Synchronization Instability of Inverter-Based Generation During Asymmetrical Grid Faults
传统电力系统的暂态稳定性与发电机保持与网络正序电压同步的能力有关,无论是对称故障还是不对称故障。相反,正序和负序同步应该关注逆变器为基础的发电(IBG)在不对称故障。这是因为最新的电网规范规定,IBG在穿越不对称故障时应注入双序电流。目前,对非对称故障下的同步稳定性知之甚少。这与单独的正序列同步显著不同,因为涉及耦合的双序列同步。本文旨在填补这一空白。考虑不对称故障下的序耦合,建立了IBG的双序同步模型。基于该模型,确定了稳态平衡点应满足的条件。这些条件揭示了同步不稳定性的可能类型,包括正序主导的不稳定性和负序主导的不稳定性。对于不同类型的失稳,定量分析了影响失稳的主要因素,并通过对电流注入幅值的限制来反映。超过该限制将导致失去正序和负序同步。仿真和半实物仿真实验验证了模型和分析的正确性。
2021-07-23 cs.SY eess.SY
Transient Synchronization Stability Analysis of Wind Farms with MMC-HVDC Integration Under Offshore AC Grid Fault
MMC-HVDC并网的海上风电场可能发生短路故障,而其暂态稳定性分析尚不完善。本文从故障发生到故障后的整个系统状态出发,分析了该系统的失步机理,并对故障类型和故障清除进行了讨论。提出了一种稳定性指标来量化系统的暂态同步稳定性,该指标不仅可以评估故障清除后风电机组能否与海上MMC并网,还可以评估稳定性改善方法的性能。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了6种工况的仿真试验,通过数值仿真和所提稳定性指标对现有的4种稳定性改善方法的性能进行了比较。
2021-10-25 cs.SY eess.SY
Towards Critical Clearing Time Sensitivity for DAE Systems with Singularity
标准的电力系统模型是参数相关微分代数方程(DAE)类型。暂态事件发生后,电压崩溃可以作为暂态潮流解的分叉而发生,其特征在于系统轨迹到达状态空间中的奇异表面,在该奇异表面处电压因果关系丧失。如果故障预计会导致电压崩溃,则需要采取预防性控制决策,例如改变AVR设置,以增强系统稳定性。在这方面,临界清除时间(CCT)的可控系统参数的灵敏度的知识可以有很大的帮助。DAE系统的拟稳定边界比ODE系统更复杂,其中除了不稳定平衡点(UEP)和周期轨道之外,奇异性起着重要作用,使问题具有挑战性。稳定性边界则由许多动态不同的组件。在目前的工作中,我们推导出CCT敏感性的临界故障的轨迹相交的奇异表面本身,这是一个这样的组件形成的稳定边界的现象的表达式。为了获得视觉上的洞察力,一个小的测试系统的结果进行了说明。
2020-02-20 cs.SY eess.SY
Design-Oriented Transient Stability Analysis of Grid-Connected Converters with Power Synchronization Control
Aalborg Universitet(奥尔堡大学)
本文通过相平面分析电网连接逆变器功率同步控制系统的暂态稳定性,揭示了在暂态扰动后存在平衡点时系统能维持与电网同步,而在电网故障无平衡点时确定了临界解列角,该角度等于故障后运行中不稳定平衡点的功率角,为电力系统保护设计提供了依据,同时发现即使故障解列角超过临界角,系统仍可在约一个振荡周期内重新同步,从而降低延迟故障解列导致系统崩溃的风险。
2018-10-28 cs.SY eess.SY
Remote-Strong-Grid-Point-Based Synchronization Strategy with Fault Ride-Through Capability for Distributed Energy Resources Connected to Weak Grids
提出了一种新的基于电流注入的分布式能源通过电压源换流器故障接入弱电网的控制策略。电流注入控制器不再与公共耦合点同步,在公共耦合点处,测量的电压信号可能受到弱电网中的故障的严重影响,而是与电压为刚性的强电网点同步。结果表明,长输电线引起的电压源换流器与电网电压之间的相位差不会影响功率控制。此外,提出了一种时延补偿方法,该方法可以容忍由强网格点的同步信号传输引入的通信时延。所提出的控制策略的性能进行了验证与RTDS技术的实时数字仿真器使用开关转换器模型。
2019-08-10 cs.SY eess.SY
Synchronization Stability Analysis and Enhancement of Grid-Tied Multi-Converter Systems
电网故障时并网变流器的同步不稳定性是一个严重的问题。对于锁相环同步变流器,电网故障时的同步稳定性要求锁相环能够与电网同步。对于满足电网无功电流支持等规范要求具有重要意义。然而,在高阻抗弱电网的背景下,同步并不总是容易实现。一方面,变换器的端电压易受输出电流的影响而变化。另一方面,在互连到电网的多个转换器之间存在相互作用。因此,在电网故障期间可能发生转换器的失步(LOS)。以往的研究主要针对单变流器无穷大系统的LOS问题,但大多忽略了多变流器间的相互影响。先前解决LOS问题的努力对于多转换器系统也是有疑问的。建立了多换流器无穷大系统模型,分析了电网故障时多换流器相互作用导致LOS的根本原因。此外,前馈补偿锁相环(FFC-PLL)的方法适用于多个转换器系统的发展,以解决LOS的问题。仿真结果验证了该方法的有效性。
