电压跌落引发系统规模化新能源低穿短时有功冲击量评估

朱玲; 姜涛; 薛峰; 刘福锁; 黄锡芳; 李威

doi:10.7500/AEPS20240312004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

电压跌落引发系统规模化新能源低穿短时有功冲击量评估

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 电压跌落引发系统规模化新能源低穿短时有功冲击量评估
- 暂无标题
- 电力系统自动化 2025年49卷第8期页码：149-158
- 作者机构：
  
  1.东北电力大学电气工程学院，吉林省吉林市 132012
  2.国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团有限公司），江苏省南京市 211106
  3.电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室，江苏省南京市 211106
- 作者简介：
  
  朱玲(1986—)，女，博士研究生，高级工程师，主要研究方向：高比例新能源电力系统安全稳定分析与控制。E-mail：zhuling@sgepri.sgcc.com.cn
  姜涛(1983—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统安全性与稳定性分析、综合能源系统。E-mail：t.jiang@aliyun.com
  薛峰(1971—)，男，博士，研究员级高级工程师，博士生导师，主要研究方向：电力系统安全稳定分析与控制。E-mail：xue-feng@sgepri.sgcc.com.cn
- 基金信息：
  
  国家电网有限公司科技项目(5100-202440016A-1-1-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20240312004
  中图分类号：
- 收稿：2024-03-12，
  
  修回：2024-06-30，
  
  网络出版：2024-08-15，
  
  纸质出版：2025-04-25
- 稿件说明：
移动端阅览
朱玲,姜涛,薛峰等.电压跌落引发系统规模化新能源低穿短时有功冲击量评估[J].电力系统自动化,2025,49(8):149-158.

ZHU Ling,JIANG Tao,XUE Feng,et al.Short-term Active Power Impact Assessment for Low Voltage Ride-through of System Large-scale Renewable Energy Caused by Voltage Drop[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):149-158.
朱玲,姜涛,薛峰等.电压跌落引发系统规模化新能源低穿短时有功冲击量评估[J].电力系统自动化,2025,49(8):149-158. DOI： 10.7500/AEPS20240312004.

ZHU Ling,JIANG Tao,XUE Feng,et al.Short-term Active Power Impact Assessment for Low Voltage Ride-through of System Large-scale Renewable Energy Caused by Voltage Drop[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):149-158. DOI： 10.7500/AEPS20240312004.

摘要

随着新能源替代同步机接入电网的比例不断攀升，系统电压支撑能力下降，故障点电压跌落可引发新能源规模化进入低电压穿越。为刻画电力系统故障扰动后的稳定运行风险及指导稳定控制措施量选取，扰动引发新能源低电压穿越风险与系统短时有功冲击量的快速准确评估显得尤为重要。为此，从机理解析层面，首先计及故障期间发电机暂态支撑与新能源低电压穿越无功支撑作用，改进传统电压交互因子法，提出适用于大电网的故障扰动期间新能源节点电压跌落评估方法。进一步，基于新能源暂态机电尺度功率响应特性，提出系统规模化新能源低电压穿越短时有功冲击量快速评估方法。最后，以含新能源的新英格兰39节点系统为例，仿真验证了所提短时有功冲击量评估方法的有效性。

Abstract

With the increasing proportion of renewable energy replacing synchronous generators

the system voltage support capability decreases

and the voltage drop at the fault point can trigger large-scale renewable energy to enter low voltage ride-through (LVRT). In order to describe the stable operation risk after the power system fault disturbance and guide the selection of stability control measures

it is particularly important to quickly and accurately assess the LVRT risk of renewable energy caused by disturbances and the short-term active power impact of the system. Therefore

from the perspective of mechanism analysis

the transient support of the generators during faults and the reactive power support of renewable energy entering LVRT are firstly considered. The traditional voltage interaction factor method is improved

and an assessment method for the bus voltage drop of renewable energy during fault disturbances suitable for large-scale power grids is proposed. Furthermore

based on the transient power response characteristics of renewable energy on the electromechanical scale

a rapid assessment method for the short-term active power impact of LVRT of system large-scale renewable energy is proposed. Finally

taking the New England 39-bus system with renewable energy as a case

the effectiveness of the proposed assessment method for the short-term active power impact is verified through simulation.

关键词

Keywords

references

卓振宇，张宁，谢小荣，等 . 高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

ZHUO Zhenyu ， ZHANG Ning ， XIE Xiaorong ， et al . Key technologies and developing challenges of power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

杨鹏，刘锋，姜齐荣，等 . “双高”电力系统大扰动稳定性：问题、挑战与展望［J］. 清华大学学报（自然科学版）， 2021 ， 61 （ 5 ）： 403 - 414 .

