Revisiting the Effect of Grid-Following Converter on Frequency Dynamics -- Part I: Center of Inertia
本文通过建立含跟网型变流器的多发电机聚合模型，揭示了GFL经虚拟联络功率支撑惯量中心频率的机制，并验证其影响虽弱但时变且可调。
2025-07-21 cs.SY eess.SY
Use Non-Energy-Curtailment Resources for Primary Frequency Response in Future Low-Inertia Power Grids
由于惯性和调速器响应的降低，光伏（PV）渗透率的增加将显著削弱电网的一次频率响应。PV惯性和调速器仿真需要保留PV输出，并导致太阳能浪费。本文利用现有的电网资源，并探讨在互联水平下高光伏渗透率下的一次频率响应的能量存储。基于美国东部互联电网和德克萨斯州电网的实际模型，评估了与一次频率响应相关的多个因素的影响，包括调速器比率、调速器死区、下垂率和快速负荷响应。此外，电池和超级电容器使用不同的控制策略的性能进行了研究，在这两个互联。本文量化了各种资源的潜力，以提高互连级的一次频率响应在高光伏渗透率，而不削减太阳能输出。
2021-03-16 cs.SY eess.SY
Comparative Analysis on Inertia Estimation Algorithms (IEAs) in Providing Proper Frequency Response
The University of Hong Kong（香港大学）；CLP Power Hong Kong（中华电力有限公司）
本文系统比较了多种惯性估计算法（滤波、拟合、RLS、KF）在频率响应中的应用，并探讨其对风能惯性仿真策略的影响，强调需鲁棒、自适应、数据驱动的估计框架以确保低惯性电网安全运行。
2026-09-16 cs.SY eess.SY
Computationally Efficient Analytical Models of Frequency and Voltage in Low-Inertia Systems
本文提出低惯量系统频率与电压的低阶解析模型，在逆变器占比增加时不增加计算负担，且比电磁暂态仿真快数个数量级，适用于规划、概率及筛选研究。
2025-11-06 cs.SY eess.SY
Security-Constrained Unit Commitment Con-sidering Locational Frequency Stability in Low-Inertia Power Grids
随着风能和太阳能发电装置的增加，电力系统中的传统同步发电机逐渐被取代，导致系统惯性显著减小。将系统频率保持在可接受的范围内对于电力系统的稳定性变得更加关键。在本文中，我们首先研究了区域间振荡对系统的频率变化率（RoCoF）安全的影响，然后，位置RoCoF占G-1应急稳定性的限制。通过实施这些频率相关的约束，基于位置的RoCoF约束的安全约束机组组合（LRC-SCUC）模型的建议。此外，一个有效的分段线性化（PWL）技术，制定了一个RoCoF线性化问题和线性化的非线性函数表示SCUC中的基于位置的RoCoF约束。仿真结果表明，包含惯性相关的约束，可以大大提高系统的稳定性，在较高的运营成本的代价。结果还表明，采用虚拟惯性技术不仅降低了系统的总成本，而且提高了系统的市场效率。
2022-05-30 cs.SY eess.SY
Dynamic Droop Approach for Storage-based Frequency Control
功率突然不平衡后的瞬时频率下降--频率最低点--对低惯性电力系统的频率稳定性提出了很大的挑战。由于低惯性被认为是深频率最低点的原因之一，因此由能量存储单元提供的虚拟惯性被认为是该问题的解决方案之一。在本文中，我们提出了一种新的方法与能量存储系统（ESS）的频率控制，称为动态下垂控制（iDroop），可以完全消除频率的最低点在瞬态。最低点消除允许我们进行频率稳定性评估，而不需要直接的系统动态数值模拟。我们直接比较我们开发的策略与通常的控制方法-虚拟惯性（VI）和下垂控制（DC）-并表明iDroop比两者都更有效地消除了最低点。更准确地说，iDroop在比虚拟惯性低得多的增益下实现了最低点消除，并且需要几乎$40\%$更少的存储功率容量来实现控制。此外，我们表明，而不切实际的控制增益所需的虚拟惯性，以实现最低点消除。
2019-10-14 cs.SY eess.SY
Online Security Assessment of Low-Inertia Power Systems: A Real-Time Frequency Stability Tool for the Australian South-West Interconnected System
在具有低转动惯量和高可再生能源渗透率的小型/中型孤立电网中，发电/负荷事故事件可能导致大的频率偏移，可能导致级联故障甚至停电。因此，对于系统运营商来说，能够实时监控网络状态并始终预测最大可能的频偏是至关重要的。本文介绍了一种实时频率稳定性（RTFS）工具，由澳大利亚能源市场运营商（AEMO）开发，并在西南互联系统（SWIS）的控制室中运行，以确保可用的旋转储备足够快，足以在任何条件下，特别是低惯性条件下阻止频率偏移。为了减少计算负担和不同的涡轮机调速器模型的复杂性，一个简单的一阶滞后函数与两个可调变量已被用于每个发电机。这些可调参数，以及其他关键的模型参数，如负载阻尼和惯性，已校准对实际的频率响应使用高速故障记录器数据的历史事件。正如在几个案例研究中所证明的，实时工具已被证明是准确的预测系统频率的轨迹后，可信的意外事件，从而表明，类似的实施可以在其他地方进行，而世界各地的电力系统的进展，以降低惯性。
