Page 68 - 电力与能源2023年第五期

第 44 卷 第 5 期
电力与能源
490 2023 年 10 月

DOI：10.11973/dlyny202305013
能源技术

计及虚拟惯性的风电场接入双机系统

暂态稳定性研究

曹博源 ，王 爽 ，丁 骎 2
2
1
（1. 国网上海市电力公司电力科学研究院，上海 200437；2. 国网上海市电力公司浦东供电公司，上海 200122）

摘 要：具备虚拟惯量的变速风电机组接入电网后，发电系统的暂态特性将因惯量可控而更加多样化。首先，
基于两区域发电系统，根据双馈风机（DFIG）的暂态特性推导出风电场等值模型，理论分析双馈风机组成的大
规模风电场附加虚拟惯性后对系统功角首摆的影响。其次，针对接纳风电后的两区域电网，利用扩展等面积
定则分析了附加虚拟惯性的风电场接入两机系统后系统暂态功角稳定性的变化。最后，通过对风电高渗透率
的四机两区域电网的仿真分析，验证该暂态稳定机理的正确性。
关键词：双馈风机；暂态功角稳定；惯性控制；扩展等面积定则
作者简介：曹博源（1991—），男，硕士，研究方向为新型电力系统下新能源并网技术。
中图分类号：TM614 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2023）05-0490-06
Study on Transient Stability of Wind Farm Connected DFIG Considering Virtual Inertia

2
1

CAO Boyuan ，WANG Shuang ，DING Qin 2

（1. State Grid Shanghai Electric Power Research Institute，SMEPC，Shanghai 200437，China；

2. State Grid Pudong Power Supply Company，SMEPC，Shanghai 200122，China）

Abstract：After the variable speed wind turbine with virtual inertia is connected to the power grid, the transient
characteristics of the power generation system will be more diversified due to the inertia control. Firstly, based on
the two-region power generation system, the equivalent model of wind farm is derived according to the transient
characteristics of double-fed induction generator (DFIG), and the influence is theoretically analyzed on the first
swing of power angle produced by the virtual inertia of the large-scale wind farm with DFIG access. Secondly,
based on the extended equal area rule, the transient power angle stability of a wind farm with additional virtual in⁃
ertia is analyzed. Finally, the correctness of the transient stability mechanism is verified by the simulation analysis
of the four-machine two-region power grid with high permeability of wind power.

Key words：doubly-fed induction generator （DFIG），transient power angle stability，inertial control，extended

equal area rule
变速风电机组通过虚拟惯性控制为系统提供 目前，含风电的电力系统暂态稳定性已经取
惯性支持，可有效避免系统惯性的削弱，提高系统 得了不少研究成果，通常是通过对风电机组或风
频率的稳定性 ［1-3］ 。然而，在高风电渗透率的互联 电场进行等值建模，然后借助直接法和时域仿真
区域电网中，变速风电机组具备的大量可控虚拟 分析法进行分析。直接法主要是通过采用能量函
惯量，将显著改变联络线两端发电机群的惯量大 数来分析风电机组并入电网后系统能量的变化，

小，引起发电机群间功角剧烈摇摆，改变电网暂态 进而分析电网的暂态稳定性。如文献［6］在传统
稳定水平，影响电力系统的安全稳定运行 ［4-5］ 。因 经典网络能量函数的基础上推导了含有大容量风
此，研究风电机组虚拟惯量对大区域互联系统暂 电时的网络暂态能量函数的表达式，分析结果表
态稳定性的影响显得十分必要。 明，当系统中含有大容量的双馈风电机组时，暂态