Online Impedance Identification and Stability Analysis Method for Wind Farm Based on Annulus Theorem

DING Chen; WANG Peng; ZHAO Haoran; LUO Jia; LYU Jiarui

doi:10.7500/AEPS20251229006

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Online Impedance Identification and Stability Analysis Method for Wind Farm Based on Annulus Theorem

Basic Research | 更新时间：2026-09-28

- Online Impedance Identification and Stability Analysis Method for Wind Farm Based on Annulus Theorem
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Pages: 204-217(2026)
- 作者机构：
  
  1.山东大学电气工程学院，山东省济南市 250061
  2.国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，浙江省杭州市 310022
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2023YFB4204400)
- DOI：10.7500/AEPS20251229006
  CLC：
- Received：29 December 2025，
  
  Revised：2026-08-03，
  
  Online First：07 September 2026，
  
  Published：10 November 2026
- 稿件说明：
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丁晨,王鹏,赵浩然等.基于圆环定理的风电场阻抗在线辨识及稳定性分析方法[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251229006.

DING Chen,WANG Peng,ZHAO Haoran,et al.Online Impedance Identification and Stability Analysis Method for Wind Farm Based on Annulus Theorem[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251229006.
丁晨,王鹏,赵浩然等.基于圆环定理的风电场阻抗在线辨识及稳定性分析方法[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251229006. DOI：

DING Chen,WANG Peng,ZHAO Haoran,et al.Online Impedance Identification and Stability Analysis Method for Wind Farm Based on Annulus Theorem[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251229006. DOI：

摘要

由于风力发电运行状态快速时变，且机组结构和参数通常未知，亟须并网小扰动稳定在线分析方法来判别稳定性。本中提出基于分段仿射的阻抗在线构造方法和基于圆环定理的稳定性快速判定方法。在阻抗辨识方面，提出离线仿射建模和在线线性计算方法。采用聚合层次聚类算法对参数空间优化分区，在各分区内将阻抗表示为运行状态变量与复变量的一阶显式函数。在线仅需测量实时运行工作点，可快速定位参数分区并确定对应阻抗。在稳定判定方面，提出了基于圆环定理的特征根搜寻方法，可在线快速搜索主导振荡模态。所提方法利用特征方程系数判断特征根所在圆环的位置，避免了直接求解特征方程所带来的复杂计算。最后，通过算例分析，验证了所提方法具有较高的计算效率和精度，能够适用于风电机组的在线振荡稳定性分析。

Abstract

Due to the rapid time-varying operation status of wind power generation and the usual unknowns of unit structures and parameters

there is an urgent need for an online small-signal stability analysis method for grid connection to assess stability. This paper proposes an on-line impedance construction method based on piecewise affine and a fast stability judgment method based on annulus theorem. In terms of impedance identification

an off-line affine modeling and online linear calculation method is proposed. The agglomerative hierarchical clustering algorithm is used to optimally partition the parameter space

and within each partition

the impedance is expressed as a first-order explicit function of operation status variables and complex variables. On-line

it is only necessary to measure the real-time operation working point to quickly locate the parameter partition and determine the corresponding impedance. In terms of stability judgment

an eigenroot search method based on the annulus theorem is proposed

which can quickly search for the dominant oscillation mode on-line. The proposed method uses the coefficients of the characteristic equation to judge the position of the annulus where eigenroots are located

avoiding the complex calculations caused by directly solving the characteristic equation. Through case study analysis

it is verified that the proposed method has high computational efficiency and accuracy

and can be applied to the on-line oscillation stability analysis of wind turbines.

关键词

Keywords

references

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