2020-10-27 cs.SY eess.SY
Distributed Frequency Control in Power Grids with Low and Time-Varying Inertia
本文提出了一种分布式频率控制方法，在低和时变惯性下，由于可再生能源（RE）的逆变器连接的资源的高渗透率的电网。提出了一种基于分布式次梯度算法的分布式虚拟惯量分配方法。我们实现我们的分布式控制策略下充分和稀疏的通信架构。分布式全通信控制器和稀疏通信控制器实现了与集中式控制器相当的性能，并在6s内稳定了测试系统。我们研究了控制器性能对相位角与频偏、梯度步长和允许惯性系数变化率的目标函数权重的敏感性。我们观察到的状态和控制器的性能和努力的稳定时间容易受到梯度步长和目标权重的频率和角度偏差的变化。虽然角度与频偏的较高目标权重对其建立时间有积极影响，但对控制器性能和控制效果有负面影响。这项工作的影响是提出分布式控制方案作为新的机制，在初级和次级控制之前或与初级和次级控制一致，以安全地调节未来电网的频率。
2022-09-19 cs.SY eess.SY
Analysis of power system inertia estimation in high wind power plant integration scenarios
如今，电力系统的惯性正在改变，这是由可再生能源，主要是风力和光伏发电厂取代传统的单位。这一事实显著地影响了在功率不平衡下的电网频率响应。因此，可再生能源发电厂的新频率控制策略正在开发中，以模仿传统发电厂在这种突发事件下的行为。这些方法通常被称为“虚拟惯性仿真技术”。本文分析了不同的惯性估计方法对电力系统惯性估计的影响，讨论了在新的供电侧环境下各种方法的适用性和一致性。所建模的电力系统包括常规机组和风力发电厂，包括符合当前混合发电场景的风频控制策略。结果表明，所有考虑的方法提供了一个准确的结果，以估计等效惯量的基础上旋转发电机组直接连接到电网。然而，显着的差异时，发现频率控制策略包括在风力发电厂从电网解耦。在这种方式中，作者认为，它是必要的，以定义替代惯性估计方法，包括虚拟惯性仿真。本研究也提供了广泛的讨论和结果。
2020-05-05 cs.SY eess.SY
Nonlinear Virtual Inertia Control of WTGs for Enhancing Primary Frequency Response and Suppressing Drive-Train Torsional Oscillations
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Mississippi State University（密西西比州立大学）；University College Dublin（都柏林大学学院）；National Renewable Energy Laboratory（国家可再生能源实验室）
本文提出非线性虚拟惯性控制器，通过客观全息反馈理论提升风力发电机一次频率响应并抑制传动系统扭振，仿真显示其在抑制扭振、提升频率 nadir 和快速恢复转速方面优于现有方法。
2020-05-30 cs.SY eess.SY
Frequency Measurement Practices for Inertia Assessment in Inverter Based Resources Dominated Power Systems
National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）；Massachusetts Institute of Technology (MIT)（麻省理工学院）
本文针对逆变器主导电力系统，定义窗口惯性估计量并推导精确恒等式与闭式预测，通过IEEE 9节点和希腊电网仿真证明快速频率响应会高估惯性，使运营商可理解测量结果。
2026-09-29 cs.SY eess.SY
Variable speed hydropower plant with virtual inertia control for provision of fast frequency reserves
在本文中，五个虚拟惯性控制结构的实现和测试的变速水电站（VSHP）。结果表明，所有五个可以提供快速的电力储备，以维持电网稳定后，干扰后的干扰。VSHP非常适合于该目的，因为其输出功率可以通过利用涡轮机和发电机的旋转能量几乎瞬时地改变。这将导致涡轮机转速暂时偏离其最佳值。然后，调速器控制将通过控制导叶开度并由此控制涡轮流量和机械功率来重新获得涡轮转速。这样，VSHP输出功率可以永久改变，以主要贡献频率储备。动态和特征值分析进行比较五个不同版本的基本VSG和VSM控制结构; VSG，工频PID控制器与永久下垂（VSG-PID），VSM，VSM与工频PD控制器（VSM-PD），和VSM与工频PID控制器和永久下垂（VSM-PID）。它们通过两个主要标准进行评估;它们提供瞬时功率（惯性）以降低频率变化率（ROCOF）的能力以及它们对频率遏制控制（稳态频率下降响应）的贡献
2020-03-18 cs.SY eess.SY
