考虑空洞效应的风电系统概率实用稳定域划分

胡文曦; 吴玉菲; 马晓阳; 杨顺; 梁锦文; 袁泽惠

doi:10.7500/AEPS20250226006

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考虑空洞效应的风电系统概率实用稳定域划分

学术研究 | 更新时间：2026-02-28

- 考虑空洞效应的风电系统概率实用稳定域划分
- Probabilistic Practical Stability Region Partition of Wind Power System Considering Hole Effect
- 电力系统自动化 2025年49卷第21期页码：41-52
- 作者机构：
  
  四川大学电气工程学院，四川省成都市 610065
- 作者简介：
  
  胡文曦(1993—)，男，博士，副研究员，硕士生导师，主要研究方向：电能质量分析与控制、新能源并网优质供电技术。E-mail：huwenxi@scu.edu.cn
  吴玉菲(2001—)，女，硕士研究生，主要研究方向：风电系统稳定性分析。E-mail：1265527014@qq.com
  马晓阳(1991—)，男，通信作者，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：新能源并网控制、电能质量分析、新型电力系统稳定性分析。E-mail：mxy_scu@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52107117)
- DOI：10.7500/AEPS20250226006
  中图分类号：
- 收稿：2025-02-26，
  
  修回：2025-07-11，
  
  网络首发：2025-08-14，
  
  纸质出版：2025-11-10
- 稿件说明：
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胡文曦,吴玉菲,马晓阳等.考虑空洞效应的风电系统概率实用稳定域划分[J].电力系统自动化,2025,49(21):41-52.

HU Wenxi,WU Yufei,MA Xiaoyang,et al.Probabilistic Practical Stability Region Partition of Wind Power System Considering Hole Effect[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(21):41-52.
胡文曦,吴玉菲,马晓阳等.考虑空洞效应的风电系统概率实用稳定域划分[J].电力系统自动化,2025,49(21):41-52. DOI： 10.7500/AEPS20250226006.

HU Wenxi,WU Yufei,MA Xiaoyang,et al.Probabilistic Practical Stability Region Partition of Wind Power System Considering Hole Effect[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(21):41-52. DOI： 10.7500/AEPS20250226006.

摘要

文中从非线性动力学角度，采用分岔理论分析了风电输出和负荷的概率特性对含双馈感应发电机的多机电力系统概率实用稳定域(PPSR)的影响。首先，建立了系统的非线性微分-代数方程组模型，从理论上论证了概率参数引入对系统分岔特性及稳定域拓扑性质的影响，特别是在特定概率参数下将使系统发生退化Hopf分岔（DHB）；其次，选择风电场有功输出和无功负载作为分岔参数，对系统进行分岔分析得到各类分岔点，进而划分系统的PPSR。基于此，计及概率特性划分不同概率条件下的PPSR，发现概率变化导致的DHB将诱发系统稳定域空洞效应，且概率的变化也可能改善系统稳定裕度。最后，采用时域仿真法对PPSR划分结果进行准确性验证：PPSR可以更直观地评估风电并网系统的稳定性，并为实际工程中系统参数的调整提供参考。

Abstract

From the perspective of nonlinear dynamics

the effects of the probabilistic characteristics of wind power output and load on the probabilistic practical stability region (PPSR) of a multi-machine power system with doubly-fed induction generators (DFIGs) is analyzed using the bifurcation theory. Firstly

a nonlinear differential-algebraic equation model of the system is established

and the influence of introducing probability parameters on the bifurcation characteristics of the system and the topological properties of the stability region is theoretically demonstrated. In particular

it’s shown that the degenerate Hopf bifurcation (DHB) will occur under specific probability parameters. Secondly

the active power output of the wind farm and the reactive power load are selected as bifurcation parameters to conduct bifurcation analysis of the system and obtain various bifurcation points

thereby partitioning the PPSR of the system. Based on this

considering the probabilistic characteristics

the PPSR under different probabilistic conditions is partitioned. It is found that the DHB caused by probability change will induce the hole effect in the system’s stability region

and the change of probability may also improve the system’s stability margin. Finally

the time-domain simulation method is employed to verify the accuracy of the PPSR partition results. The PPSR can more intuitively evaluate the stability of the wind power grid-connected system and provide reference for the parameter adjustment of the system in practical engineering.

关键词

Keywords

references

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