计及功角摇摆和新能源切换特性的暂时工频过电压机理分析

XU Shiyun; GAO Xuefeng; LI Zonghan; SHAN Yunjing; WANG Shuyan

doi:10.7500/AEPS20231119001

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计及功角摇摆和新能源切换特性的暂时工频过电压机理分析

Special Topic on Stable Operation and DC Transmission Technology for Large-Scale Renewable Energy Bases | 更新时间：2025-06-16

- 计及功角摇摆和新能源切换特性的暂时工频过电压机理分析
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 8, Pages: 129-137(2025)
- 作者机构：
  
  电网安全全国重点实验室（中国电力科学研究院有限公司），北京市 100192
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Young Scientist Project of the China Electric Power Research Institute(XT83-22-001)
- DOI：10.7500/AEPS20231119001
  CLC：
- Received：19 November 2023，
  
  Revised：2024-02-27，
  
  Published Online：14 June 2024，
  
  Published：25 April 2025
- 稿件说明：
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徐式蕴,高雪峰,李宗翰等.计及功角摇摆和新能源切换特性的暂时工频过电压机理分析[J].电力系统自动化,2025,49(8):129-137.

XU Shiyun,GAO Xuefeng,LI Zonghan,et al.Mechanism Analysis of Temporary Power Frequency Overvoltage Considering Rotor Angle Swinging and Renewable Energy Switching Characteristics[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):129-137.
徐式蕴,高雪峰,李宗翰等.计及功角摇摆和新能源切换特性的暂时工频过电压机理分析[J].电力系统自动化,2025,49(8):129-137. DOI： 10.7500/AEPS20231119001.

XU Shiyun,GAO Xuefeng,LI Zonghan,et al.Mechanism Analysis of Temporary Power Frequency Overvoltage Considering Rotor Angle Swinging and Renewable Energy Switching Characteristics[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):129-137. DOI： 10.7500/AEPS20231119001.

摘要

高比例新能源电力系统的暂时工频过电压问题是影响系统安全、制约新能源消纳的关键因素。为了揭示暂时工频过电压机理，首先，搭建了新能源接入两机等值系统的准稳态模型，并利用电压相量关系解析得到新能源机端电压峰值；然后，采用全微分法分析了新能源电流与其机端电压的关联关系，并阐明了无功补偿和功角摇摆对机端电压的影响机理；进一步，以预设最大峰值为边界条件，提出了新能源电流和无功补偿上限的优化建议，为大规模复合能源外送场景下新能源安全可靠送出提供基础理论支撑；最后，采用光伏火电打捆系统和实际复合能源送端系统进行仿真，验证了理论分析的有效性。

Abstract

Temporary power frequency overvoltage in power systems integrated with high proportion of renewable energy is a key factor that affects the system security and restricts the renewable energy consumption. To reveal the overvoltage mechanism for the temporary power frequency

firstly

a quasi-steady-state model for a two-machine equivalent system integrated with renewable energy is built

and the peak value of the terminal voltage of renewable energy is analytically obtained based on the phasor relationship. Secondly

employing the total differential method

the relevant relationship between the terminal voltage and the current of renewable energy is analyzed

and the influence mechanism of reactive power compensation and rotor angle swinging on the terminal voltage is clarified. Furthermore

taking the preset maximum peak value as the boundary

the optimization suggestions for the current and the upper reactive power compensation limit are proposed to provide the basic theoretical support for the safe and reliable transmission of renewable energy in large-scale composite energy transmission scenarios. Finally

the photovoltaic-thermal power bundling system and the actual composite energy sending-end system are used to carry out the simulation

and the effectiveness of the theoretical analysis is verified.

关键词

Keywords

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