Stability-Constrained Learning for Frequency Regulation in Power Grids with Variable Inertia
针对高比例可再生能源电网的低时变惯量问题，提出结合线性控制与神经网络、具备Lyapunov稳定性保证的一次频率控制器，在12母线系统中显著降低成本并达到接近LQR的实时性能。
2024-06-11 cs.SY eess.SY
Power systems with high renewable energy sources: A review of inertia and frequency control strategies over time
传统上，电力系统中的惯性是通过考虑直接连接到电网的所有旋转质量来确定的。在过去的十年中，可再生能源的整合，主要是光伏装置和风力发电厂，导致了显着的动态特性的变化，在电力系统。这一变化主要是由于大多数可再生能源在电网接口处具有电力电子设备。这对电力系统的稳定性和可靠性分析有着重要的影响。电力系统变得更加动态，需要一组新的策略来修改传统的发电控制算法。事实上，可再生能源发电机组通过电子转换器与电网解耦，降低了电网的整体惯性。"隐藏惯性"、"合成惯性"或"虚拟惯性"是当前用于表示由可再生能源的转换器控制产生的人工惯性的术语。然后，在具有高渗透率可再生能源的新电力系统中需要替代旋转储备，其中必须模拟直接连接到电网的旋转质量的缺乏，以保持可接受的电力系统可靠性。本文回顾了惯性概念的价值观和它们在过去几十年的演变，以及阻尼因子值。传统和当前平均发电组合方案的旋转网格惯性的比较也进行了。此外，广泛的讨论风力和光伏发电厂和惯性的频率控制策略方面的贡献包括在文件中。
2020-04-06 cs.SY eess.SY
Extensive frequency response and inertia analysis under high renewable energy source integration scenarios: application to the European interconnected power system
传统上，电力系统的转动惯量是根据与电网直接相连的转动质量来估算的。然而，目前确定了一种新的发电混合方案，其中传统的供应侧逐渐被通过电子转换器与电网解耦的可再生能源所取代（即，风力和光伏发电厂）。由于这种可再生能源发电机组的显著渗透，传统的电网惯性正在下降，从而影响可靠性分析和电网稳定性。因此，目前正在讨论“合成惯性”、“隐藏惯性”或“虚拟惯性”等概念，以及替代旋转储备，以确保电力系统的稳定性和可靠性。在这个新的框架下，提出了一种算法来估计满足ENTSO-E要求的ROCOF值所需的最小惯性，并在相关的各种不平衡条件下进行评估。还估计和确定了频率动态范围内所需的附加有功功率。惯性和额外的有功功率都可以来自不同的来源，例如存储解决方案，与电网解耦的可再生能源，包括一些频率控制策略，与其他电网的互连，或它们的组合。考虑中的电力系统包括火力发电厂、水力发电厂和可再生能源发电机组，与大多数当前和未来的欧洲供应侧电力系统一致。确定并模拟了700多种发电组合场景，改变了传统发电厂的可再生能源整合、功率不平衡和惯性常数。事实上，这里研究的解决方案提供了重要的信息，以简化可再生资源的大规模整合，而不会降低电网在稳定性和应急响应方面的能力。
2020-10-31 cs.SY eess.SY
A Reinforcement Learning Approach for Fast Frequency Control in Low-Inertia Power Systems
电网正在经历从基于化石燃料的发电到可再生能源的重大转变，可再生能源通常通过电力电子设备连接到电网。因此，未来的电力系统预计将面临增加的控制复杂性和与频率稳定性有关的挑战，这是由于惯性和阻尼水平较低。因此，频率控制和开发新的辅助服务变得势在必行。本文提出了一种基于强化学习（RL）的数据驱动控制方案，用于并网电压源变流器（VSC），其目标是利用其快速响应能力为系统提供快速频率控制。基于RL的集中式控制器收集发电机频率，并响应于干扰来调整VSC功率输出，以防止频率阈值违反。所提出的控制方案进行了分析，并通过详细的IEEE 14节点测试系统的时域仿真评估其性能。
2020-07-10 cs.SY eess.SY
Assessment of frequency stability behaviour regarding inertia reduction due to high renewable integration in the Iberian system
基于电子转换器的可再生能源的逐步集成将导致系统同步惯性的降低，这可能危及系统频率稳定性行为，特别是在隔离或互连不良的系统的情况下，例如伊比利亚半岛系统的情况。这项工作的重点是研究的影响，同步惯性减少可以对伊比利亚系统的频率稳定性不同的关键操作场景和干扰。为此，首先使用Matlab Simulink图形编程环境开发了与中欧网络互连的伊比利亚系统的等效动态模型。该模型的参数识别使用参数估计方法，探讨了记录的行为的频率后，在西班牙的一个核机组停运。随后使用该模型对2020年至2040年间不同的发电中断和多种运行场景进行了模拟。
2023-01-16 cs.SY eess.SY
System Synchronization Based on Complex Frequency
本文提出基于复频率的同步分析方法，用于评估低惯性电力系统的同步稳定性，通过引入复惯性指标，统一频率与电压的支持能力，提升暂态分析的准确性。