YANG Peng ， LIU Feng ， JIANG Qirong ， et al . Large-disturbance stability of power systems with high penetration of renewables and inverters： phenomena， challenges， and perspectives ［J］. Journal of Tsinghua University （Science and Technology）， 2021 ， 61 （ 5 ）： 403 - 414 .

丁磊，郭一忱，鲍威宇，等 . 能量视角下的电力系统惯量［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 8 ）： 3 - 13 .

DING Lei ， GUO Yichen ， BAO Weiyu ， et al . Inertia of power systems from energy perspective ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 8 ）： 3 - 13 .

兰天楷，孙华东，徐式蕴，等 . 新能源低电压穿越主导的电力系统暂态电压失稳机理分析［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 12 ）： 58 - 67 .

LAN Tiankai ， SUN Huadong ， XU Shiyun ， et al . Mechanism analysis of power system transient voltage instability dominated by low voltage ride-through of renewables ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 12 ）： 58 - 67 .

O’SULLIVAN J ， ROGERS A ， FLYNN D ， et al . Studying the maximum instantaneous non-synchronous generation in an island system—frequency stability challenges in Ireland ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2014 ， 29 （ 6 ）： 2943 - 2951 .

李兆伟，方勇杰，吴雪莲，等 . 频率紧急控制中动作时延和措施量对低惯量系统控制有效性的影响分析［J/OL］. 电工技术学报： 1 - 13 ［ 2023-11-22 ］. https：//doi.org/10.19595/j.cnki.1000-675 3.tces.231175 https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.231175 .

LI Zhaowei ， FANG Yongjie ， WU Xuelian ， et al . Influence of action delay and amount on the control effectiveness of low inertia systems in frequency emergency control ［J/OL］. Transactions of China Electrotechnical Society ： 1 - 13 ［ 2023-11-22 ］. https：//doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.231175 https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.231175 .

刘洋，王聪颖，夏德明，等 . 电网故障导致大面积风电低电压穿越对电网频率的影响分析及措施［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 9 ）： 3505 - 3513 .

LIU Yang ， WANG Congying ， XIA Deming ， et al . Influence of large area wind power low voltage ride-through on power grid frequency caused by power grid faults ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 3505 - 3513 .

魏玖明，李兆伟，李碧君，等 . 提升新能源短时性功率冲击下暂态频率安全的储能紧急控制策略［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 8 ）： 152 - 161 .

WEI Jiuming ， LI Zhaowei ， LI Bijun ， et al . Emergency control strategies using energy storage to enhance transient frequency safety under short-time power impact of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 8 ）： 152 - 161 .

CARAMIA P ， DI MAMBRO E ， VARILONE P ， et al . Impact of distributed generation on the voltage sag performance of transmission systems ［J］. Energies ， 2017 ， 10 （ 7 ）： 959 .

李子秀，陈宁，李建华，等 . 输电网故障时新能源并网点电压跌落及影响范围计算方法［J/OL］. 高电压技术： 1 - 9 ［ 2024-03-04 ］. https：//doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20230843 https://doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20230843 .

LI Zixiu ， CHEN Ning ， LI Jianhua ， et al . Method of calculating the voltage sag at POI and affected range of renewable energy under the faults in transmission network ［J/OL］. High Voltage Engineering ： 1 - 9 ［ 2024-03-04 ］. https：//doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20230843 https://doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20230843 .

贾科，侯来运，毕天姝，等 . 基于故障区域局部迭代的工程实用化新能源短路电流计算［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 13 ）： 151 - 158 .

JIA Ke ， HOU Laiyun ， BI Tianshu ， et al . Practical engineering calculation of short-circuit current for renewable energy based on local iteration of fault area ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 13 ）： 151 - 158 .

张帆，洪潮，赵利刚，等 . 考虑直流输电系统小扰动响应特性的多馈入直流相互作用因子计算方法研究［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 18 ）： 5308 - 5315 .

ZHANG Fan ， HONG Chao ， ZHAO Ligang ， et al . Study on calculation method of multi-infeed HVDC interaction factor considering small disturbance response characteristics of HVDC transmission system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 18 ）： 5308 - 5315 .

陈修宇，韩民晓，刘崇茹 . 直流控制方式对多馈入交直流系统电压相互作用的影响［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 2 ）： 58 - 63 .

