Emergency Frequency Control Strategy of Microgrid Clusters for Extreme Survival of Critical Urban Loads

WANG Ziyuan; XU Yin; WU Xiangyu; LI Jiaxu

doi:10.7500/AEPS20241024004

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Emergency Frequency Control Strategy of Microgrid Clusters for Extreme Survival of Critical Urban Loads

Basic Research | 更新时间：2025-07-04

- Emergency Frequency Control Strategy of Microgrid Clusters for Extreme Survival of Critical Urban Loads
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 12, Pages: 110-120(2025)
- 作者机构：
  
  北京交通大学电气工程学院，北京市 100444
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2022YFB2405500);State Grid Shanghai Municipal Electric Power Company(52094023003J)
- DOI：10.7500/AEPS20241024004
  CLC：
- Received：24 October 2024，
  
  Revised：2024-11-25，
  
  Published Online：15 January 2025，
  
  Published：25 June 2025
- 稿件说明：
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王子渊,许寅,吴翔宇等.面向城市关键负荷极限生存的微网群紧急频率控制策略[J].电力系统自动化,2025,49(12):110-120.

WANG Ziyuan,XU Yin,WU Xiangyu,et al.Emergency Frequency Control Strategy of Microgrid Clusters for Extreme Survival of Critical Urban Loads[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(12):110-120.
王子渊,许寅,吴翔宇等.面向城市关键负荷极限生存的微网群紧急频率控制策略[J].电力系统自动化,2025,49(12):110-120. DOI： 10.7500/AEPS20241024004.

WANG Ziyuan,XU Yin,WU Xiangyu,et al.Emergency Frequency Control Strategy of Microgrid Clusters for Extreme Survival of Critical Urban Loads[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(12):110-120. DOI： 10.7500/AEPS20241024004.

摘要

城市电网外部受电比例高，极端事件导致的城市上级电网送电通道连通性故障可能引发大停电事故。在此极限场景下，通过微网群灵活自组态运行保供，可实现重要负荷极限生存。然而，微电网在突发功率缺额下暂态频率波动大，直接影响自组态运行保供成败。首先，提出了微网群极限生存问题求解框架，并基于系统频率响应模型构建了考虑多源协同的微电网动态频率约束。其次，基于前向欧拉法将包含常微分方程、限幅环节等非线性约束的微电网频率响应模型差分离散化。根据故障后微网群频率暂态响应过程中的切机切负荷情况，考虑惯量等效约束、控制动作延迟约束以及动态切分约束构建了微网群极限生存模型。通过求解一个混合整数线性规划模型，得到微网群紧急频率控制策略和切分状态，以协调多种调频资源，并在保证频率安全的同时最小化切负荷量。该模型可利用成熟的商用求解器高效求解。最后，通过算例仿真分析，验证了所提微网群紧急频率控制策略的有效性和优越性。

Abstract

The proportion of electricity received from outside of the urban power grid is high

and extreme events leading to connectivity failures in the power transmission channels of the superior urban power grid may cause blackouts. In this extreme scenario

by flexible self-configuration operation and supply guarantee of microgrid clusters

the extreme survival of critical loads can be achieved. However

the large transient frequency fluctuation of microgrids during sudden power shortages directly affects the success of self-configuration operation and supply guarantee. Firstly

a framework for solving the extreme survival problem of microgrid clusters is proposed

and dynamic frequency constraints for microgrids considering multi-source collaboration are constructed based on the system frequency response model. Secondly

the frequency response model of microgrid containing nonlinear constraints such as ordinary differential equations and damping is differentially discretized based on the forward Euler method. Then

according to the generator tripping and load shedding during the transient frequency response of microgrid clusters

a microgrid cluster model for extreme survival is constructed considering inertia equivalent constraints

control action delay constraints and dynamic segmentation constraints. By solving a mixed-integer linear programming model

the emergency frequency control strategy and the segmentation state of microgrid clusters are obtained to coordinate multiple frequency regulation resources and minimize the load shedding volume while ensuring frequency safety. This model can be efficiently solved using mature commercial solvers. Finally

the effectiveness and superiority of the proposed emergency frequency control strategy of microgrid clusters are verified through numerical simulation analysis.

关键词

Keywords

references

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