2020-06-12 cs.SY eess.SY
Fault-tolerant properties of scale-free linear protocols for synchronization of homogeneous multi-agent systems
本文研究无标度线性协议在有向生成树消失后的行为,证明网络分解为同步的基本双连通分量,其余节点收敛到其轨迹的固定加权平均。
2024-10-24 cs.SY eess.SY
Transient synchronization stability analysis and assessment of DFIG system under severe faults
本文针对DFIG系统严重故障下LVRT全过程暂态稳定机制不明确的问题,划分四阶段建立机理模型,基于GSE分析动态特性,提出BOA和EAC的暂稳评估方法,经仿真与实验验证,解决了工程中的稳定性分析难题。
2025-03-24 cs.SY eess.SY
Structural Decoupling and Current-Angle Steering for Post-Fault Recovery of Current-Limited Grid-Forming Inverters
研究电流受限型并网逆变器故障后恢复问题,提出结合结构解耦虚拟导纳电压控制与电流角度控制的故障后恢复框架,可改善同步轨迹演化、稳定恢复边界,实验验证能消除故障后不良转换,实现可靠同步恢复。
2026-07-13 cs.SY eess.SY
Enhanced Fault Ride-Through Grid Forming with Transient Synchronisation Stability and Current Saturation
针对电网构网型变换器在故障期间因电流饱和导致的暂态失步问题,提出一种基于虚拟磁通估计的自适应电流饱和算法,以增强暂态同步稳定性并满足低电压穿越要求,通过HIL实验验证了其有效性。
2025-06-24 cs.SY eess.SY
Cluster-based Network Time Synchronization for Resilience with Energy Efficiency
提出基于聚类的去中心化时间同步协议C-sync,通过引入多参考节点限制跳数并隔离故障,在保证精度的同时显著降低了能耗并提升了弹性与可扩展性。
2024-09-22 cs.DC cs.NI cs.SY
Transient Synchronization Stability Analysis of SG-DFIG Parallel System Considering Complete LVRT Processes
Huazhong University of Science and Technology(华中科技大学);Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co,. Ltd(广东电网有限责任公司广州供电局)
研究考虑完整LVRT过程的SG-DFIG并联系统暂态同步稳定性,基于DFIG的LVRT划分暂态过程阶段并建模,推导GSE,提出改进等面积准则方法,为混合系统TSS机制提供清晰物理图景,紧密联系传统SG主导电力系统暂态稳定性。
2026-07-29 cs.SY eess.SY
Transient Stability Assessment for Current Constrained and Unconstrained Fault Ride-Through in Virtual Oscillator Controlled Converters
统一虚拟振荡器控制器(uVOC)继承了基于振荡器的网格形成(GFM)控制器所提供的严格分析基础,并实现了快速过流限制和故障穿越(FRT)。有效FRT的控制设计需要暂态稳定性分析。现有的暂态稳定分析方法和研究局限于只考虑电流无约束的情况下,或忽略了同时的功角和电压动态。在电流约束故障下,电压和功角动态是强耦合的,两者在确定暂态稳定性中起着关键作用。因此,通常用于暂态稳定性研究的两者的解耦分析不能提供对系统动态的全面了解。在这项工作中,整体FRT方法uVOC和全面的建模和分析方法的暂态稳定性下的电流饱和和不饱和对称交流故障的发展。我们利用相平面分析的整个系统在一个单一的图形表示,以获得整体的洞察力耦合的电压和功角动态。通过仿真和硬件实验验证了FRT控制器和分析方法的有效性。结果表明,uVOC是不受限制的临界清除角不同下垂和虚拟同步机(VSM)型二阶控制器。
2020-11-18 cs.SY eess.SY
A Time-to-Boundary Margin for Transient Stability: Unifying Critical Clearing Time and Operating-Point Drift
Technical University of Košice(科希策工业大学)
提出暂态稳定裕度M,定义为联合状态-参数运动首次到达生存边界的时间,统一了临界清除时间(CCT)和运行点漂移两种极限,并在单机无穷大系统中精确等于CCT。
2026-07-03 cs.SY eess.SY
Angular Stability Analysis of Parallel Connected Grid-following PV Inverters
本文研究低惯量弱电网中并联跟网式光伏逆变器的暂态功角稳定性,揭示线路阻抗、视在功率及最大电流限制对逆变器失步和临界故障清除时间的影响。
2023-04-06 cs.SY eess.SY