CHEN Xiuyu ， HAN Minxiao ， LIU Chongru . Impact of control modes on voltage interaction between multi-infeed AC-DC system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 2 ）： 58 - 63 .

邵瑶，汤涌 . 采用多馈入交互作用因子判断高压直流系统换相失败的方法［J］. 中国电机工程学报， 2012 ， 32 （ 4 ）： 108 - 114 .

SHAO Yao ， TANG Yong . A commutation failure detection method for HVDC systems based on multi-infeed interaction factors ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2012 ， 32 （ 4 ）： 108 - 114 .

张嵩，李国庆，姜涛 . 基于临界熄弧角的多馈入直流系统换相失败判断方法［J］. 东北电力大学学报， 2014 ， 34 （ 1 ）： 47 - 51 .

ZHANG Song ， LI Guoqing ， JIANG Tao . A method of delimiting commutation failure of multi-infeed HVDC system based on critical extinction angle ［J］. Journal of Northeast Electric Power University ， 2014 ， 34 （ 1 ）： 47 - 51 .

郑晨一，汤奕 . 考虑多直流无功交互影响的换相失败预防协调控制方法［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 4 ）： 102 - 110 .

ZHENG Chenyi ， TANG Yi . Coordinated control method for commutation failure prevention considering reactive power interaction among multiple HVDC systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 4 ）： 102 - 110 .

叶全，郭春义 . 多馈入直流输电系统换相失败风险区域识别（一）：计及故障期间直流电流动态特性的换相失败判别方法［J/OL］. 中国电机工程学报： 1 - 12 ［ 2023-03-29 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220809.1019.002.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220809.1019.002.html .

YE Quan ， GUO Chunyi . Commutation failure risk areas identification for multi-infeed HVDC system （Part Ⅰ）： a method to discriminate the commutation failure considering the dynamic change of DC current under fault condition ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ： 1 - 12 ［ 2023-03-29 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220809.1019.002.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20220809.1019.002.html .

艾斯卡尔，朱永利，唐斌伟 . 风力发电机组故障穿越问题综述［J］. 电力系统保护与控制， 2013 ， 41 （ 19 ）： 147 - 153 .

AISIKAER ， ZHU Yongli ， TANG Binwei . Summarizing for fault ride through characteristics of wind turbines ［J］. Power System Protection and Control ， 2013 ， 41 （ 19 ）： 147 - 153 .

葛路明，曲立楠，陈宁，等 . 光伏逆变器的低电压穿越特性分析与参数测试方法［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 18 ）： 149 - 156 .

GE Luming ， QU Linan ， CHEN Ning ， et al . Characteristic analysis of low voltage ride-through and parameter test method for photovoltaic inverter ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 18 ）： 149 - 156 .

曲立楠，葛路明，朱凌志，等 . 光伏电站暂态模型及其试验验证［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 10 ）： 170 - 175 .

QU Linan ， GE Luming ， ZHU Lingzhi ， et al . Transient modeling of photovoltaic power plant and its test validation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 10 ）： 170 - 175 .

侯俊贤，王小海，陶向宇，等 . 基于实测数据的双馈风电机电暂态仿真模型参数识别方法［J］. 电力建设， 2015 ， 36 （ 12 ）： 48 - 56 .

HOU Junxian ， WANG Xiaohai ， TAO Xiangyu ， et al . Parameter identification method of double-fed wind power electromechanical transient simulation model based on measured data ［J］. Electric Power Construction ， 2015 ， 36 （ 12 ）： 48 - 56 .

国家电力调度控制中心 . 新能源仿真建模与安全稳定计算［M］. 北京：中国电力出版社， 2021 .

National Electric Power Dispatching and Control Center . New energy simulation modeling and security and stability calculation ［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2021 .

CIGRE Working Group B4.41 . Systems with multiple DC infeed ［C］// CIGRE ， August 24-29 ， 2008 ， Paris， France .

国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会 . 风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电： GB/T 19963.1—2021 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2021 .

State Administration for Market Regulation ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Technical specification for connecting wind farm to power system： Part 1： on shore wind power ： GB/T 19963.1—2021 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2021 .

国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会 . 光伏发电站接入电力系统技术规定： GB/T 19964—2012 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2013 .

General Administration of Quality Supervision ， Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Technical requirements for connecting photovoltaic power station to power system ： GB/T 19964—2012 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2013 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

计及短时有功冲击的新能源高占比外送系统频率紧急控制策略