinetic energy

a comprehensive inertia frequency regulation control strategy of the VSPS unit is proposed

which takes into account the asymmetric speed boundary constraints. First

based on the active power support characteristics and asymmetric speed constraints of the VSPS unit

the optimal frequency control structure suitable for the VSPS unit is derived

which includes two virtual inertia control links with different time constants. Then

the function of each inertia control link is analyzed and the related parameters are set. On this basis

considering the operation characteristics of the VSPS unit and the frequency regulation demands of the power system

the asymmetric comprehensive inertia control strategy of the VSPS unit is designed

through which the unit can provide greater inertia support to the system when the speed is reduced. Simulation results show that the proposed frequency regulation strategy can give full play to the advantages of the VSPS unit and maintain system frequency stability.

关键词

Keywords

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