2025-11-21 cs.SY eess.SY
MPC-Based Fast Frequency Control of Voltage Source Converters in Low-Inertia Power Systems
可再生能源发电的快速部署导致旋转系统惯性和阻尼的显著降低，从而使电力系统中的频率控制更具挑战性。提出了一种基于模型预测控制（MPC）的新型并网发电机控制方案，旨在充分利用并网发电机的快速响应能力为系统提供快速的频率控制服务。控制器操纵转换器功率注入以限制干扰后的频率最低点和频率变化率。集中式和分散式MPC方法被认为是性能和实际实施方面的比较。特别注意的是分散控制器生成一个明确的MPC解决方案，以提高计算效率，降低硬件要求。从高保真微分代数方程模型的IEEE 39节点系统的仿真结果表明，所提出的控制方案的有效性。
2020-04-06 cs.SY eess.SY
Stability and Frequency Regulation of Inverters with Capacitive Inertia
University of Groningen（格罗宁根大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
本文研究了具有电容惯性逆变器的稳定性与频率调节问题，通过建立电力视角的动力学模型，证明了连接恒功率负载时系统的稳定性，并展示了通过合适控制器设计可实现频率调节。
2017-10-14 cs.SY eess.SY
Locational Aspect of Fast Frequency Reserves in Low-Inertia Systems -- Control Performance Analysis
本文评估了一个交流系统的频率性能时，主频率响应是由逆变器为基础的资源位于偏远地区。由于在较长线路上可能存在较大的波传播常数，基于逆变器的资源的快速有功功率响应可能对系统频率响应产生负面影响。在此背景下，本文提出了一种控制性能分析，以确定在远程位置的逆变器为基础的资源使用本地频率测量时，提高频率稳定性的限制。研究结果表明，在配置一次频率控制时，存在着扰动抑制和稳定鲁棒性之间的权衡。特别是，快速频率控制可能对阻尼差的机电模式的阻尼比产生负面影响。
2022-07-17 cs.SY eess.SY
Cost Allocation for Inertia and Frequency Response Ancillary Services
针对频率遏制辅助服务的付费主体问题，本文提出基于核仁的成本分摊方法，并在大不列颠电力系统案例中验证其避免交叉补贴等性质。
2024-01-20 cs.SY eess.SY
Deep Learning based Security-Constrained Unit Commitment Considering Locational Frequency Stability in Low-Inertia Power Systems
随着电力系统脱碳的目标，传统的同步发电机逐渐被转换器接口的可再生发电所取代。由于系统惯性的显著降低，这种转变引起了对系统频率和频率变化率（RoCoF）安全性的关注。现有的研究成果大多来自统一的系统频率响应模型，这可能无法捕捉系统的所有特性。为保证位置频率安全，提出了一种基于深度神经网络（DNN）的RoCoF约束机组组合（DNN-RCUC）模型。RoCoF预测器被训练为基于高保真仿真数据集预测最高位置RoCoF。训练样本是从各种场景下的模型中生成的，这可以避免仿真发散和系统不稳定。然后将训练好的网络转化为一组混合整数线性约束，表示机组组合中的位置RoCoF限制约束。在IEEE 24节点系统上对所提出的DNN-RCUC模型进行了研究。PSS/E上的时域仿真结果验证了该算法的有效性。
2022-08-17 cs.SY eess.SY
Towards Optimal System Scheduling with Synthetic Inertia Provision from Wind Turbines
从传统的转换器接口的可再生能源发电正在经历的过渡，导致在保持频率稳定性的重大挑战，由于下降的系统惯性。在本文中，提出了一种新的控制框架，从风力涡轮机（WT）的合成惯性（SI）的规定，它消除了二次频率下降，并允许从WT的SI的动态分析集成到系统的频率动态。此外，分析系统的频率约束与SI从WT的规定被开发和纳入一个随机系统调度模型，这使得从WT的SI的规定在系统级上被动态优化。几个案例研究进行了英国2030年电力系统与不同的渗透水平的风力发电和列入频率响应的要求，以评估所提出的模型的性能和分析的影响，改进的SI控制方案的潜在的二次频率下降。结果表明，包括SI提供从WT到UC可以大大影响整体系统成本。
2020-05-11 cs.SY eess.SY
Understanding Regional Inertia Dynamics in CAISO from Real Grid Disturbances
The University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文通过分析CAISO真实扰动驱动的频率数据，研究区域惯性分布及频率动态，揭示其与可再生能源和鸭曲线的关系，强调区域惯性监测的重要性。
2025-11-26 cs.SY eess.SY
Learning Invariant Stabilizing Controllers for Frequency Regulation under Variable Inertia
