Frequency Response Estimation Method Considering Low Voltage Ride-through Recovery Difference of Wind Farms Under Large Disturbance

CHENG Hao; LYU Yazhou; LI Wei; LIU Fusuo; LAI Yening; ZHANG Yudong

doi:10.7500/AEPS20230914005

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Frequency Response Estimation Method Considering Low Voltage Ride-through Recovery Difference of Wind Farms Under Large Disturbance

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Frequency Response Estimation Method Considering Low Voltage Ride-through Recovery Difference of Wind Farms Under Large Disturbance
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 16, Pages: 68-78(2024)
- 作者机构：
  
  1.国电南瑞南京控制系统有限公司，江苏省南京市 211106
  2.国家电网有限公司西南分部，四川省成都市 610041
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Science and Technology Project of the Southwest Branch of State Grid Corporation of China(SGSW0000DKJS2310035)
- DOI：10.7500/AEPS20230914005
  CLC：
- Received：14 September 2023，
  
  Revised：2024-03-12，
  
  Published Online：17 July 2024，
  
  Published：25 August 2024
- 稿件说明：
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程昊,吕亚洲,李威等.大扰动下计及风电场低电压穿越恢复差异的频率响应估计方法[J].电力系统自动化,2024,48(16):68-78.

CHENG Hao,LYU Yazhou,LI Wei,et al.Frequency Response Estimation Method Considering Low Voltage Ride-through Recovery Difference of Wind Farms Under Large Disturbance[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(16):68-78.
程昊,吕亚洲,李威等.大扰动下计及风电场低电压穿越恢复差异的频率响应估计方法[J].电力系统自动化,2024,48(16):68-78. DOI： 10.7500/AEPS20230914005.

CHENG Hao,LYU Yazhou,LI Wei,et al.Frequency Response Estimation Method Considering Low Voltage Ride-through Recovery Difference of Wind Farms Under Large Disturbance[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(16):68-78. DOI： 10.7500/AEPS20230914005.

摘要

随着风电渗透率的提高，多个风电场同时进入低电压穿越（LVRT）后将给电力系统带来巨大冲击，导致有功输出暂时性下降，电网频率迅速跌落，甚至存在触发低频减载的风险，有必要对暂时性功率扰动下电网频率曲线进行快速在线估计，以制定相应的控制措施。然而，由于风电场内部存在的功率恢复差异使其LVRT曲线呈现不同形态，若忽略此影响将使频率响应曲线估计产生较大误差，且传统基于详细模型的时域仿真效率较低。因此，提出一种计及风电场LVRT有功功率恢复差异的扰动功率解析方法，将风电机组LVRT各阶段造成的有功扰动量采用分段函数进行描述，基于能量守恒原理对系统总的暂时性扰动功率进行精确估计。考虑风电的调频特性和虚拟惯量作用，提出适用于高比例新能源电网的系统频率响应改进模型，并采用差分进化算法对基于实际数据的系统传递函数参数进行辨识，进而拟合出频率响应轨迹。基于IEEE 39节点系统与实际电网简化系统仿真，验证了该方法在不同场景的适用性和可靠性。

Abstract

With the increasing penetration rate of the wind power

multiple wind farms entering into the low voltage ride-through (LVRT) at the same time will bring significant impacts to the power system

resulting in temporary drop in active power output

rapid drop in power grid frequency and even the risk of triggering under-frequency load shedding. It is necessary to quickly estimate the frequency curve of the power grid under the temporary power disturbances to develop corresponding control measures. However

due to the difference in power recovery within wind farms

LVRT curves present different shapes. If this impact is ignored

there will be significant estimation errors in the frequency response curve

and traditional time-domain simulation based on detailed model has low efficiency. Hence

a disturbance power analysis method considering LVRT recovery difference of wind farms is proposed. The active power disturbances caused by single-unit wind turbine at each stage of LVRT are described by segment functions

and the total temporary disturbance power of the system is accurately estimated based on energy conservation principle. Considering the frequency regulation characteristics of the wind farm and the virtual inertia effect

an optimized model for system frequency response suitable for power girds with high-proportion renewable energy is proposed. The differental evolution algorithm is used to identify the parameters of the system transfer function based on actual data

and then the frequency response trajectory is fitted. The applicability and reliability of the proposed method in different scenarios are verified by the simulation of IEEE 39-bus system and simplified system for actual power grid

关键词

Keywords

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