Configuration Optimization of Virtual Inertia Considering Spatial Distribution Characteristics of Frequency

LIU Ruixu; WANG Zhen; WU Jialiang; ZHAO Tianyang; SHAN Yu

doi:10.7500/AEPS20230830015

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Configuration Optimization of Virtual Inertia Considering Spatial Distribution Characteristics of Frequency

Control Theory and Application of Inertia-Power-Frequency in New Power System | 更新时间：2025-06-16

- Configuration Optimization of Virtual Inertia Considering Spatial Distribution Characteristics of Frequency
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 8, Pages: 122-130(2024)
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市 310027
  2.瑞典皇家理工学院电气工程与计算机科学学院,斯德哥尔摩 11428,瑞典
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52077196)
- DOI：10.7500/AEPS20230830015
  CLC：
- Received：30 August 2023，
  
  Revised：2023-12-18，
  
  Published Online：15 March 2024，
  
  Published：25 April 2024
- 稿件说明：
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刘瑞煦,汪震,吴佳良等.考虑频率空间分布特性的虚拟惯量配置优化[J].电力系统自动化,2024,48(8):122-130.

LIU Ruixu,WANG Zhen,WU Jialiang,et al.Configuration Optimization of Virtual Inertia Considering Spatial Distribution Characteristics of Frequency[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(8):122-130.
刘瑞煦,汪震,吴佳良等.考虑频率空间分布特性的虚拟惯量配置优化[J].电力系统自动化,2024,48(8):122-130. DOI： 10.7500/AEPS20230830015.

LIU Ruixu,WANG Zhen,WU Jialiang,et al.Configuration Optimization of Virtual Inertia Considering Spatial Distribution Characteristics of Frequency[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(8):122-130. DOI： 10.7500/AEPS20230830015.

摘要

高比例电力电子设备并网改变了电力系统频率响应特性，使各节点的频率动态异质化明显，导致低系统惯量、弱频率稳定等问题。电力电子装备提供虚拟惯量支撑是提升频率稳定性的有效途径之一。为改善以新能源为主体的新型电力系统频率响应性能，提出一种考虑新型电力系统频率响应空间分布差异化的虚拟惯量配置优化方法。首先，基于分频器理论，构建反映频率空间分布差异特性的系统频率响应模型。其次，为定量描述惯量分布对节点频率响应性能的影响，提出节点惯量指标与节点动能偏差指标。然后，考虑频率空间分布特性，以优化扰动后各节点的能量不平衡为目标，建立虚拟惯量配置优化模型。最后，通过仿真验证了节点惯量指标有效性以及所提虚拟惯量配置方法对系统节点频率稳定性的提升作用。

Abstract

The high proportion of power electronic equipment connected to the grid changes the frequency response characteristics of the power system

resulting in significant frequency dynamic heterogeneity of each node

leading to problems such as low system inertia and weak frequency stability. The virtual inertia provided by the power electronic equipment is one of the effective ways to improve frequency stability. In order to improve the frequency response performance of the new power system dominated by renewable energy sources

a configuration optimization method of virtual inertia considering the spatial distribution difference of the system frequency response is proposed. Firstly

based on the frequency divider theory

a system frequency response model reflecting the difference characteristics of the spatial distribution of frequency is constructed. Secondly

in order to quantitatively describe the influence of inertia distribution on nodal frequency response

the deviation indices of nodal inertia and nodal kinetic energy are proposed. Then

considering the spatial distribution characteristics of frequency

aiming at optimizing the energy imbalance of each node after the disturbance

a configuration optimization model of virtual inertia is established. Finally

the validity of the nodal inertia index and the improvement effect of the proposed virtual inertia configuration method on the nodal frequency stability of the system are verified by simulations.

关键词

Keywords

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