成本的下降和对传统发电对环境影响的担忧推动了可再生能源和非传统分布式能源向电网的渗透。这些资源的间歇性可用性导致电力系统的惯性随时间变化。因此，有必要超越传统的控制器设计，以调节频率不变的动力学的假设下。本文提出了一种基于学习的稳定控制器设计框架，该框架基于对不同惯性模式切换序列的线性二次型调节器（LQR）公式的模拟数据集。所提出的控制器是线性和不变的，从而解释，不需要当前的操作模式的知识，并保证稳定的开关电源动态。我们还表明，它总是可以稳定的切换系统使用一个通信自由的本地控制器，其实现只需要每个节点使用自己的状态。在一个12总线3区域网络上的仿真说明了我们的结果。
2022-03-09 cs.SY eess.SY
Probabilistic Scheduling of UFLS to Secure Credible Contingencies in Low Inertia Systems
低碳电网中惯性水平的降低需要明确的约束，以限制频率的最低点和调度期间的变化率。由于提供频率响应（FR）和惯性所需的热电厂的最小发电量，这可能导致可再生能源的显著削减。快速FR、动态降低的最大损耗和低频减载（UFLS）的附加考虑允许更经济有效地实现频率安全。本文推导出一种新的最低点约束的摆动方程，第一次，提供了一个框架，所有这些服务的最佳比较。我们证明，这种约束可以准确和保守地近似为中等UFLS水平与二阶锥，从而在高度听话的凸问题。在英国2030系统上进行的案例研究表明，UFLS作为一种控制单个工厂停机的选项，可以减少高达5.59亿英镑的年度运营成本，占频率安全成本的52%。探讨了该值对风穿透率、替代频率服务丰度、UFLS量和成本的敏感性。
2021-11-17 cs.SY eess.SY
Provision for Guaranteed Inertial Response in Diesel-Wind Systems via Model Reference Control
The University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文提出一种基于模型参考控制的惯性模拟策略，用于柴油-风系统，通过精确模拟所需惯性实现频率响应优化，考虑参数不确定性并根据不同运行点配置控制器。
2018-09-11 cs.SY eess.SY
Online Event-Triggered Switching for Frequency Control in Power Grids with Variable Inertia
UC San Diego（加州大学圣迭戈分校）；University of Washington（华盛顿大学）
针对电网时变惯性导致频率动态退化的问题，提出一种基于Neural-PI控制器的在线事件触发切换算法，在保证系统稳定性的同时优化了时变惯性下的频率控制性能。
2024-08-27 cs.AI cs.SY eess.SY
Sizing of Energy Storage System for Virtual Inertia Emulation
将可再生能源注入到传统的同步发电系统中会降低整个系统的惯性，并对其主频率响应的稳定性产生负面影响。降低的惯性是由于在一些基于可再生能源的系统中缺乏惯性。为了保持系统的稳定性，我们需要将频率保持在允许的范围内，并保持较低的转动惯量。一些作者在文献中使用虚拟同步发电机（VSG）作为解决这个问题的方法。虽然基于VSG的分布式资源（DER）具有同步发电机（SG）的特性和行为，如惯性、频率下垂函数和阻尼，但它并没有最优地解决频率稳定性问题。本文提出了一种解决这些问题的方法，通过一个经验模型，大小的电池储能系统（BESS）所需的惯性仿真和阻尼控制。测试系统由一个光伏（PV）为基础的VSG，连接到一个9总线电网和仿真实验进行了使用EMTP软件。VSG瞬态响应由电网侧的对称故障启动。我们的模拟显示了模拟对应于几个设计参数的虚拟惯性所需的电池能量大小，即，下降增益Kω、下降系数Kd和VSG时间常数Ta。
2022-02-08 cs.SY eess.SY
Service-Oriented Fast Frequency Response from Flexible Loads and Energy Storage in Low-Inertia Power Systems
Smart Grid Energy Research Center, Mechanical and Aerospace Engineering Department, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校机械与航空航天工程系智能电网能源研究中心）
本文提出了一种面向低惯性电力系统的服务导向型快速频率响应协调框架，通过分解频率支持为多个时间关键服务层，实现异构资源的动态协调调度。
2025-12-17 cs.SY eess.SY
Joint Estimation of System Inertia and Load Relief
现代电力系统与高份额的可再生能源发电是在风险的快速变化的频率和惯性造成的意外事件。在这些电力系统中，准确评估系统和负荷缓解以及关键时间尺度中的频率变化的重要性更加明显。这些知识可以作为一种洞察力，指导增强安全性和弹性所需的解决方案。提出了一种新的方法，用于同时评估系统的惯性和负载缓解使用封闭形式的系统频率响应（SFR）模型，以适应测量的干扰数据。将所提出的方法应用于西澳西南互联系统（SWIS）的发电机事故的结果表明，该方法的有效性，并表明它可以克服传统的惯性估计方法的基础上的线性摆动方程，如滑动窗口和多项式拟合方法的局限性。
