Possibility Evaluation of Transient Frequency Stability Based on Instantaneous Equivalent Inertia Indicators of Buses

LU Ruipeng; QIN Wenping; ZHU Zhilong; QIN Penghui; LI Xianzhen; CUI Junjie

doi:10.7500/AEPS20240620001

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Possibility Evaluation of Transient Frequency Stability Based on Instantaneous Equivalent Inertia Indicators of Buses

Basic Research | 更新时间：2025-07-14

- Possibility Evaluation of Transient Frequency Stability Based on Instantaneous Equivalent Inertia Indicators of Buses
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 13, Pages: 113-127(2025)
- 作者机构：
  
  1.太原理工大学电气与动力工程学院，山西省太原市 030024
  2.煤电清洁控制教育部重点实验室（太原理工大学），山西省太原市 030024
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52477115)
- DOI：10.7500/AEPS20240620001
  CLC：
- Received：20 June 2024，
  
  Revised：2024-09-24，
  
  Published Online：12 May 2025，
  
  Published：10 July 2025
- 稿件说明：
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逯瑞鹏,秦文萍,朱志龙等.基于节点瞬时等效惯量指标的暂态频率稳定可能性评估[J].电力系统自动化,2025,49(13):113-127.

LU Ruipeng,QIN Wenping,ZHU Zhilong,et al.Possibility Evaluation of Transient Frequency Stability Based on Instantaneous Equivalent Inertia Indicators of Buses[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(13):113-127.
逯瑞鹏,秦文萍,朱志龙等.基于节点瞬时等效惯量指标的暂态频率稳定可能性评估[J].电力系统自动化,2025,49(13):113-127. DOI： 10.7500/AEPS20240620001.

LU Ruipeng,QIN Wenping,ZHU Zhilong,et al.Possibility Evaluation of Transient Frequency Stability Based on Instantaneous Equivalent Inertia Indicators of Buses[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(13):113-127. DOI： 10.7500/AEPS20240620001.

摘要

随着新能源渗透率不断提升，电力系统频率特性发生改变，惯量呈现时空分布差异。首先，分析了系统各元件有功-频率响应特征，提出了能够反映系统频率暂态时空分布规律的节点瞬时等效惯量指标；然后，将概率与模糊方法相结合，以节点瞬时频率变化率累积分布为基础，采用可能性分析方法建立了当前状态对系统暂态失稳状态的隶属函数，以表征当前状态对系统暂态失稳状态的隶属度和系统暂态失稳的可能性，从而有效解决了概率方法难以从系统角度评估不同运行状态下系统失稳的概率以及模糊方法主观性强的问题。进一步，提出了隶属度指标与瞬时惯量缺额指标，从节点瞬时等效惯量指标的时空分布特性及节点受扰动影响程度2个方面确定扰动敏感节点与惯量不足节点，从局部到整体定量评估系统暂态频率稳定性。最后，以IEEE 39节点改进系统和IEEE 118节点改进系统为例，验证了所提指标的有效性和评估结果的正确性。

Abstract

With the continuous increase of renewable energy penetration rate

the frequency characteristics of power systems change

and the inertia shows the spatio-temporal distribution difference. Firstly

the characteristics of the active power-frequency responses of each component in the system are analyzed and the instantaneous equivalent inertia indicators of buses are proposed

which can reflect the spatio-temporal distribution law of frequency transient of the system. Secondly

by combining probabilistic and fuzzy methods

a probabilistic analysis approach is employed to establish the membership function of the current state to the transient unstability state of the system based on the cumulative distribution of the nodal instantaneous frequency change rate

and to characterize the membership degree of the current state to the system transient unstability state and the transient unstability possibility of the system. It can effectively address the problems of difficulties in assessing the transient unstability probability of system in various operation states from a system perspective by adopting probability approaches and strong subjectivity problems of fuzzy approaches. Furthermore

the indicators of membership degree and instantaneous inertia deficiency are proposed to identify the disturbance-sensitive buses and inertia-deficient buses from the two aspects of spatio-temporal characteristics distribution of instantaneous equivalent inertia indicators and disturbance degree of buses.The transient frequency stability of the systen is quantitily assessed from the part to the whole. Finally

the modified IEEE 39-bus system and the modified IEEE 118-bus system are taken as cases to verify the effectiveness of the proposed indicators and the correctness of the assessment results.

关键词

Keywords

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