Hierarchical Cluster Cooperative Frequency Control Strategy for Wind Power Bases Considering Differential Frequency Regulation Dead Zones

JIANG Tao; QIU Yuchen; LI Xue; LI Guoqing

doi:10.7500/AEPS20240409001

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Hierarchical Cluster Cooperative Frequency Control Strategy for Wind Power Bases Considering Differential Frequency Regulation Dead Zones

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Hierarchical Cluster Cooperative Frequency Control Strategy for Wind Power Bases Considering Differential Frequency Regulation Dead Zones
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 2, Pages: 108-121(2025)
- 作者机构：
  
  现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室（东北电力大学），吉林省吉林市 132012
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(U2066208)
- DOI：10.7500/AEPS20240409001
  CLC：
- Received：09 April 2024，
  
  Revised：2024-09-29，
  
  Published Online：28 October 2024，
  
  Published：25 January 2025
- 稿件说明：
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姜涛,邱宇琛,李雪等.考虑差异化调频死区的风电基地分层集群协同频率控制策略[J].电力系统自动化,2025,49(2):108-121.

JIANG Tao,QIU Yuchen,LI Xue,et al.Hierarchical Cluster Cooperative Frequency Control Strategy for Wind Power Bases Considering Differential Frequency Regulation Dead Zones[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(2):108-121.
姜涛,邱宇琛,李雪等.考虑差异化调频死区的风电基地分层集群协同频率控制策略[J].电力系统自动化,2025,49(2):108-121. DOI： 10.7500/AEPS20240409001.

JIANG Tao,QIU Yuchen,LI Xue,et al.Hierarchical Cluster Cooperative Frequency Control Strategy for Wind Power Bases Considering Differential Frequency Regulation Dead Zones[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(2):108-121. DOI： 10.7500/AEPS20240409001.

摘要

针对高风电渗透率电力系统惯量不足问题，提出了一种考虑差异化调频死区的大规模风电基地分层集群协同频率控制策略。首先，基于机组频率控制策略，利用时域分析法解析调频死区内外的多风电场群频率响应特性，揭示调频死区参数对系统调频效果的影响机理。然后，综合考虑死区参数设置的影响，以死区宽度为控制主线，设计差异化多重调频死区，按照调频能量需求逆向规划风电基地分层集群任务分工，自适应调整参与调频机群数量，提升系统频率最低点并抑制二次跌落风险，避免机组频繁动作，延长工作使用寿命。最后，通过改进的4机11节点测试系统和某实际电网算例对所提控制策略进行仿真分析，结果验证了所提策略的有效性和实用性。

Abstract

Aiming at the problem of insufficient inertia in the power system with high penetration of wind power

a hierarchical cluster cooperative frequency control strategy for large-scale wind power bases considering differential frequency regulation dead zones is proposed. First

based on the frequency control strategy of the unit

the time-domain analysis method is used to analyze the frequency response characteristics of multiple wind farm clusters inside and outside the frequency regulation dead zone

and the influence mechanism of frequency regulation dead zone parameters on the system frequency regulation effect is revealed. Then

taking into account the influence of dead zone parameter settings

differential multiple frequency regulation dead zones are designed with the dead zone width as the main control line. According to the frequency regulation energy demand

the task division of wind power base hierarchical clusters is reversely planned

the number of unit clusters participating in frequency regulation is adaptively adjusted

the lowest point of system frequency is increased and the risk of secondary drop is suppressed

which avoid frequent actions of the unit and extend the working service life. Finally

the proposed control strategy is simulated and analyzed using a modified 4-machine 11-bus testing system and an actual power grid case

and the results verify the effectiveness and practicality of the proposed strategy.

关键词

Keywords

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