2021-10-02 cs.SY eess.SY
Optimal Allocation of Virtual Inertia and Droop Control for Renewable Energy in Stochastic Look-Ahead Power Dispatch
为了稳定以可再生能源为主的电力系统的频率，新颁布的电网规范要求可再生能源通过虚拟惯性仿真或下垂控制提供频率支持。由于RES长期预测存在较大误差，需要在线滚动配置RES的频率控制参数，在稳定系统频率的前提下提高运行经济性。为了解决这一问题，本文提出了一种频率约束随机前瞻电力调度（FCS-LAPD）模型，制定的RESS和储能系统（ESS）的频率控制参数作为调度变量，它可以优化分配的虚拟惯性和下垂系数的RESS和ESS。在该FCS-LAPD模型中，使用高斯混合模型（GMM）来表征RESS的不确定性。根据频率控制参数确定所需备用，并根据预测发电量适当调整备用成本系数，实现备用分配。由于频率最低点约束的非线性，提出了一种凸壳近似方法来线性化它，并保证可行性。所提出的FCS-LAPD最终被视为二次规划的一个实例，可以有效地解决。通过对改进的IEEE 24节点系统和中国某省级电力系统的算例分析，验证了该模型的有效性。
2022-11-30 cs.SY eess.SY
Optimal Design of Virtual Inertia and Damping Coefficients for Virtual Synchronous Machines
University of Washington（华盛顿大学）
本文提出一种算法，用于优化虚拟同步机的惯性和阻尼系数，以有效参与一次频率控制的惯性响应部分，通过权衡阻尼率和频率谷值进行设计。
2018-06-22 cs.SY eess.SY
Oscillations-Aware Frequency Security Assessment via Efficient Worst-Case Frequency Nadir Computation
本文针对低惯性可再生能源并网下惯性中心频率评估过于粗糙的问题，提出一种高效算法计算有限扰动下全系统母线最坏频率最低点并识别对应扰动，实现振荡感知的频率安全评估。
2024-02-26 cs.SY eess.SY
Identifying the Largest RoCoF and Its Implications
本文建立故障后节点RoCoF模型，证明最大初始RoCoF出现在配备惯量的发电机母线而非无惯量负荷母线，为凸且简洁的最优节点惯量调度与节点惯量市场机制设计提供理论基础，并通过东南澳大利亚电力系统仿真验证。
2024-04-02 cs.SY eess.SY
Inertia Adequacy in Transient Stability Models for Synthetic Electric Grids
如果扰动震动低惯性电力系统，则频率下降可能太快而无法在其触发来自发电机和负载的不期望的响应之前阻止。在最坏的情况下，这种不稳定性可能导致停电和主要设备损坏。为了解决这个问题，电力公司研究了特别脆弱的系统的惯性充足性。这个过程涉及详细的瞬态模拟，通常会导致系统范围的惯性地板的概念。在这个分析中，持续的问题是如何设置惯性下限，以及频率控制资源的位置在多大程度上起作用。本文提出了一种新的分析技术，量化的理论位置频率变化率（ROCOF）作为一个计算效率高的筛选算法可扩展到大型系统。推动这一领域的另一个挑战是缺乏高质量的公共基准动态案例。本文提出了一个合成的情况下，这样的目的和验证方法，以确保它是非常适合的惯性充足性研究，以提高电网的性能。
2022-07-07 cs.SY eess.SY
Modelling of Variable-Speed Refrigeration for Fast-Frequency Control in Low-InertiaSystems
在现代电力系统中，可移动负载有助于提高鲁棒性和确保安全性所需的灵活性。热负荷是最有前途的候选人提供这样的服务，由于大的热存储时间常数。本文演示了使用变速制冷（VSR）技术，基于无刷直流电机，快速频率响应。首先，我们推导出一个详细的动态模型的单相VSR单元适合在低惯性系统的时域和小信号稳定性分析。为了分析与网格的动态交互，我们考虑多个设备的聚合响应。然而，在分析大规模系统的高计算成本导致需要降阶模型。因此，一组降阶模型推导出通过传递函数拟合的数据从时域仿真的详细模型。的建模要求和精度与计算复杂性的权衡进行了讨论。最后，时域性能和频域分析揭示了全降阶模型和适当降阶模型之间的实质等效性，允许在大规模系统研究中应用简化模型。
2020-06-25 cs.SY eess.SY
Analytical Framework for Assessing Effective Regional Inertia
本文提出一种考虑系统拓扑和惯量空间分布的有效区域惯量评估分析框架，基于扩展慢相干理论进行网络划分并系统评估各区域有效惯量，IEEE 39节点和68节点系统案例表明惯性设备集成对频率响应的改善并非均匀，验证了该指标的重要性。
2025-11-04 cs.SY eess.SY
Economic Value of Inertia in Low-Carbon Power Systems