A Unified Theory for Transient Synchronization Stability Analysis of Renewable Dominated Power Systems
本文针对可再生能源主导电力系统的暂态同步稳定性问题,建立并统一了可再生能源设备暂态切换机制模型,提出基于广义摇摆方程和改进等面积准则的分析方法,实现了对系统暂态动态的统一理论分析。
2025-11-11 cs.SY eess.SY
A Comprehensive Review on Power System Risk-Based Transient Stability
电力系统正变得比以往任何时候都更加复杂,因此运行接近其稳定极限。此外,随着可再生风力发电需求的不断增长,以及维持安全电力系统的要求,暂态稳定的重要性不能被高估。考虑到其在电力系统安全中的重要性,重要的是提出一种不同的方法来提高暂态稳定性,考虑不确定性。目前确定性的工业实践的暂态稳定评估忽略了变量(故障类型,故障位置,故障清除时间等)的概率性质。这些方法通常提供了一个谨慎的原则,并可能导致高价的扩张项目或运营限制。随着系统不确定性的增加和电力市场的普遍放松,传统的暂态稳定分析中引入风险因素有很强的必然性。随着电力系统动态特性的日益复杂化,对现代电网的暂态稳定性进行准确评估已成为规划和实时运行中的一项严格要求。此外,预测状态和故障反应中的不确定性来源的增加高度意味着在评估暂态稳定性中实施基于风险的方法。因此,本文旨在提供一个全面的审查基于风险的电力网络暂态稳定性和相关的研究。相信这篇综述可以为电力系统规划和安全领域的研究人员提供一个开端。
2022-06-08 cs.SY eess.SY
Design-Oriented Transient Stability Analysis of PLL-Synchronized Voltage-Source Converters
Aalborg University(奥尔堡大学)
本文针对电压源逆变器(VSC)的暂态稳定性问题,采用相平面方法进行设计导向分析,揭示了一阶和二阶锁相环(PLL)在大扰动下的稳定作用,提出了一种在故障发生和清除过程中能切换一阶和二阶PLL的自适应PLL,以保持暂态稳定性和相位跟踪精度。
2019-09-02 cs.SY eess.SY
A Benchmark Graph Dataset for Transient Stability Assessment of the IEEE 9-Bus System: 20,000 Scenarios with Full Generator Trajectories
Institut de recherche d’Hydro-Québec(魁北克水电研究院)
该研究发布了含20000种场景的IEEE 9节点系统暂态稳定评估基准图数据集,支持多种电力系统相关任务及不同学习方法的对比。
2026-08-20 cs.SY eess.SY
Inertia Matching Principle: Improving Transient Synchronization Stability in Hybrid Power Systems With VSGs and SGs
Hohai University(河海大学);State Grid Electric Power Research Institute(国家电网电力科学研究院)
本文研究了混合虚拟同步发电机与同步发电机的电力系统暂态同步稳定性,提出惯性匹配原理,揭示了惯性匹配对稳定性的影响,并提出协调稳定策略以提升同步稳定性。
2026-04-21 cs.SY eess.SY
Transient Stability of Offshore Energy Hubs
Technical University of Denmark (DTU)(丹麦技术大学);University of Wisconsin–Madison(威斯康星大学麦迪逊分校)
针对海上能源枢纽中电网构型模块化多电平换流器的电流限制问题,提出结合可变虚拟阻抗和虚拟功率的统一限流策略,通过P-delta分析证明其能提升暂态稳定性,EMT仿真验证了有效性。
2026-06-09 cs.SY eess.SY
Transient Stability of Low-Inertia Power Systems with Inverter-Based Generation
本研究探讨低惯性电力系统与逆变器为基础的发电(IBG)的暂态稳定性,并提出了一个充分的稳定性准则。在低惯性电网中,在故障情况下,IBG的电磁动力学和同步发电机(SG)的机电动力学之间会产生瞬态相互作用。为此,建立了IBG-SG混合系统,并建立了系统的三角形功率频率模型。在此基础上,从能量角度揭示了不同于传统电力系统的暂态失稳机理。首先,两个失步(LOS)类型被确定的基础上,由于故障下的IBG和SG的惯性之间的不匹配的相对功率不平衡。第二,相对角度和频率会在故障瞬间跳变,从而影响系统能量。第三,余弦阻尼系数引起正能量耗散,从而有助于系统稳定性。利用能量函数法,提出了一种统一的两种视线类型判别准则。该判据被证明是解决跳跃和余弦阻尼系数对系统稳定性影响的充分稳定条件。仿真结果验证了该判据的有效性。
2022-04-21 cs.SY eess.SY
Transient Stability Analysis for Grid Following Converters in Low-Inertia Power Systems by Direct Method
本文针对低惯性系统中跟网型变流器的暂态稳定性问题,提出基于Zubov的直接法以准确估计吸引域边界和临界切除时间,解决了传统方法在负阻尼和角动态复杂性下的不适用问题。
2025-08-19 cs.SY eess.SY