大多数可再生能源（RES）不提供任何惯性响应。它们在电网中的集成意味着系统惯性的高度降低，这导致频率性能的恶化。因此，为了保持频率安全性，对频率响应的要求显著增加。可替代地，来自辅助源的惯性的增强提供可以缓解该问题。然而，惯性条款的好处还没有得到充分的理解。在本文中，惯性相关的随机机组组合（SUC）工具被应用到量化的惯性的经济价值。结果表明，提高提供的惯性将导致显着的经济节省，虽然这些节省不同的系统条件下。这些结果应该引起市场经营者和投资者的注意，以便为惯性辅助服务市场的设计和惯性辅助服务的投资提供信息。
2020-01-11 cs.SY eess.SY math.OC
A Practical Assessment of the Power Grid Inertia Constant Using PMUs
在电网中的许多变电站中安装相量测量单元（PMU）可以帮助评估其值和参数的集合，特别是当系统中发生扰动时与动态相关的那些。电网的惯性常数是与系统稳定性相关的参数之一，对于系统旋转备用规划是必不可少的。电网惯性常数的估算需要扰动时系统频率的精确信息。本文提出了一种改进的方法，这种方法是基于从PMU获得的频率变化的衍生数据的估计。此外，还讨论了如何获得最小误差估计的适当区间。该方法已被应用于评估的惯性常数的伊朗电网，通过获得的频率变化率后，在定义的时间间隔内的干扰，和指定的电力输入和输出之间的功率不平衡率。
2021-04-16 cs.SY eess.SY
Emulated Inertia and Damping of Converter-Interfaced Power Source
University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）
本文提出基于换流器接口电源与电网线性化模型，推导出等效惯性与阻尼的方法，其随时间变化。
2016-11-08 cs.SY eess.SY
Assigning Shadow Prices to Synthetic Inertia and Frequency Response Reserves from Renewable Energy Sources
世界各地的现代电网，特别是在英国等岛屿，在脱碳的道路上面临着一个主要问题：由于可再生能源（RES）的整合，系统惯性水平显着降低。鉴于大多数可再生能源（如风能和太阳能）通过电力电子转换器与电网解耦，它们自然不会对系统惯性产生影响。然而，RES可以通过适当地控制转换器来支持电网稳定性，但是目前不存在RES提供这种支持的市场激励。在本文中，我们开发了一种方法，以最佳方式清除市场的辅助服务频率控制，同时明确考虑参与电网形成和电网以下逆变器为基础的技术。我们提出了一个数学框架，允许计算影子价格的辅助服务提供了一个池的不同的供应商：同步和合成惯性，增强的频率响应（例如，从削减RES）和传统的主要频率响应（例如，由热发电机）。几个案例研究运行在一个简化的英国系统，以说明这种定价方案的适用性和好处。
2022-08-09 cs.SY eess.SY math.OC
Disturbance propagation, inertia location and slow modes in large-scale high voltage power grids
本文研究了高压电网中由于新能源替代传统发电机导致的惯性减少对电网稳定性的影响，通过欧洲大陆同步电网模型分析了故障位置对频率偏移和频率变化率的影响，并发现慢模式（Fiedler模式）对扰动传播具有显著影响。
2018-10-11 cs.SY eess.SY
Solar PV Frequency Control in the U.S. EI and ERCOT Interconnections -- Case Studies and Recommendations
本文研究了美国东部互联（EI）和德克萨斯互联（ERCOT）系统中的太阳能光伏频率控制。研究的频率控制方法包括下垂频率控制、惯性控制和下垂惯性组合频率控制。利用实际的高光伏穿透率互联电网模型研究了EI和ERCOT中不同光伏频率控制的控制效果，为未来光伏频率控制标准的修订提供建议。
2021-04-22 cs.SY eess.SY
Impact of Frequency Support by Wind Turbines on Small-Signal Stability of Power Systems
风能整合的增加，伴随着系统惯性水平的下降，需要额外的辅助服务来源。基于双馈感应发电机（DFIG）的风力涡轮机在配备特定控制装置时可以提供惯性和主频率支持。研究了双馈发电机提供频率支持对电力系统小干扰稳定性的影响。为此，昆都尔两个区域的测试系统的修改版本，分析不同的情况。风能发电要么被添加到现有系统中，要么取代部分同步发电。仿真结果表明，主频率支持往往会提高机电振荡的阻尼和恶化它的转换器控制为基础的。另一方面，惯性响应对于阻尼可能是有益的、有害的或可忽略的，这取决于控制参数的调谐。
2022-06-02 cs.SY eess.SY
Quantify Change of Inertia and Its Distribution in High Renewable Power Grids Using PMU
提出了一种辨识高可再生电力系统惯性分布变化的方法。该方法利用机电波在分布水平上的传播轨迹，为了解系统的惯性分布提供了一种新的、非侵入性的方法。实测数据和高更新动态模型验证了该方法的有效性。
2021-03-13 cs.SY eess.SY
Optimal Inverter-Based Resources Placement in Low-Inertia Power Systems
基于逆变器的资源（IBR）到电网的集成的增加将导致连接的同步发电机的数量的相应减少，从而导致整个系统的可用转动惯量的下降。当电网中存在干扰和故障时，这可能导致明显的频偏。这种可用转动惯量的下降可以通过参与频率响应服务的快速作用IBR来补偿，通过快速注入电网或从电网移除电力。目前，网格中仍有相对较少的大型IBR。因此，IBR在系统中的位置以及逆变器配置类型和控制器将对电网的频率响应产生重大影响。在这项工作中，我们提出了一个最佳的布局算法，最大限度地利用IBR在提供频率响应服务的好处。也就是说，我们使整个系统的频偏最小化，同时使用来自IBR的最小量的电功率注入。该算法利用电阻距离将IBR放置在网络中其余节点的中心节点处，从而最小化潮流的距离。所提出的贪婪算法实现了接近最优的性能，并依赖于超模块的电阻距离。我们验证的放置算法的性能不同大小的IEEE测试系统，通过比较其性能的穷举搜索算法。我们进一步评估的IEEE测试系统上放置IBR的性能，以确定其对频率稳定性的影响。IBR被配置为电网形成模式，并配备有基于模型预测控制（MPC）的逆变器功率控制。
2022-10-28 cs.SY eess.SY
Inertia-aware Unit Commitment and Remuneration Methods for Decarbonized Power System
针对脱碳电力系统中因可再生能源不确定性和机组组合变量导致的惯性服务获取难题，革新惯性感知机会约束机组组合模型并研究补偿方法，发现近似凸包定价能在保障收入充足性的同时最大化经济福利。
2025-11-18 cs.SY eess.SY
Active Damping of Power Oscillations Following Frequency Changes in Low Inertia Power Systems
增加来自可再生源（例如主要异步连接的风力涡轮机和光伏装置）的能量生成量的绝对要求实际上可能在瞬态事件期间（其中检查频率变化）激发大型电网连接的同步发电机的功率输出的振荡响应。这种发电机的响应必须通过改变涡轮机的施加扭矩或通过改变气隙中的电磁扭矩来控制。选择后者，适当的电压调节器，特别是嵌入式电力系统稳定器（PSS）的电路，使用IEEE PSS 1A模型的自动电压调节器的同步发电机驱动的燃气轮机。响应通过能量网系统中的小（线性）和大（非线性）尺度瞬态事件的闭合形式解析解获得。在与分析研究，从MatLab-SimPowerSystems的计算机模型模拟的行为进行审查。
2019-08-12 cs.SY eess.SY
Quantitative Control Approach for Wind Turbine Generators to Provide Fast Frequency Response with Guarantee of Rotor Security
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of Tennessee（田纳西大学）
本文提出一种风力发电机的定量控制方法，用于在惯性响应时间尺度上提供快速频率响应，同时考虑转子限制和转换器过载限制，确保转子速度在指定范围内。
2017-12-17 cs.SY eess.SY
Frequency Stability Using MPC-based Inverter Power Control in Low-Inertia Power Systems
电网正在从主要由同步电机组成的网络演变为同步电机和基于逆变器的资源（如风能，太阳能和储能）的混合物。这种转变导致机械惯性的降低，这就需要新的资源通过其逆变器接口提供频率响应。在本文中，我们提出了一种新的策略的基础上模型预测控制，以确定最佳的有功功率设定点的逆变器在系统中的干扰事件。我们的框架明确地考虑了功率和能量的硬约束，并且通过使用观测器来实时估计模型失配，我们证明了它对测量噪声，有限通信和延迟具有鲁棒性。我们证明了所提出的控制器显着优于一个最佳调整的虚拟同步机在一个标准的39总线系统在许多情况下。反过来，这意味着优化的逆变器为基础的资源可以提供更好的频率响应相比，传统的同步机。
2020-07-27 cs.SY eess.SY math.OC
Transient-Stability-Aware Frequency Provision in IBR-Rich Grids via Information Gap Decision Theory and Deep Learning
本文针对高IBR渗透电网的暂态稳定问题，提出深度学习预测与信息间隙决策理论相结合的风险规避调度框架，在IEEE 39节点系统上以仅5%的成本增加防止系统崩溃。
2025-07-17 cs.SY eess.SY
Frequency Security Assessment in Power Systems With High Penetration of Renewables Considering Spatio-Temporal Frequency Distribution
Hohai University（河海大学）；Tsinghua University（清华大学）；Wuhan University（武汉大学）
本文提出一种基于有效节点惯性参数的频率安全评估方法，通过分析暂态扰动下的频率特性，提出系统级频率安全指标并验证其有效性。
2026-04-29 cs.SY eess.SY
